CAD 01 2 UNIDADE

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CC AADD 00 11 
UUNNIIDDAADDEE 22 
SSIISSTTEEMM AASS EE CCOOMMPPOONNEENNTTEESS DDAASS CC AALLDDEEII RRAASS 
NN ee ss ttaa uunn ii ddaa dd ee ,, vvoo ccêê vvaa ii :: 
 
�
 Especificar os componentes das caldeiras. 
�
 Descrever sobre o sistema de água de alimentação. 
�
 Descrever sobre tiragem. 
�
 Descrever sobre trocadores de calor agregados à caldeira. 
�
 Especificar o sistema de óleo combustível das caldeiras marítimas. 
Você aluno já estudou a unidade 1 e resolveu os exercícios correspondentes a ela? 
Então, é hora de você refletir sobre as palavras de Sófocles: “É preciso aprender 
fazendo”. O “fazendo”, para o futuro operador de caldeiras, é muito mais do que o sentimento 
de compreender o que foi dito, é preciso fazer por si mesmo, muitas aplicações. Por isso, não 
perca o entusiasmo e siga em frente, passando a estudar os sistemas e componentes das 
caldeiras. 
22 .. 11 EESS QQ UUEE MM AATT II ZZ AAÇÇ ÃÃ OO EE FFUU NN CC II OONN AAMM EE NN TT OO DD OO SS IISS TT EEMMAA DD EE ÁÁ GG UU AA 
DD EE AALL II MM EE NN TT AAÇÇ ÃÃ OO 
 
A figura 2.1, a seguir, ilustra o 
funcionamento básico do sistema água vapor 
numa caldeira aquatubular de circulação 
natural, que se constitui no tipo mais comum 
encontrado na indústria. 
Figura 2.1 – Diagrama de circuito simples de 
circulação natural. 
 
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Você pode observar que esse modelo básico é composto do tubulão superior, do tubulão 
inferior, e dos tubos ascendentes (risers) e descendentes (downcomers), além da fornalha 
(fonte térmica). 
O tubulão superior opera com água até seu nível médio (50%) e o tubulão inferior, 
afogado. Os tubos ascendentes encontram-se voltados para o lado da fonte de energia, 
enquanto os tubos descendentes estão na posição oposta, ou seja, não recebem parcela 
significativa de energia. 
Atento à figura, você pode concluir que a transferência de calor e formação de vapor se 
dará apenas nos tubos ascendentes, na face exposta à fonte de energia. 
Como conseqüência imediata, a densidade do fluido presente nesses tubos vai diminuir 
devido à presença do vapor. Isso provocará a existência de um diferencial de pressão 
hidrostática entre estes e os tubos descendentes, gerando um fluxo do lado descendente para 
o ascendente. Esse fenômeno físico gera a circulação de água, que permite a vazão do vapor 
gerado para cima em direção ao tubulão superior e da água dos tubos opostos para baixo. 
Ao chegar ao tubulão superior e encontrar a superfície livre, o vapor sairá do seio do 
líquido, separando-se e sendo acumulado. Enquanto isto, toda a água líquida obrigatoriamente 
passa pelo tubulão inferior. Conseqüentemente, todos os depósitos que, por ventura, possam 
se formar no interior da caldeira se acumularão nesse vaso. 
22 .. 11 .. 11 SS ii ss tt ee mmaa aabb eerr tt oo 
O projeto e arranjo da instalação de alimentação de caldeiras dos navios de combate 
modernos sofreu grandes modificações em comparação com o antigo sistema aberto. Com o 
desenvolvimento das turbinas de alta velocidade e das caldeiras com superaquecedor 
controlado usando altas pressões e temperaturas, foi necessário melhorar o sistema de 
alimentação. 
A substituição do antigo sistema aberto de alimentação pelo atual sistema fechado foi 
motivada pelas seguintes razões principais: 
�
 necessidade de vácuo mais elevado: as turbinas modernas necessitam de vácuo mais 
elevado do que se pode obter com as bombas de ar comuns; 
�
 maior capacidade de carga: as instalações modernas de alta potência necessitam de 
mais água por minuto do que as bombas alternativas podem oferecer; 
�
 corrosão pelo oxigênio: esta é provavelmente a mais importante das razões, porque, 
com as elevadas pressões e temperaturas das instalações atuais, qualquer 
quantidade de ar presente pode produzir uma corrosão considerável. 
O ar deve ser retirado da água de alimentação, antes de sua entrada na caldeira. 
Sabemos que, no ponto de ebulição, a água não retém o ar; sabemos ainda, que podemos 
baixar a temperatura de ebulição, reduzindo a pressão. É possível, portanto, manter a água 
em ebulição em todo sistema. Entretanto, é preciso retirar o ar e impedir novo contato da água 
com a atmosfera. 
 
