GERADOR DE VAPOR E TROCADORES DE CALOR

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INSTITUTO CENTRO DE ENSINO TECNOLÓGICO 
CURSO DE ELETROMECÂNICA 
 
 
FRANCISCO ROBSON DE BRITO GONçALVES 
RAFAEL SANTANA PEREIRA 
 
 
 
GERADOR DE VAPOR E TROCADORES DE CALOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JUAZEIRO DO NORTE 
2004 
 
 
SUMÁRIO 
 
Resumo 
Introdução 
1 Caldeiras 
2 Definição 
3 Aplicações 
4 Classificação 
4.1 Fogatubulares ou flamotubulares 
4.2 Aguatubulares: 
5 Cuidados que devem ser tomados com as caldeiras 
6 Falhas que podem ocorrer nas caldeiras 
6.1 Falhas por Superaquecimento 
6.2 Fadiga Térmica 
6.3 Ocultamento - Hide-Out 
7 Lista de alguns fabricantes 
8 Trocadores de calor 
9 Definção 
9.1 Exemplos de trocadores de calor 
10 Classificação 
10.1 Recuperadores 
10.1.1 Recuperador de correntes paralelas 
10.1.2 Recuperador de correntes opostas 
10.1.3 Recuperador de correntes cruzadas 
10.2 Regeneradores 
11 Aplicações 
12 Fabricantes 
13 Capacidade 
Conclusão 
Referências 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
 
 
O estudo tece considerações sobre as definições de caldeiras e trocadores de calor, 
abordando, exclusivamente, a importância e aplicação desses elementos dentro dos diversos 
setores industriais, assim como as necessidades de utilzação na rotina doméstica . 
Através do presente trabaho, pretende-se: dsenvolver-mos conhecimentos teóricos 
necessários para aplicação da prática, além de desenvolver-mos um espírito científico a 
nível de pesquisa e aprofundamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUçÃO 
 
 Embora tradicionalmente e bastante empregada, o termo caldeira, não é a mais 
adequada tecnicamente, e alguns autores preferem chamá-la de gerador de vapor d`água. 
As caldeiras são equipamentos de importância vital e crescente na indústria moderna, 
podendo ter aplicações das mais modestas às mais nobres e imponentes; desde que se 
necessite de vapor d`água. 
Da mesma forma os trocadores de calor, até mesmo no cotidiano da existência 
humana, estão presentes, incluindo sob os mais diferentes aspectos, assim como nas 
dierentes modalidades da indústria atual. 
Iniciaremos, portanto, o estudo teórico das caldeiras e trocadores de calor, 
enfocando o funcionamento de ambos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caldeiras 
 
 
Definição: 
 
Conforme NR-13 item 13.1.1. Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a 
produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de 
energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de 
processo. 
É constituída por diversos equipamentos integrados, para permitir a obtenção do 
maior rendimento térmico possível e maior segurança. 
Esta definição abrange todos os tipos de caldeiras, sejam as que vaporizam água, ou 
outros fluidos e que utilizam qualquer tipo de fonte de energia, inclusive as elétricas, 
reatores químicos ou nucleares. 
 
Aplicações: 
 
As Caldeiras são usadas para produzir vapor saturado e vapor superaquecido, ou 
simplesmente como um aquecedor de fluidos. Eis abaixo algumas aplicações: 
 Desinfetação e lavagem de utensílios (ex.: garrafas de vidro que serão reutilizadas 
para armazenamento de produtos alimentícios, roupas de hospitais). 
 Geração de energia elétrica, quando acionado a uma turbina, que por sua vez toca 
um gerador de energia elétrica. 
 Pasteurização do leite. 
 Acionamento de máquinas.(ex.: prensas, navios, locomotivas e etc.). 
 Sistemas de aquecimento ambiente em regiões frias. 
 
Classificação: 
 
. Dividem-se em dois tipos: 
 Fogatubulares ou flamotubulares: Constituídas de um corpo cilíndrico contendo em 
seu interior um tubo central de fogo e tubos de menor diâmetros de gases, dispostos em 
duas ou mais passagens. Veja a figura abaixo: 
 
 
Aguatubulares: Constituídas de uma tubulação de vapor e uma ou mais tubulações 
inferiores denominados de lama. Em operação transformam energia potencial dos 
combustíveis em energia calorífica, a qual é transformada em vapor. Veja a figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 Cuidados devem ser tomados com as caldeiras: 
 
A qualidade da água deve ser controlada e tratamentos devem ser implementados, 
quando necessários, para compatibilizar suas propriedades físico-químicas com os 
parâmetros de operação da caldeira. 
 
