Gyurkovits apostila caldeiras

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CALDEIRAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Prof. José Luiz Gyurkovits 2004 
 
 
 
 
 1 
S U M Á R I O 
 
 
 
1 Introdução 3 
2 Os diversos tipos de caldeiras 5 
3 Risco de explosões 15 
4 Superaquecimento como causa de explosões 19 
5 Choques térmicos 35 
6 Defeitos de mandrilagem 36 
7 Falhas em juntas soldadas 38 
8 Mudança da estrutura metalúrgica 41 
9 Corrosão 43 
10 Explosões causadas por elevação da pressão 50 
11 Explosões no lado dos gases 55 
12 Riscos de acidentes diversos e riscos à saúde 56 
13 Conclusões e medidas de segurança – controle dos riscos 58 
14 Bibliografia 63 
 
 
 
 
 
 
 
 
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objetivo seja alcançado e, para tanto, reunimos aqui, as principais 
causas de acidentes na operação de caldeiras, cujo conhecimento 
consideramos indispensável àqueles que ministram treinamentos, 
orientam, ou supervisionam operadores desses equipamentos. 
Ressaltamos, porém, que este trabalho não visa esgotar o assunto, nem 
mesmo tratar em profundidade das medidas de controle dos riscos, o 
que, a nosso ver, só se pode alcançar com a integração harmoniosa da 
pratica e de todos os estudos existentes a nível nacional e 
internacionais sobre a matéria. 
 
 
 
 
 
 4 
 
2 OS DIVERSOS TIPOS DE CALDEIRAS 
 
 
Existem diversos tipos de caldeiras, as quais podem ser classificadas 
segundo diversos critérios: 
 
a) Quanto à localização relativa água-gases. 
 
Caldeiras Flamotubulares ( ou tubos de fogo). São aquelas em que os 
gases quentes da combustão passam por dentro dos tubos, tubos estes 
circundados pela água ( figura 2). 
 
São feitas para operar em pressões limitadas, uma vez que o vaso 
submetido a pressão é relativamente grande, o que inviabiliza o 
emprego de chapas de maiores espessuras. 
 
Existem caldeiras flamotubulares verticais, porém, atualmente as 
caldeiras horizontais são mais comuns, podendo ser constituídas de 
fornalhas lisas ou corrugadas; 1, 2, 3 passes; traseira seca ou molhada. 
(conforme figura 3). 
 
Cadeiras aquatubulares. São aquelas em que os gases quentes 
envolvem os tubos que possuem água em seus interiores ( figura 4 ). 
 
Esse tipo de caldeira é de utilização mais ampla, uma vez que possui 
vasos pressurizados ( tubulões ) de menores dimensões relativas, o que 
viabiliza, econômica e tecnicamente, o emprego de maiores espessuras 
e, portanto, a operação em pressões mais elevadas. Outra 
característica importante desse tipo de caldeira é a possibilidade de 
adaptação de acessórios, como o superaquecedor, que permite o 
fornecimento de vapor superaquecido, necessário ao funcionamento de 
turbinas e de processos que demandam temperaturas constantes. 
 
Inicialmente, produziam-se caldeiras aquatubulares de tubos retos e 
inclinados ( figura 5 ); hoje, predominam as caldeiras de tubos curvos, 
formando sistemas complexos como o indicado na figura 6. 
 
Existem, embora sejam raras, caldeiras que possuem partes 
aquatubulares e partes flamotubulares, constituindo-se, desta forma, o 
que se poderia denominar caldeiras mistas ou multitubulares. 
 
 
 
 5 
 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7 
 
 
 
 
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 10 
 
Um exemplo desse tipo é uma caldeira aquatubular que possui o 
tubulão superior atravessado longitudinalmente por tubos de fogo. O 
grande problema dessas concepções decorre da possibilidade de se 
reunirem em uma só caldeira as desvantagens dos dois tipos. 
 
 
b) Quanto à energia empregada para o aquecimento. 
 
 
O tipo mais comumente encontrado é o de caldeiras que queimam 
combustíveis: sólidos ( carvão, lenha, cavacos, bagaços, etc. ), líquidos 
( óleos combustíveis, principalmente ) e gasosos ( gás liquefeito de 
petróleo GLP, embora esse tipo de combustível esteja em desuso, 
sendo utilizado apenas em caldeiras de pequeno porte e em locais em 
que os sistemas anti-poluição são de vital importância. ex: hotéis, 
edifícios residenciais, etc. ). O GLP e os combustíveis líquidos de uma 
maneira geral estão sendo substituídos por gás natural. 
 
Existem caldeiras que empregam como elemento de fornecimento de 
energia, gases quentes, resultantes de outros processos que liberam 
calor. São denominadas caldeiras de recuperação e funcionam à 
semelhança de trocadores de calor, com a peculiaridade de que um dos 
lados ( o da água ) muda de fase. 
 
Nas usinas nucleares, os reatores são utilizados basicamente para a 
produção de energia elétrica, por meio da movimentação de turbinas a 
vapor. O calor gerado pela fissão do urânio é transmitido à água 
mediante circuitos fechados, gerando, assim, o vapor, que é utilizado 
em circuitos secundários à semelhança de caldeiras e turbinas 
convencionais, sugerindo desse modo, a denominação de caldeiras 
nucleares. 
 
c) Quanto ao fluido que contém. 
 
Além das caldeiras destinadas à vaporização de água, existem as que 
são usadas para a vaporização de mercúrio, de líquidos térmicos e 
outros. 
 
Ultimamente, vem sendo largamente empregadas as caldeiras de fluido 
térmico, que aquecem (vaporizando ou não, dependendo do caso) 
fluidos em circuitos fechados, fornecendo calor a processos, sem a 
transferência de massa. 
 
 
 11d) Quanto à montagem 
 
Normalmente, as caldeiras flamotubulares são pré-montadas ou, como 
também se denominam, compactas, isto é, saem prontas de suas 
fabricas, restando apenas sua instalação no local em que serão 
operadas. 
 
As caldeiras aquatubulares, porém, além do tipo compacto, podem ser 
do tipo “montadas em campo”, quando seu porte justificar sua 
construção no local de operação, como por exemplo, a caldeira de 33 
metros de altura contida na figura 7. 
 
A caldeira montada em campo pode ainda, ser caracterizada conforme 
a estrutura que a suporta, como caldeira auto-sustentada, quando os 
próprios tubos e tubulões constituem sua estrutura; caldeiras 
suspensas, quando há necessidade da construção de uma estrutura à 
parte; e caldeiras mistas, que empregam essas duas formas básicas de 
sustentação. 
 
e) Quanto à circulação de água 
 
Para o fornecimento homogêneo de calor à água, é necessário que haja 
a circulação desta. Quando a circulação é mantida graças a diferenças 
de densidade entre a água mais quente e a menos quente, a circulação 
da água é denominada “natural”. Em contraposição, denominam-se 
caldeiras de circulação forçada àquelas que possuem sistemas de 
coletores e de impulsionamento da água. 
 
f) Quanto ao sistema de tiragem 
 
Após a queima do combustível na fornalha, os gases quentes percorrem 
o circuito dos gases, desenvolvendo diversas passagens, para o melhor 
aproveitamento do calor, sendo, finalmente, lançados à atmosfera pelas 
chaminés. 
 
É evidente que, para haver essa movimentação, há necessidade de 
diferenças de pressões, que promovam a retirada dos gases queimados 
e possibilitem a entrada de nova quantidade de ar e combustível. 
 
Denomina-se tiragem o processo que retira os gases mediante a 
criação de pressões diferenciais na fornalha. Pode-se, portanto, 
caracterizar as caldeiras como caldeiras de tiragem natural, quando 
esta se estabelece por meio de chaminés, e como caldeiras de tiragem 
artificial, (mecânica ou forçada) quando, para produzir a depressão, 
empregam-se ventiladores ou ejetores. 
 12 
 
Como se vê, existem inúmeros critérios para a classificação 
(identificação) de caldeiras, variando não só de um país para outro (na 
França, por exemplo, as caldeiras são classificadas, também conforme 
a potencia, em caldeiras especiais, de 1ª, de 2ª ou de 3ª categoria), 
como também, conforme a abordagem. Do ponto de vista de 
Segurança, a NR-13 – VASOS SOB PRESSÃO, foi totalmente 
reformulada pela Portaria Nº 23 de 27/12/1994 D.O.U. e republicada 
em 26/04/1995, constituindo-se no documento oficial brasileiro para 
avaliações e regulamentações sobre CALDEIRAS E VASOS DE 
PRESSÃO. 
 
Caldeira nova e não nova, caldeira estacionária e não estacionárias são 
outras classificações também de uso corrente, que regem artigos desta 
nova legislação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14 
 
3 RISCO DE EXPLOSÕES 
 
 
A utilização de caldeiras implica a existência de riscos de natureza 
diversificada, tais como: explosões, incêndios, choques elétricos, 
intoxicações, quedas, ferimentos diversos, etc.. 
 
Deve-se, no entanto, destacar a importância do risco de explosões, por 
quatro motivos principais: 
• Por se encontrar presente durante todo o tempo de operação, 
sendo necessário o seu controle continuo, sem interrupção. 
• Em razão da violência com que as explosões se manifestam, 
na maioria dos casos suas conseqüências são catastróficas, 
em face da grande quantidade de energia liberada 
instantaneamente; 
• Por envolver não só o pessoal de operação, como também os 
que trabalham nas proximidades, podendo atingir até mesmo a 
comunidade (vizinhos e vias públicas) e a clientela, quando se 
trata de empresas de serviços (hospitais e hotéis, 
principalmente); 
• Porque sua prevenção deve ser considerada em todas as 
fases: projeto, fabricação, operação, manutenção, inspeção e 
outras. 
 
