Introdução a caldeiras

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e-Tec Brasil145
Aula 27- Introdução a caldeiras
Nesta aula introdutória a caldeiras, você aprenderá o funcionamento 
básico desses equipamentos e estudará alguns dos seus tipos e suas 
aplicações na indústria. Os conhecimentos que serão adquiridos aqui 
servirão de base para que você compreenda, futuramente, os principais 
riscos relacionados a esses equipamentos.
27.1 Caldeiras e a geração de vapor
Em diversos processos industriais é necessário se fornecer energia. Em virtude 
do custo, em muitos dos casos, opta-se por prover o vapor como forma de 
energia. Nessas situações, para se obter os resultados esperados, instalam-
-se equipamentos denominados caldeiras (CAMPOS; TAVARES; LIMA, 2010). 
De acordo com a NR-13, que trata de caldeiras e vasos de pressão, temos que:
13.1.1 Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumu-
lar vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de 
energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados 
em unidades de processo.
Assim, para efeitos dessa Norma, caldeiras são todos os equipamentos que si-
multaneamente geram e acumulam vapor de água ou outro fluido térmico. 
No entanto, neste livro abordaremos em detalhes somente as caldeiras 
geradoras de vapor de água.
Figura 27.1: Caldeira.
Fonte: http://www.weco.ind.br
27.2 Tipos de caldeiras e seu funcionamento
Para que você possa compreender o princípio básico de funcionamento de 
uma caldeira, é preciso que você se recorde de alguns fundamentos da Físi-
ca, aprendidos durante o Ensino Médio, que são a transferência de calor e 
as transformações de fase da matéria. 
Nas caldeiras, a água passa do estado líquido para o gasoso (processo de 
vaporização), mediante uma transferência de energia. Essa transferência 
pode ser realizada pelo calor proveniente da queima de um combustível (por 
exemplo: lenha, óleo diesel, gás natural) ou pela energia liberada por eletro-
dos e resistências elétricas. Com base nisso, podemos classificar as caldeiras 
em aquotubulares e flamotubulares (quando há queima de combustível), e 
elétricas, no outro caso.
A utilização das caldeiras elétricas é conveniente quando há disponibilidade 
de se obter energia elétrica a baixo custo. Porém, em muitos dos casos, os 
preços dos combustíveis são mais vantajosos do que o da eletricidade, fa-
zendo com que as caldeiras elétricas tenham menor aplicabilidade no setor 
industrial. Nesse sentido, iremos nos ater apenas à descrição técnica das 
caldeiras flamotubulares e aquotubulares.
27.2.1 Caldeiras Flamotubulares
Nas caldeiras flamotubulares, os gases a alta temperatura (resultantes da quei-
ma do combustível) circulam por dentro dos tubos dos trocadores de calor, 
enquanto que a água, a ser transformada em vapor, circula por fora destes. 
Figura 27.2: Transformações de fase da matéria.
Fonte: http://profmcastro.wordpress.com
Trocadores do calor:
 são equipamentos que têm por 
finalidade permitir a troca de 
calor entre dois fluidos que estão 
em temperaturas diferentes.
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Essas caldeiras produzem vapor saturado com vazões de até 15 tonelada/
hora de vapor e pressões de no máximo 17kgf/cm2. A limitação de vazão 
e pressão se dá pelos aspectos construtivos deste tipo de caldeira. Desta 
forma, são equipamentos de menor porte, mas de grande aplicação. Geral-
mente, são usados em hotéis, lavanderias, hospitais e pequenas indústrias 
(CAMPOS; TAVARES; LIMA, 2010). 
27.2.2 Caldeiras Aquotubulares
Nas cadeiras aquotubulares, a água a ser vaporizada circula pelo interior dos 
tubos dos trocadores de calor, enquanto que os gases quentes (gerados pela 
queima do combustível) circulam por fora destes. Essas caldeiras possuem capa-
cidade de produção de vapor de até 750 tonelada/hora e pressões que podem 
variar de 15 kgf/cm2 a 200 kgf/cm2 (valores bem superiores aos das flamotu-
bulares). Outra característica importante dessas caldeiras é que, em virtude da 
sua flexibilidade construtiva, elas podem operar com vapor saturado ou com 
vapor superaquecido (de até 500°C) (CAMPOS; TAVARES; LIMA, 2010). 
Uma das aplicações da produção do vapor superaquecido é a sua utilização 
para a movimentação de turbinas (ALTAFINI, 2002).
27.3 Aplicações das caldeiras
Além das aplicações vistas anteriormente, as caldeiras a vapor de água podem 
ser utilizadas em indústrias alimentícias (padarias industriais, fabricação de co-
mida processada e laticínios...), em indústrias têxteis (tinturarias, tecelagens...), 
em indústrias farmacêuticas (fabricação de medicamentos e vacinas), em in-
dústrias de madeira, na geração de energia elétrica, dentre outros.
Figura 27.3: Caldeira flamotubular.
Fonte: Campos; Tavares e Lima (2010).
Aula 27- Introdução a caldeiras
Resumo
Nessa aula você aprendeu o que são caldeiras, seus principais tipos e carac-
terísticas. Você também pôde conhecer algumas de suas aplicações.
Atividades de aprendizagem
Para fixar seu conhecimento, complete os espaços em branco da tabela abai-
xo, evidenciando algumas das características das caldeiras flamotubulares e 
aquotubulares. Após completar a tabela, você perceberá com mais clareza 
quais são as principais diferenças entres essas duas caldeiras.
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Característica Caldeira Flamotubular Caldeira Aquotubular
Circulação dos gases quentes
Circulação da água Interior dos tubos dos trocadores de calor
Capacidade de produção de vapor
Pressão
Porte Menor
Exemplos de aplicações