Falhas que podem ocorrer nas caldeiras: 
 
 1. Falhas por Superaquecimento 
 São ocasionadas por incrustações ou camadas de vapor depositadas sobre as superfícies 
dos tubos das caldeiras que podem reduzir a taxa de transferência de calor. 
 1.a) Superaquecimento por Longo Período-Provocado por Incrustações-Fluência: 
 Ocasionada por sais minerais dissolvidos em suspensão na água de caldeiras. 
Entre os problemas gerados temos: 
 Aumento no consumo de combustível e formação de depósitos porosos, 
propícios a localização de cloretos ,quelantes e soda cáustica que provocam a corrosão. 
 1.b) Superaquecimento por Curto Período Provocada por Camadas de Vapor 
 As camadas de vapor sobre as superfícies do tubo impedem sua refrigeração 
pelo seu grande poder isolante , gerando assim um superaquecimento das suas paredes com 
temperaturas oscilando entre 700 e 800C, provocando assim deformação plástica e ruptura. 
 
 2. Fadiga Térmica 
 Esse tipo de corrosão é resultante de esforços de tração cíclicos, que são acelerados 
quando operados em um ambiente corrosivo. 
 
 3. Ocultamento - Hide-Out 
 É o decréscimo de concentrações de sais minerais solúveis na água da caldeira, tais 
como fosfato, sulfato, cloreto e hidróxido de sódio. Acontece em zonas de elevada taxa de 
transferência de calor. As conseqüências são a falta de refrigeração das paredes dos tubos 
onde ele se estabelece. 
 
Lista de alguns fabricantes: 
 
 Piracicaba - SP 
Tel: (19) 34324041 
Fax: (19) 343268780 
ateccaldeiras@ateccaldeiras.com.br 
www.ateccaldeiras.com.br 
 Cemil Tubos e Conexões Ltda 
Rua São Felipe, 58 /A -Tatuapé 
03085010 - São Paulo - SP 
Tel: 11 61973200 
Fax: 11 61973200 
lulupaciiello@uol.com.br 
 DOMEL -Caldeiras e Aquecedores - Fabricante. 
Av. Dona Francisca, 322 - Vila Rezende 
13.405-990 - Piracicaba - SP 
Tel.: 19 3423-2493 
Fax: 19 3421-5955 
e-mail: domel@domel.com.br 
www.domel.com.br 
mailto:ateccaldeiras@ateccaldeiras.com.br
http://www.ateccaldeiras.com.br/
mailto:lulupaciiello@uol.com.br
mailto:domel@domel.com.br
http://www.domel.com.br/
 Exportecno - Equipamentos / Trocadores de calor 
Av. Dona Ruyce Ferraz Alvin, 170 
Diadema – SP 
Tel: 011 4071-6269 
e-mail: exportecno@exportecno.com.br 
 SUBCON Indústria e Comércio Ltda - Manutenção de Caldeiras 
Rua Beneditinos, 16/1202 - Centro 
20081050 - Rio de Janeiro - RJ 
Tel.: 021 2518-1943 
Fax: 021 2253-2853 
e-mail: subcon@veloxmail.com.br 
www.subcon.hpg.ig.com.br 
 TEC Caldeiras e Sistemas Ltda - Equipamentos & Caldeiras 
Rua Diamante Preto, 67 - Tatuapé 
03405000 - São Paulo - SP 
Tel.: 011 2962002 
Fax: 011 2955522 
e-mail: vendas.tec@uol.com.br 
www.tecaldeiras.com.br 
 Triumpho Caldeiraria Ltda. 
Av.João Antônio Meccatti, 2001 Galpão 02 Distrito Industrial 
13.211-235 - Jundiaí - SP 
Tel.: 11-4582-0966 
mailto:exportecno@exportecno.com.br
mailto:subcon@veloxmail.com.br
http://www.subcon.hpg.ig.com.br/
mailto:vendas.tec@uol.com.br
http://www.tecaldeiras.com.br/
Fax.: 11-4492-2515 
triumpho@triumpho.ind.br 
www.triumpho.ind.br 
 INDUCAL – IND. CALDEIRAS E EQUIPAMENTOS PESADOS LTDA. 
Rua Justiniano de Serpa, 232 
60011-110 – FORTALEZA – CE 
 EQUIBRAS EQUIP. IND. BRASIL LTDA. 
Rua Carlos Vasconcelos, 1616 
60115-170 – FORTALEZA – CE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trocadores de calor 
 