O risco de explosões do lado água está presente em todas as caldeiras, 
uma vez que a pressão nesse lado é sempre superior à atmosférica. 
Qualquer quantidade de um fluido compressível, não importa qual, 
quando comprimida a uma pressão de 10 atm (p/ ex.), estará ocupando 
um espaço 10 vezes menor do que ocuparia se estivesse submetida à 
pressão atmosférica. Essa massa “deseja”, portanto, ocupar um espaço 
10 vezes maior, “procurando”, através das fendas e rupturas, e 
“conseguindo-o” com a explosão, quando, por um motivo ou outro, a 
resistência do vaso é superada. Daí a necessidade do emprego de 
espessuras calculadas em função de resistência do material e das 
características de operação. 
 
No caso de caldeiras, outro fator importante a ser considerado para 
avaliarem-se as conseqüências de uma explosão é a quantidade de 
calor encerrada no processo de vaporização da água. De fato, 
entendendo-se que a entalpia ( H ) de um sistema é o conteúdo global 
de sua energia e que H=U+PV, onde U é a energia interna, P a pressão 
e V o volume, nota-se que: 
 
 15 
a) Se comparada a um reservatório comum de ar comprimido 
à mesma pressão e mesmo volume, uma caldeira operará 
com entalpia ( Hc ) maior do que a do reservatório ( Hr ), 
pois nesses casos: 
Hc = Uc + PV 
Hr = Ur + PV 
Hc – Hr = Uc – Ur + PV – PV 
Hc Hr + ( Uc – Ur ) 
E sendo Uc > > Ur ( a energia interna no sistema caldeira é 
muito superior à do reservatório de ar, dada a grande 
quantidade de calor latente e de calor sensível absorvida 
pelo vapor ) tem-se que: 
 Hc > > Hr 
 
b) Os danos provocados pela explosão de uma caldeira serão 
muito maiores, não só porque são diretamente 
proporcionais à entalpia do sistema, como também porque 
parte da energia será liberada na forma de calor, o que irá 
provocar o aquecimento do ambiente que contiver a 
explosão. 
 
Com a finalidade única de analisar o comportamento das curvas de 
calculo de espessuras, é valido simplificar a expressão aplicável a 
equipamentos submetidos a pressões internas, eliminando-se os termos 
que exercem pequena influencia, obtendo-se: 
 
 T ≅ PR S 
 
 Onde: t = espessura 
 P = pressão de projeto 
 R = raio interno 
 S = tensão admissível 
 
Considerando-se determinado diâmetro D, constante, observemos na 
fig. 8, o comportamento das curvas t em função de S e de P. 
 
A partir dessa observação, concluir que, para resistir a determinada 
pressão P, os valores de t e de S podem variar sem prejudicar a 
segurança do equipamento, desde que os pontos cartesianos ( Si , ti ) 
estejam contidos pela área situada acima da curva referente à pressão 
com que se quer trabalhar. 
 
 
 
 16 
Dessa forma, os valores: 
• ( t₁ , S₁ ), que caracterizam o ponto 1, são satisfatórios para que 
o equipamento trabalhe na pressão P1 ; 
• ( t₂ , S₂ ), que caracterizam o ponto 2, são satisfatórios para que 
o equipamento trabalhe na pressão P1, mas não são 
satisfatórios para que o equipamento trabalhe na pressão P2; 
deve-se, para isso, aumentar a espessura, no mínimo até t₃, ou 
escolher material mais resistente, com tensão admissível igual 
ou superior a S₃, ou, ainda, adotar outra combinação de 
Valores Sx, Ty, de tal forma que o ponto cartesiano ( Sx, Ty ) 
esteja acima de curva P₂. 
Risco de explosão pode, portanto, ser originado pela combinação de 
três causas: 
 
a) diminuição de resistência, que pode ser decorrente do 
superaquecimento ou da modificação da estrutura do 
material (fig. 9 ); 
b) diminuição da espessura, que pode advir da corrosão ou da 
erosão ( fig. 10 ); 
c) aumento da pressão, que pode ser decorrente de falhas 
diversas,operacionais ou não (fig.11). 
 
 17 
 
 
 18 
4 SUPERAQUECIMENTO COMO CAUSA DE EXPLOSÕES 
 
Superaquecimento é a exposiçãodo aço, material com que é construída 
a caldeira, a temperaturas superiores às admissíveis, o que causa a 
diminuição da resistência do material e cria o risco de explosões. Pode 
causar danos intermediários antes da ocorrência de explosões, tais 
como o empenamento, o envergamento, o abaulamento de tubos e 
outros. 
 
Nas caldeiras aquatubulares é muito freqüente a ocorrência do 
abaulamento (defeito usualmente denominado “laranja” ou “joelho”, 
dada sua forma esferóidica, coma superfície convexa voltada para o 
lado dos gases), decorrente de deformação plástica do aço em 
temperatura da ordem de 400 a 540 ºC, sob a ação prolongada da 
pressão interna do vapor. 
 
O superaquecimento contribui também para a oxidação das superfícies 
expostas, se o meio for oxidante, ou para a carbonetação (formação de 
carbonetos ou carbetos de ferro), se o meio for redutor. 
 
O superaquecimento pode ser causado por: 
 
a) Escolha inadequada de material no projeto da caldeira. 
 
Conforme a localização de um tubo no interior da caldeira, ele receberá 
calor de uma forma qualitativa e quantitativamente peculiar; em 
caldeiras aquatubulares, por exemplo, tubos de fornalha poderão estar 
expostos a calor radiante e, portanto, a condições mais severas que os 
tubos do feixe gerador, devendo, dessa forma, ser constituídos de 
materiais que possuam características condizentes com a solicitação. 
Nas caldeiras flamotubulares, o calor é distribuído de forma não 
homogênea, caracterizando uma carga térmica maior nas regiões 
próximas ao queimador, conforme fig. 12. 
 
Se no projeto da caldeira essas condições de escolha de materiais não 
forem convenientemente consideradas, haverá o risco de fluência e/ ou 
ruptura de partes submetidas a pressão, em razão do emprego de 
materiais não resistentes às solicitações impostas. 
As fig. 13 e 14 contem as faixas de temperatura em que os aços 
constituintes de chapas e de tubos, respectivamente, resistem às 
solicitações impostas pela geração de vapor. 
 19 
 Fig. 12
 
 
20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 21 
b) Emprego de material defeituoso 
 
Dos processos utilizados para a produção de chapas e de tubos, a 
laminação é destacável pela possibilidade de inclusão de defeitos. È 
freqüente ocorrer em chapas o defeito denominado “dupla laminação”, 
que consiste em vazios no interior do material, que, após sucessivas 
passagens em laminadores, adquirem um formato longitudinal ao longo 
da chapa, fazendo com que esta se comporte como se fosse um par de 
chapas sobrepostas. 
Defeitos dessa natureza fazem com que as chapas não resistam às 
cargas térmicas e/ou mecânicas previstas no projeto. 
 
c) Dimensionamento incorretos 
 
Ainda em conseqüência de erro de projeto ou de construção, podem 
surgir riscos de superaquecimentos localizados, que potencializam os 
riscos de explosão. Uma falha dessa natureza bastante conhecida, que 
ocorre nas caldeiras flamotubulares, são os prolongamentos excessivos 
dos tubos expandidos em espelhos de câmaras de reversão. Esses 
prolongamentos, indicados em perspectiva e em visão lateral na fig. 15, 
impedem a trajetória livre dos gases quentes à reversão, causando o 
superaquecimento localizado nos prolongamentos e, 
conseqüentemente, fissuras nos tubos e/ou no espelho nas regiões 
entre os furos (ver fig. 16). 
 
 d) Queimadores mal posicionados 
 
os materiais com que são fabricados os tubos e as chapas admitem 
aquecimentos a ate algumas centenas de graus Celsius, sem perderem 
suas propriedades mecânicas. As chapas dos queimadores a óleo 
atingem valores de ordem de 100 ºC. Se ocorrer, portanto, a incidência 
direta das chamas sobre o aço, haverá o risco de superaquecimento e 
fluência do material, com conseqüências que podem ir desde a 
deformação lenta e gradual da caldeira até sua explosão, dependendo 
da concorrência de outros fatores. 
Quando os queimadores se encontram instalados fora do seu 
alinhamento longitudinal, as chamas “lambem” a fornalha, 
potencializando, portanto, o risco desse tipo de superaquecimento. 
A questão do posicionamento dos queimadores é muito mais complexa 
quando estes são do tipo tangenciais, que produzem o turbilhonamento 
dos gases, no centro da câmara de combustão. (ver fig. 17). 
 
 
 
 22 
Fig. 15 
 
 
Fig. 16 
23 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 17 
24 
e) Incrustações 
 
U blema clássico da segurança das caldeiras é o da incrustação. 
C
co
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si
su
de
cá
 U
co
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ág
do
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re
 
 
m pro
onsiste na deposição e agregação de sólidos junto ao aço de que se 
nstitui a caldeira, no lado da água, em razão da presença de 
purezas tais como sulfatos, carbonatos (de cálcio e/ ou de magnésio), 
licatos complexos contendo, ferro, alumínio, cálcio e sódio, sólidos em 
spensão e ainda em virtude da presença dos precipitados resultantes 
 tratamentos inadequados da água da caldeira (borras de fosfato de 
lcio ou magnésio) e de óxidos de ferro não protetores. 
ma vez que a incrustação se comporta como isolante térmico (a 
ndutividade térmica dos depósitos minerais é muito baixa: 
roximadamente 45 vezes inferior a do aço), ela mão permite que a 
ua “refrigere” o aço, ou seja, ou seja, há menor transferência de calor 
 aço para a água, e com isso, o aço absorve calor sensível, isto é, 
a temperatura se eleva proporcionalmente à quantidade de calor 
cebida. 
 