 
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Para executar essa tarefa, a maioria dos navios modernos dispõem do que se chama 
sistema fechado de alimentação sob pressão. Para entender o funcionamento e o propósito 
desse sistema, é necessário conhecer os tipos anteriormente usados. 
No tempo em que as caldeiras de tubos grossos eram usados, a questão do oxigênio 
dissolvido na água era de menor importância. Nas temperaturas relativamente baixas dos 
equipamentos antigos, o oxigênio não causava danos apreciáveis, de modo que se deixava a 
água de alimentação em contato com o ar. A figura 2.2 mostra um sistema aberto de 
alimentação. 
 
 
Figura 2.2 – Sistema aberto de alimentação. 
22 .. 11 .. 22 SS ii ss tt ee mmaa ssee mmii -- ff eecc hh aa dd oo 
Dada a necessidade da água de alimentação possuir a menor quantidade possível de 
oxigênio do ar dissolvido, neste sistema, com o emprego da bomba do condensador
, 
permitindo descarregar o condensado na rede de aspiração da bomba de alimentação, sem 
passar no tanque de alimentação, consegue-se parcialmente esse objetivo. Este sistema é 
 
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assim denominado porque a maior parte do condensado não entra em contato com a 
atmosfera. 
Pelo descrito, vemos que a diferença básica entre o sistema aberto e o semifechado 
reside nos empregos da bomba centrífuga do condensado e ejetores em substituição à bomba 
de ar. A figura 2.3 representa esquematicamente um sistema semifechado de alimentação. 
 
Figura 2.3 – Sistema semifechado de alimentação. 
22 .. 11 .. 33 SS ii ss tt ee mmaa ffee cc hhaa dd oo 
O desenvolvimento das modernas caldeiras, com o emprego de economizadores e 
elevadas pressões de trabalho, trouxe como conseqüência a necessidade de um maior rigor no 
tratamento de desarejamento da água de alimentação. Essa necessidade foi uma das causas 
da criação do sistema fechado de alimentação. Nos atuais sistemas fechados, são dois os 
objetivos: 
1 – reduzir ao mínimo possível a corrosão interna das caldeiras por meio de rigoroso 
desarejamento da água de alimentação; 
 2 – melhorar o rendimento da instalação pela manutenção de uma alta temperatura na 
água de alimentação e recuperação, tanto quanto possível, de todo o calor ainda utilizável. 
Para que a água entre na caldeira com um teor mínimo de ar dissolvido, é necessário: 
 a) extrair o ar que se desprende do condensado no interior do condensador; 
 b) evitar a contaminação da água de alimentação pelo ar atmosférico no seu trajeto entre 
o condensador e a caldeira. 
De um modo geral, em todas as partes da. instalação em que a pressão do vapor é 
inferior à atmosférica, existe um dispositivo (selo d'água) para evitar a entrada do ar. 
 
 
 
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Deve-se notar que, em uma instalação ideal, absolutamente sem absorção de ar pelo 
sistema, não haveria necessidade da bomba de ar ou ejetor de ar, bastaria uma bomba que 
removesse da bacia do condensador o liquido resultante da condensação. 
 
 
NNaass mmooddeerrnnaass iinnssttaallaaççõõeess,, ppaarraa sseerr aattiinnggiiddoo eessttee pprriimmeeiirroo oobbjjeettiivvoo ddoo ssiisstteemmaa 
ffeecchhaaddoo,, nneennhhuummaa áágguuaa ((ddrreennaaggeemm,, ssuupplleemmeennttoo,, ppuurrggaaççõõeess,, eettcc..)) ddeevvee sseerr 
iinnttrroodduuzziiddaa nnaa rreeddee ddee aalliimmeennttaaççããoo sseemm ppaassssaarr aanntteess ppeelloo ccoonnddeennssaaddoorr ppaarraa ssooffrreerr 
aa ssuuaa aaççããoo ddeessaarreejjaannttee.. 
Em um condensador do tipo comum, com bombas alternativas,não seria possível evitar o 
ingresso de ar no sistema. Isso é, entretanto, possível nos modernos condensadores, servidos 
por bombas rotativas com selo d'água em seus engachetamentos. São, além disso 
condensadores do tipo REGENERATIVO, isto é, fornecem o condensado a uma temperatura 
mais elevada do que a obtida com os tipos comuns, nos quais a temperatura da água na bacia 
do condensador é desnecessariamente muito inferior à correspondente ao vácuo reinante. 
Para melhorar o rendimento da instalação, será necessário: 
a) aquecer a água de alimentação gradativamente, até que seja atingida uma 
temperatura tão próxima quanto possível da correspondente à pressão de regime da caldeira; 
b) aproveitar o calor de baixa qualidade dos diversos drenos, purgações e descargas 
que, de outro modo, seria rejeitado para o mar. 
22 .. 11 .. 44 SS ii ss tt ee mmaa ffee cc hhaa dd oo aa vváácc uuoo 
A figura 2.4 mostra esquematicamente um sistema fechado de alimentação. 
 