Definição: 
Um trocador de calor também conhecido como permutador de calor oucambiador 
de calor é um equipamento onde ocorre a transferência de calor de um fluido para outro. 
mailto:=triumpho@triumpho.ind.br
http://www.triumpho.ind.br/
Normalmente, o trocador de calor opera em regime permanente* e transferência de calor 
ocorre num único tubo ou num conjunto de inúmeros tubos. O fluido que estamos 
analisando pode ser o que está sendo aquecido ou o que está sendo resfriado. Os 
escoamentos dos fluidos no trocador podem ser monofásicos ou multifásicos(o fluido pode 
estar evaporando ou condensando). 
Não existe meios para a realização de trabalho em trocadores de calor ( trabalho de 
eixo, trabalho elétrico,etc) e as variações de energia cinética e potencial normalmente são 
pequenas. Uma exceção pode ser encontrada nos tubos de uma caldeira, pois o tubo é 
alimentado com água líquida e o vapor é descarregado com um volume muito maior do 
que o da água líquida, assim é necessário verificar o valor da velocidade de descarga do 
vapor. Na maioria dos trocadores de calor, a transferência de calor, bem como as variações 
de entalpia(Δh) dos fluidos, pode ser determinada. 
Exemplos de trocadores de calor: 
Caldeiras,sistema de refrigeração de um refrigerador ( cujos trocadores de calor é 
condensador e evaporador ), condicionador de ar, o aquecedor a gás utilizado para 
aquecimento de água no interior de residências é também o tipo de trocador de calor e da 
mesma forma é o radiador de um automóvel. 
_________________________________________________________________________ 
* Regime permanente: 1. O volume de controle não se move em relação ao sistema de coordenadas. 2. O estado de substância, em cada 
ponto do volume de controle, não varia com tempo. 3. O fluxo de massa e o estado desta massa em cada área discreto de escoamento na 
superfície de controle não varia com o tempo. As taxas nas quais o calor e trabalho cruzam a superfície de controle permanecem 
constantes. 
_________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
Troca térmica por contatos entre os fluidos 
 
 
Classificação: 
 
 Os trocadores de calor são usualmente divididos em dois grupos: recuperadores e 
regeneradores. 
Recuperadores: A presença dos recuperadores é bem mais expressiva que a dos 
regeneradores. Os recuperadores funcionam em regime permanente. 
Caracteriza-se por ser um equipamento onde o fluido quente entrega calor 
ininterruptamente a um fluido frio, através de uma parede de separação entre os fluidos, ou 
seja no recuperador não ocorre armazenamento de calor, e sim, uma troca de calor 
constante entre dois fluidos durante seu trabalho. 
Embora não seja obrigatório, os recuperadores são, na maioria equipamentos 
metálicos, para favorecimento da troca de calor através da parede que separa os dois 
fluidos. 
Os recuperadores podem ser agrupados em três tipos, de acordo com a direção e o 
sentido dos dois fluidos, são os: 
Recuperador de correntes paralelas,recuperador de correntes opostas e o recuperador de 
correntes cruzadas. 
 
Recuperador de correntes paralelas 
É quando os dois fluidos escoam na mesma direção e no mesmo sentido. 
 
Recuperador de correntes opostas 
É quando os dois fluidos escoam na mesma direção e em sentidos opostos. 
 
Recuperador de correntes cruzadas 
É quando os dois fluidos escoam em direções ortogonais. 
 
 
Regeneradores: Os regeneradores surgem com maior participação na indústrias 
siderúrgica. Funciona em regime transitório sendo seu cálculo bem mais complexo, 
exigindo, inclusive, conhecimento de radiação, assunto ainda não abordado. 
Os regeneradores é normalmente de material refratário, visto que, no 
armazenamento de calor, pode-se recair em temperaturas muitos elevadas, impróprias para 
material metálico. 
 
Ainda existe um outro tipo de trocador de calor, além dos já citados acima, que são 
as torres de resfriamento e os condensadores barométricos; equipamentos em que a 
transferência de calor ocorre com simultâneo transporte de massa. 
Caracteriza-se pelo fato de dois fluidos escoarem pela mesma passagem, com 
intimidade entre eles,isto é, sem parede que os separe. 
 
 
Aplicação: 
 
A larga variedade de aplicações de interesse prático, da produção e condensação de 
vapor em usinas de força ao aquecimento e refrigeração de produtos em industrias 
químicas, navais, mecânicas, nuclearares, indústrias siderúrgicas (cowpers dos altos-fornos, 
preaquecimento de ar em fornos Siemens-Martin ), na fabricação de vidro e em alguns 
processos de fabricação de gás liquefeito. 
 