Fig. 18 
25 
Em casos de incrustações generalizadas, essa situação 
agrava-se ainda mais com o aumento operacional do 
fornecimento de calor no lado dos gases, para manter-se a 
água na temperatura de ebulição (ver fig. 18). 
Com esse aumento de temperatura, alem das perdas de 
energia, do ponto de vista da segurança, podem ocorrer as 
seguintes conseqüências indesejáveis: 
 
• O aço previsto para trabalhar em temperatura da 
ordem de 300 ºC, fica exposto a temperaturas da 
ordem de 500 º C, fora dos limites de resistência e, 
portanto, em condições de risco de explosão 
acentuado. 
• Sendo quebradiça, uma parte de camada incrustante 
pode soltar-se, fazendo a água entrar em contato 
direto com as paredes do tubo em alta temperatura 
(ver fig. 19), o que provoca a expansão repentina da 
água e, conseqüentemente, a explosão. 
• Formam-se áreas propicias a corrosão, dadas a 
porosidade da incrustação e a possibilidade da 
migração de agentes corrosivos para a sua interface 
com o aço. 
 
Nas caldeiras flamotubulares, camadas de lama depositam-se 
e impregnam a parte superior da fornalha, principalmente nas 
paradas da caldeira. Com o acumulo, escorregam em volta da 
fornalha e bloqueiam o espaço entre a parte inferior da 
fornalha e os tubos vizinhos, trazendo para essa região os 
riscos decorrentes do isolamento térmico. 
 
O tratamento interno da água, sem purificação previa, é 
desaconselhado, uma vez que favorece a incrustação, a 
concentração de produtos orgânicos e conseqüentemente a 
ma condução de calor, no caso das numerosas purgas e 
extrações necessárias não serem efetuadas. A fig. 20 contem 
a fotografia de um tubo de caldeira flamotubular incrustado. 
 
 
 26 
Nas caldeiras aquatubulares, os tubos expostos a calor 
radiante, sofrem, particularmente, conseqüências mais graves 
nos casos de incrustações, uma vez que recebem maior carga 
térmica. Alem disso, esse tipo de caldeira é muito sensível aos 
erros de tratamento de água, tornando assim, muito mais 
importante a questão do controle de incrustações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 19 
27 
 
 
f) “Hide Out” ou Ocultamento 
 
Em contato com os tubos geradores de vapor das caldeiras 
aquatubulares, pode considerar-se que existe sempre água em estado 
liquido de saturação. A alta temperatura nessa superfície pode levar à 
produção de vapor, uniformemente distribuídapela mesma. Nessa 
região, haverá, conseqüentemente, aumento da concentração dos 
sólidos dissolvidos, como o fosfato de sódio, que atingindo um ponto de 
saturação, se cristalizará sobre os tubos, formando uma camada 
aderente. 
 
Esse fenômeno recebe o nome de “hide out” ou ocultamento, porque a 
concentração desses sólidos na água de caldeira é sempre menor do 
que na camada de cristalização, dando a impressão, nas analises de 
água, que os produtos inseridos para o seu tratamento estão 
escondendo-se em algum lugar. 
 
 28 
As conseqüências do “hide out” são da mesma forma que no caso da 
incrustação, decorrentes da falta de “refrigeração” dos tubos. 
 
 
g) Operação em “Marcha Forçada” 
 
Quando uma caldeira possui potencia baixa em relação às 
necessidades das áreas servidas pela sua produção de vapor, há o 
risco de operação em “marcha forçada”. Na expectativa de atender a 
demanda, intensifica-se o fornecimento de energia à fornalha e, dadas 
as limitações da caldeira, em vez de se alcançar a produção desejada, 
o que se consegue é a ruptura, ou pelo menos a deformação dos 
tubos, potencializando-se assim, os riscos de explosão. 
 
Nas caldeiras flamotubulares, esse fenômeno pode também causar 
fissuras no espelho traseiro, nas regiões entre os furos, da mesma 
forma que os prolongamentos excessivos comentados no item “c”. 
 
 
h) Falta de água nas regiões de transmissão de calor 
 
Como já foi comentado, o contato da água com o aço é fundamental 
para a “refrigeração” deste. Há necessidade rigorosa de que o calor 
recebido pelos tubos e pelas chapas seja transferido para a água, pois 
somente assim será mantido o processo de transferência de calor sem 
que haja aumento de temperatura e que todo calor recebido pela água 
será empregado para sua vaporização à temperatura constante, 
determinada pela pressão. O calor latente de vaporização ( Q = LV ) 
será a quantidade de calor que, fornecido à massa unitária da água, 
provocará sua vaporização. 
 
Havendo, portanto, falta de água em determinada região, cessará nesse 
local o processo aa temperatura constante, e terá inicio um processo de 
transferência de calor sensível (com elevação da temperatura), que 
provocará o superaquecimento do aço, e sua conseqüente perda de 
resistência. 
 
A maioria absoluta dos acidentes com caldeiras é composta de 
explosões que ocorrem em razão de falta de água nas regiões de 
transmissão de calor. 
 
Os motivos que levam à falta de água são vários, dos quais vale 
ressaltar a má circulação de água no interior da caldeira e a falhas 
operacionais, que são exemplificados a seguir: 
 29 
- Circulação deficiente de água. 
 
A circulação de água nas caldeiras é, na grande maioria dos caso, 
“natural”, isto é a diferença de densidade entre a água nas partes mais 
quentes e nas partes menos quentes é que coloca a água em 
circulação. As moléculas mais quentes dilatam-se e proporcionalmente 
a esse aumento de volume, decresce a densidade. 
 
A carga motriz de circulação diminui à medida que a pressão de serviço 
aumenta, uma vez que os pesos específicos da água e do vapor se 
aproximam, sendo, finalmente, iguais quando a pressão atinge a 
denominada “pressão critica”, de aproximadamente 217 kgf/cm². 
 
Na pratica, a circulação natural é utilizável até pressões em torno de 
150 kgf/cm². De fato, a potencia de vaporização das caldeiras de 
pressões da ordem de 100 kgf/cm² é tal que justifica a utilização de 
bombas para forçar a circulação. 
 
Nas caldeiras aquatubulares, a circulação natural necessita do emprego 
de tubos de diâmetros bastante grandes para reduzir as perdas de 
cargas no circuito. Diâmetros de 50 mm e espessuras de 4 mm são 
freqüentemente encontrados em caldeiras de media e pequena 
potencia. 
 
A intensidade da circulação natural depende de dois fatores de efeitos 
contrários: 
- maior proporção de vapor nos tubos vaporizadores, aumenta 
a carga motriz por diminuição da densidade do fluido nessa 
coluna, aumentando, portanto, a velocidade de circulação 
ascensional. 
- Maior proporção de vapor nos tubos vaporizadores, aumenta 
a vazão em volume, aumentando as perdas de carga e a 
tendência de reduzir a velocidade. 
Por outro lado, todo aumento de velocidade, aumentam as perdas de 
carga (a perda de carga é diretamente proporcional ao quadrado da 
velocidade). 
O equilíbrio das velocidades de circulação é prejudicado quando a 
carga motriz é equilibrada pelas perdas de carga. A velocidade da água 
nos tubos de fornalha, a uma circulação natural, é de 0,3 a 0,5 m/s. 
Nota-se, desta forma, que para cada condição de solicitação da 
caldeira, haverá um estado de equilíbrio deferente. 
 
É necessário também, que cada tubo seja atravessado por uma 
quantidade de água suficiente para “refrigerá-lo”. É preciso, pois, 
encontrar um bom equilíbrio da vazão de água. 
 30 
A rugosidade, as corrosões e os depósitos internos são fatores que 
reduzem a vazão de água em um tubo, no qual, conseqüentemente, 
haverá maior proporção de vapor na emulsão água-vapor e, portanto, 
pior “refrigeração”. 
 
Nas caldeiras flamotubulares estabelece-se em regime normal, uma 
circulação de água como mostra a fig.21. 
 
 
 
 
Circulação de água nas caldeiras flamotubulares e seus problemas 
 
 
 
 
Em particular, nos pontos A e B, correspondentes às geratrizes inferior 
e superior da fornalha, a velocidade da água á pequena, ou até mesmo 
nula, possibilitando assim, o aumento da temperatura nessas regiões. 
 31 
Por outro lado, se houver a formação de uma bolha de vapor na parte 
baixa da fornalha (ver detalhe na fig 21), ela isolará termicamente a 
parede da fornalha, da água da caldeira, ocasionando 
superaquecimentos e eventuais deformações da fornalha nesse ponto. 
Esse fenômeno se mantém e se agravam com a continuidade de suas 
ocorrência, potencializando o risco de explosão. 
 
Essa falta de “refrigeração” da fornalha, tem maior probabilidade de 
ocorrer no momento de recolocação da caldeira em marcha, quando a 
caldeira estiver fria e sua potencia de partida for excessiva. (É 
necessário, portanto, tempo suficiente para que a circulação natural 
interna se estabeleça). 
 
- Falha operacional. 
 
As caldeiras modernas podem trabalhar basicamente de dois modos: 
automáticas ou manualmente, bastando para isso que o operador 
selecione, por meio de comandos, as posições: “automático” ou 
“manual”. 
Na posição “automático”, a caldeira tem suas variáveis controladas por 
meio de malhas e controles de instrumentação. Graças a essas malhas, 
as caldeiras trabalham atualmente com um grau de controle cada vez 
mais elevado, exigindo menor quantidade de intervenções dos 
operadores, porem, maior qualificação de pessoal e maior precisão nas 
decisões. 
 
A fig. 22 contém um esquema que representa a lógica do automatismo 
das caldeiras, obtido por meio de pressostatos, sensores, e 
instrumentos de controle de nível da água e de pressão, que comandam 
o funcionamento dos queimadores e dos dispositivos de alimentação de 
água. 
 
Destaque especial deve ser dado aos dispositivos de segurança, que 
são indispensáveis “obrigatórios” às caldeiras. A atuação desses 
elementos rompe abruptamente o ciclo normal de funcionamento da 
caldeira, seja por meio do desligamento total dos queimadores, obtido 
pelas válvulas solenóide, que bloqueiam o suprimento de combustível, 
seja em função da descarga de vapor, obtida com a abertura das 
válvulas de segurança. 
 