Figura 2.4 – Sistema fechado a vácuo de alimentação. 
 
80 
Nesse sistema, os gases do condensador são extraídos por meio de um ejetor de ar de 
dois estágios, que expele para a atmosfera todo o ar e faz retornar ao circuito o vapor d'água já 
liquefeito ainda existente nesses gases. 
A água do condensador é removida por meio de bomba de extração do conto centrífuga, 
e descarregada na superfície de um tanque, chamado tanque de isolado da atmosfera e ligado, 
pela sua parte superior, por meio de uma canalização de respiro, ao condensador. Isso faz com 
que o vácuo seja quase o mesmo nos dois aparelhos. 
Ao tanque de “compensação” vem ter a descarga de várias purgações quentes que 
mantém nesse tanque uma temperatura muito próxima à de saturação correspondente à 
pressão reinante. Existe, além disso, uma descarga de auxiliares para ser aberta no caso de as 
purgações não serem suficientes para manter no tanque a temperatura necessária. 
Dessa maneira, pela ação do vácuo e da temperatura, é mantida uma permanente 
ebulição no tanque, e assim todo o ar é expelido da água de alimentação. 
A existência da bomba de recalque se justifica pela necessidade de se ter na aspiração 
da bomba de alimentação uma pressão positiva, consideravelmente maior que a pressão 
correspondente à temperatura da água deslocada pelas bombas, visto que a altura de carga 
dada pela elevação do tanque de compensação não seria suficiente. 
Com o emprego das bombas de recalque, consegue-se que as bombas de alimentação 
desloquem a água praticamente a qualquer temperatura, sem perigo de que a água se 
vaporize e a bomba perca a aspiração. Para isso, a pressão na aspiração deve ser mantida 
com cerca de 0,5 kg/cm2 acima da pressão equivalente à temperatura da água. 
Desse modo, torna-se possível aquecer a água (muito acima de 80° C), antes de sua 
entrada na bomba de alimentação, isto é, empregando-se aquecedores de baixa pressão, 
preferíveis aos de alta pressão. 
 
 
AAss bboommbbaass ddee aalliimmeennttaaççããoo ddeessccaarrrreeggaamm aa áágguuaa nnaa vváállvvuullaa ddee rreetteennççããoo ddaa 
ccaallddeeiirraa,, aattrraavvééss ddooss eeccoonnoommiizzaaddoorreess,, oonnddee ssuuaa tteemmppeerraattuurraa ppooddee sseerr eelleevvaaddaa aattéé 
ààss pprrooxxiimmiiddaaddeess ddaa vvaappoorriizzaaççããoo ddaa áágguuaa,, ccoomm uummaa mmaarrggeemm aappeennaass ddee 2200°° CC 
aabbaaiixxoo ddaa tteemmppeerraattuurraa ddee ssaattuurraaççããoo ccoorrrreessppoonnddeennttee àà pprreessssããoo ddaa ccaallddeeiirraa.. 
22 .. 11 .. 55 SS ii ss tt ee mmaa ffee cc hhaa dd oo àà pprree ssss ãã oo 
Os sistemas de alimentação semifechado e fechado a vácuo foram postos de lado pelo 
sistema fechado à pressão. A diferença básica entre o sistema fechado à pressão e os antigos 
sistemas reside no tanque desarejador (para maiores informações consulte item 2.4.1.1), que 
serve tanto de tanque de compensação quanto de aquecedor de água de alimentação. 
Nesse sistema de alimentação, não há contato do condensado com o ar atmosférico. 
Caracteriza-se essencialmente pela natureza do tanque de alimentação, que é ao mesmo 
tempo aquecedor e desarejador de água. 
 