Fabricantes 
 Exportecno - Equipamentos / Trocadores de calor 
Av. Dona Ruyce Ferraz Alvin, 170 
Diadema – SP 
Tel: 011 4071-6269 
e-mail: exportecno@exportecno.com.br 
 Trocalor 
Site: www.trocalor.com.br 
mailto:exportecno@exportecno.com.br
http://www.trocalor.com.br/
CAPACIDADE 
Exemplo: 
 
 Aquecedor para Piscinas (Automático e Inteligente) 
Características técnicas dos Trocadores de Calor 
 
Características SD 15 SD 25 SD 40 SD 60 SD 60 
3/220 
SD 60 
3/380 SD 80 
Capacidade em 
Aquecimento 
Btu/h 14,700 24,500 39,000 59,000 59,000 59,500 78,538 
Capacidade em 
Aquecimento 
Kcal/h 
3,712 6,187 9,848 14,899 14,899 15,025 19,833 
Capacidade em 
Aquecimento 
Watts/h 
4,307 7,178 11,427 17,287 17,287 17,433 23,011 
Voltagem em 
Volts 208/230 208/230 208/230 208/230 208/230 380 208/230 
Ligação Elétrica Bifásico Bifásico Bifásico Bifásico Trifásico Trifásico Bifásico 
Proteção Máxima 
de Sobrecarga 10 15 15 30 20 15 30 
Amperagem 
Mínima de 
Circuito 
8,2 10,3 12,2 20,3 13,6 7,6 24,8 
COP 3,04 4,04 5,22 4,69 4,75 4,79 5,19 
Potência Nominal 
em Watts 1417 1500 1910 3410 3360 3454 4160 
 
Dados Gerais da 
Máquina SD 15 SD 25 SD 40 SD 60 SD 60 
3/220 
SD 60 
3/380 SD 80 
Amperagem 
Nominal de 
Funcionamento 
(A) 
6,8 8,6 10,2 16,9 11,3 6,3 20,7 
Pressão de Teste 
em psig 400 400 400 400 400 400 400 
Fluxo Ideal de 
Água (metros 
cúbicos por hora) 
3,5 3,5 8,0 9,0 9,0 9,0 10,5 
Fluxo Ideal de 
Água (GPM) 15 35 40 40 40 45 
Dimensões 
LAR*ALT*PROF* 
em cm 
51*64*70 39*65*67 66*67*76 66*76*76 66*76*76 66*76*76 66*76*76 
Peso em Kg 45 43 75 81 81 81 82,1 
Distância entre 
Tubo de Entrada 
e Saída em mm 
300 300 350 350 350 350 350 
Volume da piscina 
em metros 
cúbicos 
14 24 39 53 53 53 62 
Área da piscina 
em metros 
quadrados 
11 19 30 42 42 42 51 
Número de séries 
de fabricação A-1000 A-2000 A-4000 A-6000 B-6000 C-6000 A-8000 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
Em relação ao estudo, vimos que a caldeira é um equipamento de vaporização e o 
aproveitamento de sua área de transferência de calor será maior quanto mais aquecida 
entrar a água; Dependendo da importância e da responsabilidade da caldeira, é necessário 
que, em sua instalação, haja um elemento de outros trocadores de calor, todos trabahando 
para a caldeira pretendendo aumentar o rendimento e a durabilidade. 
Concluímos também que os trocadores de calor, assumem vital importância no 
nosso cotidiano, e, são equipamenos responsáveis pela transferência de calor entre dois 
fluidos ( quente e frio ) nos quais proporcionam uma transferência de calor sensível ou 
latente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
WYLEN,Gordon.J. VAN. Sonntag F... Fundamentos da Termodinâmica, 5ª ed. Editora 
Edgard Blucher Ltda. São Paulo. 1998. 
SILVA. M.B..Termodinâmica. Editora Guanabara Dois.Rio de Janeiro. 1972. 
Sites: 
www.alvig.com.br 
www.pipesystem.com.br 
www.cabano.com.br 
www.sodramar.com.br 
www.trocadoresdecalor.hpg.ig.com.br 
Apostila - Caldeiras e Permutadores de Calor- Prof. Eudes Gonzaga 
 
http://www.alvig.com.br/
http://www.pipesystem.com.br/
http://www.cabano.com.br/
http://www.sodramar.com.br/
http://www.trocadoresdecalor.hpg.ig.com.br/