Na maioria dos casos, a posição “manual” é necessária para o 
acendimento “partida” e para o desligamento da caldeira, pois se para 
acende-la fosse utilizada a posição “automático”, os controles 
admitiriam o Maximo fornecimento de energia, uma vez que usualmente 
são comandados pela pressão de vapor, levando a conseqüências 
 32 
desastrosas. Nessa posição,o risco de falta de água está associado a 
procedimentos inadequados do operador, ou seja, especificamente, não 
aumentar a vazão de fornecimento de água quando o nível tende a 
descer. Falhas dessa natureza geralmente decorrem de falsas 
indicações de nível ou imperícia na condução do equipamento. 
 
 
 
 
 
Quando a limpeza ou a manutenção preventiva ou o tratamento da água 
não são convenientemente praticados, há o risco de obstruções, ou de 
acumulo de lama na coluna de nível, o que fornecerá indicações 
incorretas para o operador ou para os sensores dos instrumentos 
responsáveis pelo suprimento de água. De modo semelhante, 
obstruções em tubulações de suprimento de água podem levar a 
 33 
acidentes de graves conseqüências uma vez que a vazão de entrada de 
água será menor que a vazão de saída de vapor. 
 
A instrumentação pode ainda ser “responsável” pela falta de água 
quando, em casos de variações no consumo, ocorrer um aumento muito 
brusco na vazão de vapor. Nesses casos, em razão da queda brusca da 
pressão, bolhas de vapor que se formam sob a superfície da água, se 
expandem, dando origem a uma falsa indicação de nível alto, que como 
conseqüência, diminui a vazão de entrada de água. Nota-se que, como 
a pressão encontra-se baixa, o sinal que o pressostato envia aos 
dispositivos de combustão, irá solicitar aumento do fornecimento de 
energia, agravando-se ainda mais a situação. 
 
E evidente que nesses casos não se atribui a responsabilidade aos 
instrumentos, mas sim ao ser humano, que falhou ao projetar ou 
especificar o equipamento ou o instrumento de controle. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 34 
2 CHOQUES TÉRMICOS. 
 
 
 
 
Há registro de explosões de caldeiras e de incidentes menos 
significantes, causados por choques térmicos muito freqüentes que 
provocam a fadiga (tendência à ruptura sob carga consideravelmente 
inferior ao limite de resistência à tração) e o envelhecimento do metal 
nas extremidades de tubos. 
 
Os choques térmicos ocorrem em razão de freqüentes paradas e 
recolocações em marcha dos queimadores. São suscetíveis a essas 
condições, as caldeiras que possuem queimadores “ON-OF”, que não 
modulam a chama ou queimadores com potência excessiva. 
 
As incrustações das superfícies geralmente potencializam os efeitos dos 
choques térmicos. 
Choques térmicos também podem ocorrer se a alimentação da caldeira 
é feita com água fria (temperatura inferior a 80 ºC), em condições 
descontinuas e com a entrada de água nas regiões mais frias da 
caldeira. 
 
Constata-se com mais freqüência esse tipo de incidente, em caldeiras 
flamotubulares e, particularmente, naquelas que possuem câmaras de 
reversão traseira seca. 
 
São registradas também ocorrências de choques térmicos em virtude de 
falha operacional, quando após um rebaixamento excessivo de nível, 
por uma razão qualquer, o operador injeta água fria, tentando 
restabelecer o nível normal. (nesses casos, a medida correta a ser 
adotada é a cessação imediata do suprimento de emergência à 
caldeira). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 35 
3 DEFEITOS DE MANDRILAGEM 
 
 
A nível internacional, denomina-se mandrilagem, a operação de 
expansão de tubos utilizada na fabricação de caldeiras. Uma vez, 
porém, que essa denominação pode causar confusões com as 
operações de usinagens de ajuste ou de calibragem de dimensões de 
furos, alguns fabricantes de caldeiras preferem empregar o termo 
expansão de tubos. 
 
Essa operação consiste na introdução do tubo no furo dimensionado 
para recebe-lo, e em seguida, na expansão da extremidade do tubo por 
meio de um mandril (dispositivo cônico que gira em torno de um eixo 
axial). Tem a finalidade de ancorar o tubo no espelho (caldeiras 
flamotubulares) ou tubulões (caldeiras aquatubulares), com a devia 
estanqueidade. 
 
Uma vez que a vedação na interface tubo-furo é garantida pelas 
descontinuidades microscópicas do aço, há o risco de vazamentos, se 
houver acabamento excessivo ou in suficiente no furo ou na superfície 
externa do tubo. 
 
Outro risco decorrente da expansão é o de trincar as chapas ou os 
tubos se a operação não for devidamente controlada. Nesses casos, os 
roletes do mandril, entram excessivamente e “estouram” as chapas nas 
regiões entre furos ou rompem as extremidades dos tubos. 
 
Um recurso empregado para aumentar a segurança quanto a 
estanqueidade e á ancoragem em chapas de espessuras superiores a 
¾ e polegadas é o desenvolvimento de “grooves” – sulcos circulares 
dispostos na parte interna dos furos – que são inteiramente ocupados 
pelos tubos após a expansão. Em tubulões de espessuras superiores a 
2 polegadas, há fabricantes que empregam dois “grooves” em cada 
furo. O “groove”, no entanto, pode criar um risco adicional se não for 
adequadamente executado, possuirá arestas cortantes que cizalham as 
superfícies dos tubos. 
 
A fig. 23 contém a ilustração das situações de um tubo no processo de 
expansão. 
 
 
 
 
 
 
 36 
 
 
 
 
 
 
 
 37 
4 FALHAS EM JUNTAS SOLDADAS 
 
 
Operações de soldagem são numerosas na fabricação de caldeiras, 
soldagem de virolas para a confecção de tubulões, soldas de tubos, 
soldas de costados, pedestais, etc.. 
 
Falhas em juntas soldadas potencionalizam os riscos de explosão da 
caldeira, uma vez que podem representar áreas de menores 
resistências. 
 
A enumeração ou a classificação dos defeitos pode ser feita segundo 
diversos critérios, tais como: 
 
a) situação: 
• defeitos externos ou que se projetam para fora do cordão de 
solda; 
• defeitos internos; 
• defeitos de concordância: defeitos na raiz do primeiro passe; 
 
b) geometria: 
• defeitos planos; 
• defeitos volumétricos; 
 
c) momento em que aparece: 
• defeitos de execução; 
• defeitos devido ao serviço da construção; 
 
d) meios de detecção: 
• defeitos identificáveis no exame visual; 
• defeitos identificáveis em exames destrutivos; 
• defeitos identificáveis em exames não destrutivos; 
 
e) gravidade: 
• defeitos de pouca gravidade; 
• defeitos de muita gravidade; 
• defeitos sem gravidade; 
 
Esses critérios de classificação não são os únicos; podem ser adotados 
outro, tendo-se sempre em mente que cada critério tem suas vantagens 
e desvantagens. 
O Instituto Internacional de Soldas ( IIW ), classifica os defeitos por 
famílias ou grupos: 
 
 38 
a) Grupo Nº 1 - Fissuras (ou trincas) 
 
As fissuras são defeitos que aparecem durante o resfriamento sob efeito 
de tensões. São defeitos planos. 
- Fissuras a quente são aquelas que surgem ao final da solidificação do 
metal fundido das soldas ou a temperaturas inferiores, mas bastante 
próximas ao ponto de fusão. 
- Fissuras a frio surgem no fim do resfriamento, em torno de 150 ºC ou 
menos. Essas fissuras encontram-se geralmente na zona afetada 
termicamente ( ZAT ) do metal base, próximo ao cordão, mas podem 
também ocorrer no metal depositado quando este possui alta 
resistência. 
 
b) Grupo Nº 2 - Cavidades. 
 
Como defeitos volumétricos, as cavidades compreendem as falhas 
devidas à contração do metal no momento da solidificação e que 
aparecem freqüentemente dentro de “crateras” e também as “bolhas” 
decorrentes do aprisionamento de gás na solidificação. 
 
 c) Grupo Nº 3 - Inclusão de escória. 
 
Quando o material a ser soldado é de grande espessura (costado ou 
tubulação de caldeira, por ex.) se for empregado o processo de solda a 
arco manual, será necessária a aplicação de diversos cordões de solda 
até preencher totalmente a área preparada. Nestes casos, a escória de 
um cordão deve ser muito bem removida antes de se sobrepor um outro 
cordão, do contrário haverá a inclusão de escória na poça de fusão, 
principalmente se ocorrer ao mesmo tempo, como manejoinadequado 
do eletrodo, arcos muito longos e ângulos incorretos em relação à peça. 
 
 d) Grupo Nº 4 - Falta de fusão e de penetração. 
 
A falta de fusão ou “colagem” é uma falta de ligação entre o metal 
fundido e o metal base ou entre dois passes de metal fundido. 
È um defeito plano cuja ocorrência está vinculada a intensidade de 
corrente e velocidades baixas de avanço, ângulo inadequado entre o 
eletrodo e a peça, que pode ocorrer também quando o metal fundido na 
soldagem fica muito fluido e escorrega pelo canal do chanfro. 
 
A falta de penetração, por sua vez, é uma falta parcial de fusão dos 
chanfros a soldar, no momento da execução do primeiro passe. Assim, 
a preparação inicial dos chanfros permanece inalterada e a falta de 
penetração situa-se conforme o desenho do chanfro, na raiz ou no 
interior dos cordões. 
 39 
 
A falta de penetração pode ser causada pela combinação de fatores tais 
como a inadequação do desenho do chanfro, velocidade exagerada de 
avanço de eletrodo, diâmetro de eletrodo muito grande, eletrodo 
inadequado (de baixa penetração) ou, intensidade de corrente 
exageradamente baixa. 
 
 e) Grupo Nº 5 - Defeitos de forma. 
 
Os defeitos de forma são numerosos. Podem ser por ex: 
 
• Cordão com reforço dos limites, apresentando concordâncias 
abruptas; 
• Defeitos de alinhamento, que podem eventualmente levar à 
ocorrência de falta de fusão na raiz, sobre um dos elementos a 
ligar; 
• Mordeduras, que são defeitos de forma, particularmente 
perigosos, situados longitudinalmente ao lado do reforço e que 
correspondem à falta de metal localizada, em razão da fusão do 
metal de base não preenchida devidamente; 
• Salpicos adjacentes ao cordão de solda, decorrentes do emprego 
de intensidades de correntes muito altas ou de arco elétrico muito 
aberto. 
 
Atualmente, porém, vêm sendo empregados pela grande maioria dos 
fabricantes de caldeiras, processos automáticos de soldagem, dos quais 
o processo por “arco submerso” é o que tem fornecido melhores 
resultados, uma vez que permite a soldagem de chapas de grande 
espessura (alias, é contra-indicado para pequenas espessuras em 
virtude do seu alto “input” térmico), elimina a necessidade de execução 
de diversos passes, bem como as descontinuidades de soldagem 
manual, proporcionando cordões de solda limpos, alto rendimento, 
menor incidência de falhas e, do ponto de vista de higiene e segurança 
do trabalho, é menos nocivo ao trabalhador, uma vez que não emite 
radiações e o arco elétrico permanece submerso em um pó, 
denominado fluxo de soldagem, durante todo o tempo de execução da 
solda. Embora permita a soldagem apenas na posição plana (o “arco 
manual” permite a soldagem em todas as posições), o “arco submerso” 
é hoje considerado indispensável pelos fabricantes de caldeiras e vasos 
sob pressão. 
 
Seja qual for o processo, a execução das operações de soldagem deve 
ser realizada por soldadores qualificados e segundo processos 
reconhecidos por normas técnicas especificas. 
 40 
 
Após as operações de soldagem as caldeiras devem passar por 
tratamentos térmicos especiais, de alivio de tensões ou de 
normalização, para aliviar as tensões existentes na zona afetada 
termicamente pelo processo de soldagem. 
 
O controle das juntas soldadas é fundamental para a segurança e a sua 
falta ou falha representa risco de explosão em potencial. O controle 
radiográfico das juntas é o principal exame entre os não destrutivos 
aplicáveis nesses casos. 
 
 
 
5 MUDANÇA DA ESTRUTURA METALÚRGICA 
 
Nas caldeiras que operam com pressões elevadas e com alta 
capacidade de produção de vapor, verifica-se a ocorrência da 
decomposição da água, com a conseqüente liberação de oxigênio e de 
hidrogênio. 
 
O hidrogênio, difundindo-se no aço, age sobre a cementita (carboneto 
ou carbeto de ferro - Fe3 C), que, por ser muito dura e quebradiça, é 
responsável pela dureza e pela resistência do aço carbono. Dessa ação 
ocorre a decomposição da cementita em ferrita (ferro que apresenta 
estrutura cúbica de corpo centrado) e carbono, diminuindo assim, a 
resistência do aço. 
 
Como agravante dessa ação do hidrogênio, ocorre, ainda sua reação 
com o carbono, gerando gás metano, que provoca o empolamento do 
aço, ou seja, a formação de protuberâncias superficiais. 
 
Nas serpentinas de superaquecedores, que operam em temperaturas 
acima de 450 ºC, há possibilidade de ocorrência da garfitizaçao do 
carbono existente no aço. 
 
 
 
 
 
 41 
 
 
MUDANÇA DA ESTRUTURA METALÚRGICA 
 
 
 
CALDEIRAS 
 
 
 PRESSÕES 
 
 H 2 O 
 
 
 CAPACIDADES 
 
 
 
 
 
 
H 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CEMEN
( carb
DURA / 
 
 
AÇO 
+ 
EMPOLAMENTO DO AÇO 
TITA Fe 3 C 
eto de ferro) 
 
QUEBRADIÇA 
DUREZA 
E 
RESISTÊNCIA 
REC H 4 
GÁS METANO 
 
 
 
 
FERRITA 
 
+ 
 
C 
SISTÊNCIA 
42 
6 CORROSÃO 
 
A corrosão constitui um dos mais importantes fatores de deterioração de 
caldeiras. 
 
Como causa de explosões, ela atua principalmente como fator de 
diminuição de espessura das partes sujeitas a pressão. Essa atuação é 
“silenciosa” e não detectável pelos instrumentos de operação da 
caldeira - os pressostatos e as válvulas de segurança não impedem 
essas explosões, uma vez que elas não são necessariamente 
acompanhadas de elevação de pressão de operação; podem até 
mesmo ocorrer em pressões inferiores `MPTA (máxima pressão de 
trabalho admissível). 
 
A detecção dessa causa de explosão só pode, portanto, ser obtida de 
uma única forma: por meio das inspeções internas, daí a importância 
dessa medida, obrigatória não só por lei, mas também como pratica 
recomendada pela boa técnica. 
 
Nas caldeiras, a corrosão está presente não só no lado água, como 
também no lado do gás (denominados interior e exterior, 
respectivamente), e embora seu mecanismo seja bem conhecido nos 
dias de hoje, seu controle ainda é razoavelmente difícil em certos casos. 
 
a) Corrosão interna 
 
A corrosão interna das caldeiras processa-se sob diversas formas, 
segundo diversos mecanismos, porém é sempre conseqüência direta da 
presença da água: de sua característica, de suas impurezas e de seu 
comportamento, quando em contato com o ferro, nas diversas faixas de 
temperaturas. 
 
• Oxidação generalizada do ferro. 
 
O aço carbono, material normalmente empregado na construção 
de caldeiras, tem propriedades condizentes com essa finalidade, 
mesmo sendo termicamente instável em água a elevadas 
temperaturas. 
A razão de seu bom comportamento é a formação do filme de 
magnetita (Fe3 O4), negro, denso, aderente e altamente protetor 
do aço, que se forma nas operações das caldeiras. 
A magnetita, nas caldeiras atinge a espessura de 50 microns, e 
está constantemente sendo quebrada e reconstruída, e resiste até 
mesmo a ataques de acido nítrico. 
 43 
Quando, porém, é atacada por agentes físicos (choques térmicos, 
dilatações em extremidades de tubos etc.) ou por agentes 
químicos (soda caustica, oxigênio, quelantes de tratamentos de 
água etc.) a magnetita deixa de existir e tem inicio o processo de 
oxidação do ferro, dando origem a outros óxidos que não são 
protetores. 
 
• Corrosão galvânica. 
 
Esse tipo de corrosão ocorre quando dois metais deferentes estão 
e contato na presença de um eletrólito, o que gera uma diferença 
de potencial e, conseqüentemente, um fluxo de elétron (daí o 
nome “pilha”, comumente empregado para designar esse 
fenômeno). 
Nas caldeiras, o par galvânico pode ser formado quando metais 
como o cobre e o níquel se desprendem pela erosão, cavitação de 
em tubulações ou em rotores de bombas es e inserem em fendas 
ou nas regiões de mandrilagemde tubos. 
O aço passa aa funcionar como anodo, sendo portanto, o 
elemento profundamente corroído. 
Nas caldeiras aquatubulares, esse fenômeno ocorre com maior 
intensidade no tubulão de lama, em virtude do peso especifico das 
partículas metálicas. 
 
• Aeração diferencial 
 
Nas caldeiras flamotubulares, o oxigênio dissolvido na água 
provoca corrosão dos tubos superiores; trata-se de corrosão por 
aeração diferencial: os tubos submersos estão submetidos a 
menores concentrações de oxigênio, se comparados à região 
acima da superfície da água. Essa diferença forma uma “pilha”, 
em que o anodo é formado pela parte menos aerada. Como na 
pilha galvânica, o anodo, nesse caso, é também a região que 
apresenta corrosão mais severa, e, sendo localizada, haverá a 
possibilidade do surgimento de pites ou alvéolos. 
- De acordo com a terminologia apresentada pela subcomissão 
de inspeção de equipamentos do Instituto Brasileiro de Petróleo, 
entende-se por “Corrosão Alveolar e por pite” (“pitting”) tipos de 
corrosão preferencial que ocorrem em pequenas áreas: 
 
 
 
 
 
 44 
 
 
 
 
 
 
- Alvéolo: cavidade na superfície metálica, apresentando fundo 
arredondado e profundidade geralmente menor que o seu 
diâmetro. 
- Pite: cavidade na superfície metálica, apresentando o fundo 
em forma angular e profundidade geralmente maior que o seu 
diâmetro. 
Nas caldeiras a aeração diferencial ocorre no tubulão superior e 
nos purificadores de vapor. 
 
 45 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Corrosão Salina. 
 
Concentrações elevadas de cloretos também causam corrosões 
em virtude de sua migração para fendas ou áreas sem proteção 
de magnetita, ou ainda, sob camadas de depósitos porosos 
quando estes se formam nas paredes dos tubos. 
O cloreto de magnésio, em particular, se hidrolisa, dando origem 
ao ácido clorídrico, que ataca quimicamente o aço das caldeiras. 
Cloretos, de um modo geral, na presença de oxigênio, 
contribuem com a reação da magnetita com o oxigênio, dando 
origem ao Fe2 O3, oxido não protetor. 
 
• Fragilidade caustica (ou fendimento por álcalis) 
 
O hidróxido de sódio (soda caustica), em concentrações 
elevadas (acima de 5%), migra para fendas ou outros locais em 
que não haja a película protetora de magnetita e reage 
diretamente com o ferro. Esse tipo de corrosão recebe o nome 
de fragilidade caustica, ou fendimento por álcalis. 
 
 46 
 
• Corrosão por gases dissolvidos. 
 
Devido à poluição ambiental ou à utilização de sulfito de sódio no 
tratamento de água, há possibilidade da sua contaminação com 
gás sulfídrico. Ele reage com os metais, dando origem aos 
sulfetos correspondentes, que no caso do ferro (sulfeto de ferro 
- FeS), se apresenta na forma de manchas pretas. 
O dióxido de carbono (CO2) torna a água fracamente acidificada, 
dando origem à formação de pites. 
Associado ou não à corrosão interna, outro fator que também 
atua na diminuição da espessura é a erosão. Nas caldeiras 
aquatubulares é comum a erosão causada por sopradores de 
fuligem desalinhados, que incidem seu jato de vapor sobre os 
tubos, em vez de entre eles. 
 
Ultimamente, vem sendo constatada também a erosão pelo 
vapor, em sedes de vedação de válvulas de segurança. Essas 
válvulas normalmente são fabricadas de maneira que resistam à 
ação abrasiva da passagem do vapor em regime de solicitações 
normais, ou seja, quando a válvula é aberta apenas em 
situações de emergência e de testes, o que vale dizer que a 
escolha de materiais para a fabricação é feita esperando-se uma 
pequena freqüência de funcionamento da válvula. Quando, 
porém, outros dispositivos de controle de pressão inexistem ou 
são desativados, a válvula de segurança deixa de ser um 
elemento de operação, abrindo e fechando com maior 
freqüência, desgastando excessivamente e diminuindo 
sobremaneira a vida útil do disco de assentamento. 
 
Constata-se que, quando a erosão e a corrosão se associam, os 
efeitos danosos são muito mais intensos que a soma de cada 
um, se agirem isoladamente. 
 
A cavitação, embora não seja comumente relacionada como 
causa de explosões, é também um processo de degeneração de 
materiais que, associados ou não à corrosão, também tem como 
conseqüências à redução de espessuras, seu mecanismo é 
caracterizado pela ação dinâmica resultante da continua 
formação e colapso de bolhas de gases ou vapores do meio 
liquido sobre uma superfície, sendo sua ocorrência muito comum 
em bombas centrifugas (com pressão de sucção deficiente), 
dobras, cotovelos e derivações de tubulações, válvulas, 
impelidores, etc.. 
 47 
 
 
 
b) Corrosão Externa 
 
Os fenômenos de corrosão que se exercem sobre a face exposta aos 
gases de combustão dependem dos combustíveis empregados e das 
temperaturas. 
 
As zonas mais aquecidas das caldeiras ocorrem nos superaquecedores 
e nos ressuperaquecedores. Corrosões nessas áreas podem ocorrer 
não só nas caldeiras a óleo, como também nas caldeiras a carvão; os 
mecanismos de corrosão dependem do combustível, mas em todos os 
casos os depósitos fluidos de cinzas que se formam sobre os tubos 
desempenham um papel essencial de propagação de corrosão. 
 
Estudos realizados tem permitido concluir que a corrosão se desenvolve 
em caldeiras a óleo, quando se forma sobre o tubo um deposito de 
cinza no estado liquido, permitindo o ataque do oxigênio e provocando a 
destruição da camada de oxido que protege normalmente a superfície 
do tubo. A importância da corrosão depende, assim, da fusibilidade das 
cinzas e, portanto, da sua composição. 
 
Em particular, os diversos óxidos de sódio e de vanádio, possuem 
temperaturas de fusão relativamente baixas: 
 
 V2 O5 690 ºC 
 Na 2 O. V2O5 630 ºC 
 2Na2 O. V2O5 640 ºC 
 Na 2 O. V2O4 . 5 V2O5 624 ºC 
 5Na 2 O. V2O4 . 11V2O5 535 ºC 
 
A experiência tem demonstrado que as corrosões se tornam 
importantes quando a temperatura do metal ultrapassa 600 ºC e, que 
para uma mesma temperatura do metal, a velocidade de corrosão 
aumenta com a temperatura do gás e com o excesso de ar. 
 
Em caldeiras a carvão, a corrosão a alta temperatura também é 
causada pelas cinzas, sobretudo quando m estado liquido; o teor em 
compostos de baixo ponto de fusão é, portanto, um elemento importante 
para apreciação do poder corrosivo de um carvão. As temperaturas de 
fusão de alguns componentes que podem existir nos depósitos que se 
formam sobre os tubos são: 
 
 
 48 
 
 K3 Fe (SO4 )3 618 ºC 
 K3 Al (SO4 )3 654 ºC 
 Na3 Fe (SO4 )3 624 ºC 
 Na3 Al (SO4 ) 646 ºC 
 KFe (SO4 )2 694 ºC 
 Na Fe (SO4)2 690 ºC 
 
Esses compostos formam-se pela combinação do SO3 com os óxidos 
de ferro ou de alumínio com os óxidos alcalinos ou alcalino-terrosos; 
provem da oxidação dos compostos das cinzas.os sulfatos complexos, 
que podem ser encontrados em fusão, atacam o metal dos tubos 
produzindo óxidos não protetores, sulfetos e sulfatos. 
 
A corrosão, nas zonas de baixas temperaturas é conseqüência direta da 
presença de enxofre nos combustíveis. O enxofre pode estar presente 
nos óleos combustíveis na forma de sulfatos, de compostos orgânicos 
ou de enxofre elementar. A decomposição dos sulfatos produz SO3, o 
enxofre elementar e os compostos orgânicos produzem, por combustão, 
o SO2 e SO3, este em menor proporção. O SO2 formado pode ser 
oxidado em SO3 por oxidação catalítica ao contato dos depósitos 
existentes sobre os superaquecedores. 
 
O teor de SO3, portanto, depende não somente do teor de enxofre no 
combustível, mas também de diversas outras circunstancias próprias à 
caldeira.Como ordem de grandeza, para um combustível contendo 3% 
de enxofre, o teor de SO3 nos gases de combustão pode variar entre 20 
e 80 ppm em massa. 
 
Uma vez que, o gás de combustão contém vapor de água, há 
condensação de gotas deacido sulfúrico quando a temperatura abaixa 
e atinge o “ponto de orvalho”, que, dependendo das pressões parciais 
de SO3 e do vapor da água, podem variar entre 90 e 160 ºC. a 
condensação das gotas de acido, pode, portanto, produzir-se nas partes 
terminais dos pré-aquecedores de ar, nos economizadores e nas 
chaminés. 
 
Deve-se ressaltar ainda que outro fator muito importante que contribui 
para a corrosão externa é a atmosfera; caldeiras instaladas em regiões 
úmidas, locais próximos ao mar e em atmosferas fortemente poluídas, 
apresentam corrosão externa acentuada em alguns casos, da chaparia, 
nas colunas, escadas, nas plataformas, etc.. 
 
 
 
 49 
 
7 EXPLOSÕES CAUSADAS POR ELEVAÇAO DA PRESSÃO 
 
De acordo com a teoria cinética dos gases, a pressão exercida por um 
gás é o resultado dos impactos das partículas (moléculas ou átomos) 
contra as paredes do recipiente que as contem. Dessa forma, tem-se 
que a pressão é diretamente proporcional à energia cinética media das 
moléculas. 
 
A pressão do vapor contido em uma caldeira é, portanto, função direta 
da quantidade de calor transmitida ao sistema água-vapor, uma vez que 
a energia cedida em forma de calor aumentará a energia cinética media 
das moléculas que constituem o vapor. Dessa forma, entende-se que a 
pressão interna da caldeira depende fundamentalmente da atuação dos 
queimadores. 
 
O queimador porem, não é o único responsável pela elevação da 
pressão no interior da caldeira, uma vez que o sistema de alimentação 
injeta água no interior da caldeira com pressão superior à pressão de 
operação. É possível notar que, se a vazão de entrada de água for 
muito maior que a vazão de saída de vapor, além da subida do nível de 
água no interior da caldeira, incorrerá também o aumento da pressão 
interna. 
 
Durante a operação normal da caldeira, a pressão é mantida dentro de 
seus limites pelos seguintes sistemas: 
 
- Sistema de modulação de chama 
 
Esse sistema é constituído por um pressostato de modulação de 
chama, um servo-motor e um conjunto de “dampers”. O pressostato 
possui um diafragma ou fole que se estende com o aumento da pressão 
e que aciona contatos emitindo sinais elétricos para o servo-motor. Os 
movimentos do motor são transmitidos a um jogo de alavancas que 
movimenta laminas adequadamente instaladas (“dampers”) para 
modificar a vazão de combustível e a vazão de ar, que, por sua vez, 
alimentam o queimador, obtendo, desta forma, a modulação da chama, 
ou seja, sua redução nos momentos de pressões elevadas e sua 
intensificação nos momentos de pressões baixas. 
 
- Sistema de pressão máxima. 
 
Esse é um dos sistemas de segurança das caldeiras e, como tal, age 
abruptamente. È composto por um pressostato e uma válvula solenóide. 
Quando o pressostato é pressionado, a alimentação elétrica da bobina 
 50 
da válvula solenóide é cortada, seu campo magnético é desfeito e, por 
gravidade, a haste ferro-magnética cai, fechando a válvula que dá 
passagem ao combustível para o queimador. Quando a pressão normal 
se restabelece, o pressostato fecha novamente o circuito, a bobina é 
energizada e o campo magnético criado atrai a haste ferro-magnética, 
abrindo a válvula. A fig. 24 mostra uma válvula solenóide em corte nas 
posições aberta e fechada. 
 
- Válvula de segurança 
 
As válvulas de segurança de caldeiras como dispositivo de proteção, 
tem a função de dar saída ao vapor quando a pressão ultrapassa a 
MPTA, fazendo diminuir a pressão interna. 
 
 
 
 51 
 
 
 
 
 
 52 
 
 
 
 
 
 
 53 
 
- Sistema manual. 
 
Com base na indicação do manômetro, o operador aciona os diversos 
dispositivos da caldeira, tendo condições de interferir onde for 
necessário para manter a pressão interna da caldeira: nos queimadores, 
na alimentação ou mesmo na válvula de segurança, liberando vapor à 
atmosfera por meio do acionamento da alavanca da válvula. 
 
Com todas essas possibilidades, conjugadas ou não, é de se esperar 
que as caldeiras tenham grande chance de ser operadas com 
segurança, porém, mesmo assim, há inúmeros casos de explosões 
causadas por falhas. 
 
A possibilidade de falhas em pressostatos pode ser de natureza 
mecânica, como o bloqueio de sua comunicação com a caldeira ou a 
deterioração do diafragma ou de natureza elétrica, pelo colamento dos 
platinados. 
 
Falhas nas válvulas solenóides oferecem risco quando impedem o 
bloqueio do combustível, ou seja, quando param na posição aberta. Há 
possibilidades da ocorrência desse defeito, por falha mecânica, de 
fabricação ou pela instalação incorreta, fora da vertical, ou, de cabeça 
para baixo. 
 
As válvulas de segurança, para funcionarem adequadamente, devem 
ser fabricadas em processo de rigoroso controle de qualidade,com 
molas testadas, dimensões calibradas, concentricidade dos elementos e 
vedações perfeitas, do contrario não fecham após o alivio da pressão, 
ou, o que é mais grave, não abrem no momento em que se necessita 
sua abertura. É importante notar que, normalmente, a válvula de 
segurança funciona após o sistema de pressão máxima não ter 
funcionado; portanto, se a válvula de segurança não funcionar, a 
segurança do sistema estará fortemente comprometida, restando 
apenas a sistema manual como possível controle da situação. 
 
Falhas no sistema manual são decorrentes de defeitos em instrumentos 
de indicação (manômetros e nível, principalmente), ou nos dispositivos 
de controle ou, ainda, de procedimentos inadequados por parte do 
operador. 
 
 
 
 
 
 54 
8 EXPLOSÕES NO LADOS DOS GASES 
 
As explosões no lado dos gases de combustão possuem características 
peculiares uma vez que, são originadas por uma reação química – a 
combustão. Trata-se de uma reação de oxidação especifica, que além 
de ser exotérmica, se processa em um intervalo de tempo muito curto, 
da ordem de milessegundos, cuja conseqüência é o aumento rápido e 
violento da pressão em um espaço restrito. São freqüentes em caldeiras 
que trabalham com combustíveis gasosos ou líquidos. As nevoas de 
líquidos inflamáveis ou de óleos combustíveis aquecidos tem 
comportamento semelhante a dispersões gasosas inflamáveis. Quando 
em contato com o ar, formam uma mistura que entra em combustão 
instantânea, se houver uma pequena fonte de calor para a ignição. 
 
As caldeiras aquatubulares, em face da complexa disposição do circuito 
dos gases, favorecem a existência de zonas mortas, onde podem 
ocorrer acumulo de gases não queimados. 
 
Essas explosões acontecem com freqüência na recolocação (manual) 
em marcha da caldeira, quando se promove a ignição com retardo, ou 
sem purga previa, condição em que a fornalha se encontra inundada 
com a mistura combustível-comburente. 
 
Há casos também de explosões que ocorrem durante a operação da 
caldeira: falta de limpeza dos queimadores ou presença de água no 
combustível ou, ainda, carbonização do óleo no queimador podem levar 
à interrupção da alimentação de combustível. Essa falha, associada ou 
não a falhas no sistema de alimentação de ar, pode causar a perda 
momentânea da chama; com isso a atmosfera da fornalha será 
enriquecida com a mistura e a explosão ocorrerá, deflagrada pelo 
sistema de ignição, ou por partes incandescentes da fornalha, ou, ainda, 
por outro queimador, no caso de a perda da chama ocorrer em um 
queimador, enquanto outros funcionam. 
 
Há tipos de sopradores de fuligem que contribuem como causadores de 
explosões também no lado dos gases, uma vez que há possibilidade de 
a fuligem formar uma nuvem de poeira explosiva quando 
suficientemente misturada com o ar. Daí a recomendação de que nunca 
se deve dar a partida em uma caldeira logo após o acionamento de 
sopradores de fuligem. 
 
Existem “válvulas de alivio”, instaladas nos espelhos dianteiros de 
caldeiras flamotubulares que se mantém fechadaspor meio da pressão 
de molas durante o funcionamento normal da caldeira, e que abrem 
 55 
para fora, quando a pressão da fornalha supera a pressão exercida 
pelas molas. São previstas para abrir às pressões das explosões no 
lado dos gases e dar alivio, minimizando seus efeitos; porém esse 
resultado nem sempre é alcançado, dada a violência com que as 
explosões ocorrem, fazendo voar até os espelhos, em certos casos. Há 
casos também de pequenas explosões em que essas válvulas são 
lançadas fora, e como se localizam geralmente à altura do corpo ou da 
cabeça dos operadores, criam riscos adicionais. 
 
 12 RISCOS DE ACIDENTES DIVERSOS E RISCOS À SAÚDE 
 
No trabalho rotineiro com caldeiras, os operadores são obrigados a 
executar uma serie de tarefas que possuem riscos de acidentes 
inerentes, que podem, ainda, ser agravados por condições de 
insegurança peculiares a cada situação. 
Entre esses riscos, é necessário ressaltar: 
 
- Choques elétricos 
Os ventiladores, os queimadores e as bombas de água ou de óleo 
combustível são os principais elementos de uma caldeira que funcionam 
com energia elétrica. O manuseio desses equipamentos, bem como da 
instalação elétrica da casa da caldeira, requer cuidados para que o 
corpo humano ou parte dele não se torne parte de um circuito. Quando 
pelo menos dois pontos de uma pessoa têm contato com potenciais 
elétricos diferentes, há possibilidade de a passagem de corrente 
elétrica, cujas conseqüências ocorrem em função da diferença de 
potencial, da intensidade da corrente, do tempo de duração, da região 
do corpo atingida, etc., podendo, portanto, variar desde uma simples 
contração muscular localizada até uma parada cardíaca por 
eletrocussão, ou mesmo a morte instantânea. 
 
- Queimaduras. 
A produção de vapor sob pressão ocorre em temperaturas superiores a 
100 ºC (temperatura de vaporização da água a pressão atmosférica). 
Contatos com o vapor, portanto, produzem sérias queimaduras, uma 
vez que estão em jogo altas temperaturas e a possibilidade de lesionar 
grandes superfícies do corpo. 
 
Além de queimadores térmicas por contato com água, vapor, óleo 
aquecido, tubulações desprotegidas, etc., deve-se considerar, ainda, o 
risco de queimaduras por contato com produtos cáusticos, usualmente 
empregados para a neutralização do Ph da água de alimentação da 
caldeira, como o hidróxido de sódio, por exemplo, e outros produtos 
químicos. 
 
 56 
- Quedas. 
Na casa de caldeiras ou nas caldeiras instaladas ao tempo, há riscos 
consideráveis de quedas de mesmo nível, em razão de impregnações 
de óleo no piso, se o local de trabalho não for convenientemente limpo. 
As quedas de níveis diferentes, por sua vez, representam maiores 
perigos, considerando-se que existem caldeiras de diversos tamanhos 
(atingindo até mesmo, dezenas de metros de altura) e que há 
necessidade de acesso do operador a diversos níveis, seja para a 
observação de visores de fornalha, de sistemas de alimentação, de 
válvulas, de instrumentos de controle, etc.. 
 
Os operadores de caldeiras geralmente estão também expostos a riscos 
à saúde e a agentes causadores de desconfortos. Do ponto de vista 
ergonométrico, as caldeiras têm evoluído muito nos últimos anos, hoje 
existem até mesmo caldeiras que possuem câmaras de vídeo para que 
o operador possa observar e exercer a distancia, e confortavelmente 
sentado a frete de um painel geral, o controle das fornalhas, do nível, 
dos sistemas de alimentação etc.. Porém, há que se considerar não 
serem essas, de modo geral, as condições mais freqüentemente 
encontradas. O corpo de um operador de caldeiras, do ponto de vista de 
ergonomia, é solicitado por esforços muitas vezes desordenados e 
excessivos, localizada ou generalizadamente: são visores de nível mal 
posicionados, manômetros instalados em ângulos inadequados, 
válvulas emperradas ou que possuem volantes exageradamente 
pequenos, válvulas cuja ação deve ser comandada com observação 
simultânea de instrumentos de indicação, instalados à distancia, 
regulagens de chama que exigem operações interativas, etc.. 
 
A presença de ruído de baixa freqüência dos queimadores e de alta 
freqüência de vazamentos de vapor (acidentais ou propositalmente 
promovidos pelas válvulas de segurança) constitui um espectro sonoro 
peculiar e variável ao longo da jornada de trabalho. Existem, disponíveis 
no mercado, silenciadores para queimadores e para válvulas de 
segurança, porém, suas dimensões e as condições de instalação que 
exigem, tem dificultado sua aceitação e, seu emprego ainda não é 
generalizado. 
 
Desconforto térmico nas operações de caldeiras é muito freqüente e de 
fácil constatação, porem a sobrecarga térmica para ser identificada, 
exige a analise de cada caso em particular, sendo necessário para 
tanto, não só avaliações com termômetros de globo e de bulbo úmido, 
como também exames médicos e acompanhamentos individuais. 
 
 57 
Há também o riso dos operadores terem os olhos expostos à radiação 
infravermelha em operações de regulagem de chama e em observações 
prolongadas de superfícies incandescentes. 
 
Fumaças, gases e vapores expelidos pela chaminé, representam, em 
certas condições, riscos não só aos operadores, como também à 
comunidade. Há registros de um caso ocorrido em um hospital da 
cidade de São Paulo, em que os gases de caldeira tiveram acesso às 
áreas de internação de pacientes, colocando-os em risco de intoxicação 
por monóxido de carbono. 
 
Caldeiras movidas a carvão, lenha, bagaço de cana, leito fluidizado, 
biomassa e outras, oferecem ainda, riscos inerentes ao manuseio, 
armazenagem e processamento do combustível. 
 
 
 13 CONCLUSÕES E MEDIDAS DE SEGURANÇA PARA O 
 CONTROLE DOS RISCOS 
 
O risco de acidentes na operação de caldeiras é caracterizado por 
grande quantidade de variáveis, não só de operação, como também de 
fabricação e de conservação do equipamento. 
 
A sintetização mais objetiva desses riscos é aquela que os contrapõe às 
medidas com as quais podem ser controlados, entendendo-se em 
suma, os riscos existem, quando a segurança da caldeira não é 
convenientemente imposta na operação ou em alguma das fases que a 
antecede. 
 
De fato, a segurança da operação, independentemente do tamanho ou 
do modelo da caldeira, começa no projeto de sua construção. O 
controle dos riscos é intrinsecamente considerado em normas técnicas 
especificas sobre materiais, procedimentos de fabricação, métodos de 
controle da qualidade, etc.. Essas normas, usualmente denominadas 
“códigos”, são internacionalmente reconhecidas, tais como o código 
ASME (American Society of Mechanical Engineers), as “British 
Standards”, as normas AFNOR (Association Française de 
Normalization), o CODAP (Code d´Appareils à Pression), normas 
soviéticas, alemãs (DIN), japonesas e outras, possuindo especificações 
próprias, e com certas diferenças entre si. No Brasil, a ABNT 
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), elaborou e edita, entre 
outras, a NB 227 – Código para projeto e construção de caldeiras 
estacionarias. 
 
 58 
A construção das partes de uma caldeira e a sua montagem devem ser 
realizadas com atenção especial, visando a garantia da qualidade do 
equipamento. Dessa forma, cada série de operações de fabricação 
deve ser sucedida de inspeções de controle de qualidade, que variam 
desde o exame visual até a radiografia das juntas soldadas. 
 
A instrumentação deve ter características funcionais e qualidade 
adequada para que sejam fornecidas informações corretas aos 
sistemas de controle, e estes, devem ser devidamente dimensionados 
para que atuem com precisão sobre as variáveis de funcionamento da 
caldeira. Hoje em dia, a gama de instrumentos de controle e os 
sistemas lógicos gerenciadores de informações e comandos, através de 
softers e periféricosconvencionais ou específicos para determinadas 
aplicações, permitem garantir que a segurança das caldeiras seja obtida 
com padrões elevados e confiáveis. 
 
Os dispositivos de segurança requerem fabricação rigorosamente 
dentro das normas de controle de qualidade. È prática comum que as 
válvulas de segurança sejam fabricadas sob controle de qualidade não 
só se seu fabricante, como também dos consumidores, sendo 
igualmente aconselhável o envolvimento de entidades neutras como 
participantes desse sistema de “Garantia da Qualidade”. 
 
Quando não aplicados corretamente os princípios de manutenção 
preventiva e corretiva das caldeiras, e não seguem os mesmos rigores 
das normas de construção, os riscos de acidentes de operação são 
fortemente agravados. 
 
Em face da obrigatoriedade legal e das recomendações exaradas pelas 
normas técnicas, como medida de controle de acidentes, as caldeiras 
devem ser inspecionadas, por engenheiros habilitados. Essas 
inspeções, único método possível para a detecção de inúmeras causas 
de acidentes, devem ser realizadas pelo menos uma vez ao ano, e 
ainda, antes da entrada em funcionamento das caldeiras novas, após 
intervalos de inatividade e após a ocorrência de acidente ou de 
reparações de grande porte. 
 
O tratamento da água é de fundamental importância para a operação 
segura das caldeiras. É certo e seguro que a água, como é encontrada 
na natureza ou como é fornecida em redes urbanas de abastecimento, 
ainda que “potável”, não é normalmente, adequada para a alimentação 
de caldeiras . Os “sais minerais” indispensáveis à água que bebemos, 
podem levar caldeiras à explosão. Projetos de tratamento de água 
devem, portanto, ser concebidos e implantados para que os agentes 
 59 
incrustantes, corrosivos, fragilizantes e outros sejam controlados com o 
rigor necessário ao funcionamento da caldeira. 
 
 60 
 
 
 
 
 
 61 
Para finalizar, é necessário ressaltar a importância do elemento humano 
na segurança de operações de caldeiras, não só como responsável pelo 
projeto, pelas especificações de materiais na construção de caldeira, 
pela escolha de instrumentos, mas também na condução do 
equipamento, ou seja, na operação propriamente dita. 
 
É fundamental que os operadores e seus supervisores sejam treinados ( 
por força da própria NR-13) para desenvolvimento de suas atividades 
rotineiras, porém a habilidade, a pratica, a harmonia Homem-Máquina 
tem sido considerados como os fatores mais importantes nessa 
questão. 
 
Os riscos de acidentes na operação de caldeiras, portanto, são 
controláveis pela pratica da técnica correta em todas essas fases: 
projeto, construção, controle de qualidade, operação, manutenção e 
inspeção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 62 
B I B L I O G R A F I A 
 
1. AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. 
Power boilers. New York, 1980. 300 p. (ASME Boiler and Pressure 
Vessel Code – Section I). 
 
2. AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. 
Recommended rules for care of power boilers. New York, 1980. 92 
p. (ASME Boiler and Pressure Vessel Code – Section VII). 
 
3. APAVE NOMANDE. Etude des incidentes de chadieres – Rouen, 
APAVE, 1983 87p. 
 
4. DEJIEUX, J. Dèfants des soudures. Soudeur, Paris, novembre 
1980. 9p (Institut de Soudure). 
 
5. GENTIL, Vicente. Corrosão. Rio de Janeiro, EGD, 1982. 453 p. 
 
 
6. HERON, C.H. Incidentes más comunes en los generadores de 
vapor a agua sobrecalentada. Montages e Instalaciones, (38) : 49 
– 56, s.d. (APAVE, Paris, 180 p, oct / dic. 1972. 
 
7. INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO.Causas gerais de 
deterioração e avaria dos equipamentos. Rio de Janeiro, 1974 , 
46p. (IBP . Inspeção de equipamentos. Guia Nº 6). 
 
 
8. INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO. Inspeção de 
Caldeiras. Rio de Janeiro, 1976 , 23 p. (IBP . Inspeção de 
equipamentos. Guia Nº 5). 
 
9. SHIELDS, Carl D. Boilers: Types, characteristics, and functions. 
New York, McBraw-Hill, 1982 . 559 p. 
 
 
10. TREFER, R. La sécurité dans l´exploitation et l´entretien dês 
chaudires à vapeur. Revue de la Protection, Paris, (9) : 50-6, sept 
(10); 59-65, oct 1962. 
 
11. GERADORES DE VAPOR. Raúl PERAGALLO Torreira. São 
Paulo 1995 – ISBN 85-86 
 
 63 
ROTEIRO DE AULAS 
 
 
 
 64 
 
 
 
 65 
 
 
 
 66 
 
 
 
 
 
 
 67 
 
 
 
 
 
 
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 69 
 
 
 
 
 
 
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 71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Queimador para óleos pesado e leve 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 74 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOLDAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Prof. José Luiz Gyurkovits 2004 
 
 
 
 
 
 75 
 
 
 
 
 76 
SEGURANÇA DO SISTEMA OXIACETILÊNICO 
 
 
 
 
1. Riscos decorrentes da utilização do ACETILENO 
 
Quanto à toxicidade, o acetileno é considerado asfixiante e anestésico. 
Há experimentos voltados a demonstrar que se pode respirar acetileno 
em altas concentrações, sem conseqU6encia crônicas graves, e que 
concentrações de 100 mg / l, podem ser toleradas por intervalos de 
tempo de 30 minutos a 1 hora. 
 
Nas condições normais de temperatura e pressão, o acetileno é um gás 
altamente inflamável, apresentando os seguintes limites de 
inflamabilidade no ar, em volume: 
 - inferior: 2,5 %. 
 - superior: 81,0 %. 
 
A fig. 1 mostra uma comparação entre os limites de inflamabilidade do 
acetileno e os limites de inflamabilidade dos gases liquefeitos de 
petróleo (GLP) e outros gases. A ampla faixa característica do acetileno 
indica que nas pequenas concentrações deste gás, em mistura com o 
ar, começam a existir riscos de explosão que persistem até que a 
concentração de acetileno atinja valores elevados. 
 
È importante notar que, em casos de grandes vazamentos de acetileno 
no ar, o limite inferior de inflamabilidade (2,5 %) poderia ser facilmente 
atingido, caracterizando, assim, risco de explosão evidente, associado 
ao risco de asfixia. 
 
Se o acetileno puro é comprimido a pressões superiores à atmosférica 
( 1 atm.), ele pode sofrer um processo de rápida decomposição, com a 
ruptura da tripla ligação existente entre os átomos de carbono 
( H – C ≡ C – H ). Essa decomposição ocorre na forma de explosão, e 
quanto maior a pressão, menor a energia necessária para o seu 
desencadeamento. 
 
Além dessas características, o acetileno pode reagir quimicamente, 
formando acetiletos altamente explosivos, quando em contato co cobre, 
prata ou mercúrio. 
 
 
 
 77 
 
 
 
 
2. Dispositivos e requisitos de segurança para o uso de acetileno. 
 
• Cilindro de acetileno 
 
O acetileno somente pode ser acondicionado em reservatórios 
especiais ou em cilindros especialmente fabricados para esse fim; 
cilindro de acetileno. 
 
O costado do cilindro de acetileno é composto por duas chapas de 
aço repuxadas, ligadas entre si por um cordão de solda. O aço 
utilizado, bem como a solda, deve estar de acordo com certas 
características físicas e químicas, de forma que os cilindros 
possam suportar testes de pressão hidrostática a uma pressão 
igual a 3 vezes a pressão de serviço. A fig 2 contem a 
representação de um cilindro usualmente disponível no mercado. 
 
O cilindro de acetileno deve ter seu interior totalmente preenchido 
com massa porosa, composta de carvão de lenha, terra infusória 
(material constituído essencialmente por sílica hidratada), asbesto 
e um cimento de ligação. Na sua fabricação, a massa é misturada 
co água até tomar uma consistência pastosa, e é introduzida