 
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Somente as bombas de extração do condensado trabalham com vácuo na aspiração, isto 
é, aspiram dos condensadores onde a pressão é inferior à atmosférica. 
Depois da descarga destas, o sistema é todo sob pressão. 
No tanque desarejador e aquecedor, processa-se o aquecimento e desarejamento da 
água, utilizando-se o vapor da descarga das auxiliares, ou, quando necessário, vapor 
proveniente da rede auxiliar. No tanque, deverá ser mantida uma pressão que, no máximo, 
poderá atingir 1,4 kg/cm2. 
PERCURSO SOB VÁCUO – inicia-se nos poços dos condensadores e termina no flange 
de aspiração das bombas de extração do condensado. 
PERCURSO SOB PRESSÃO – começa no flange da descarga das bombas do 
condensado, e vai ter aos ejetos condensadores principais. 
SUPLEMENTO – O suplemento nesses navios pode ser feito por dois processos 
diferentes: 
a) introduzindo-se a água dos tanques de reserva nos condensadores (principal ou 
auxiliar); 
b) injetando-se a água no tanque de alimentação, por meio da bomba de alimentação de 
emergência. 
O primeiro processo é o que deve ser usado. E aproveitando o vácuo existente no 
condensador, que aspira água logo que sejam abertas as válvulas. 
Esse processo, além de dispensar qualquer tipo de bomba, faz prévio aquecimento e 
desarejamento da água antes de chegar ao tanque desarejador. 
O segundo só deve ser usado para encher o tanque quando se está utilizando a água 
dos reservas ou quando for impossível usar o primeiro método. 
22 .. 11 .. 66 SS iiss tt eemm aa dd ee aa ll ii mmee nn tt aaçç ããoo :: NN //MM MMaa rraa úú 
Para facilitar a compreensão e visualizarmos de maneira prática a planta de vapor em 
uma embarcação, faremos referência ao sistema de água de alimentação encontrado no N/M 
Maraú, que pertenceu à PETROBRÁS. 
O sistema de alimentação das caldeiras do N/M Maraú possui duas bombas elétricas de 
alimentação principal, usadas durante a vaporização com elevada carga nas caldeiras, e uma 
bomba elétrica de alimentação auxiliar, usada quando a carga é baixa. Essa bomba destina-se 
ao enchimento inicial das caldeiras antes do acendimento e da elevação da pressão de vapor. 
Normalmente, as caldeiras dispõem de dois sistemas independentes de alimentação – 
Principal e auxiliar. 
Os sistemas possuem redes independentes e isolados por válvulas. As redes se unem 
na entrada do tubulão superior, formando uma única rede, que, ao passar para a parte interna 
do tubulão, é chamada de “tubo de alimentação”. 
 
82 
A rede segue internamente da parte superior do tubulão para a parte inferior, ficando 
abaixo das grades dos separadores de vapor. Na seção abaixo das grades, o tubo é perfurado 
permitindo a saída da água de alimentação. 
22 .. 11 .. 66 .. 11 FF uunncc ii oo nnaa mmee nn tt oo ddooss ss ii ss tt ee mm aass ddee cc oo nndd ee nnss aa ddoo ee aa ll iimm eenn ttaa çç ãã oo 
Após termos enchido as caldeiras, colocaremos a caldeira nº 1, veja figura 2.5, temos que 
confirmar se: 
�
 o sistema de circulação de água salgada do condensador atmosférico está em 
funcionamento; 
�
 o ar de controle está disponível; 
�
 há bastante água destilada nos tanques de armazenamento; 
�
 há uma carga máxima de vapor na caldeira; 
�
 a válvula de controle (14V089) de água de alimentação está na posição de controle 
manual (Veja figura 2.6) 
PP rree pp aarraa çç ããoo dd oo SS ii ss ttee mmaa ppaa rraa aa OO pp eerraa çç ããoo 
1 – Checar se as manobras, indicadas pelas linhas de cor laranja, estão feitas 
corretamente de acordo com as figuras 2.5 e 2.6; 
2 – Colocarem operação a bomba de alimentação Auxiliar. 
Em condições de acendimento e de baixa carga, deve-se usar a bomba elétrica de 
alimentação auxiliar. 
a – Ligar a bomba no local. 
b – Abrir a válvula de descarga 14V072 da bomba auxiliar (veja figura 2.6). 
c – Abrir a válvula de suspiro de ar 14V037 do aquecedor da água de alimentação e 
deixá-la assim até todo o ar ter sido expulso (ver figura 2.5). 
O sistema de alimentação estará, então, em funcionamento, fornecendo água de 
alimentação à caldeira N° 1. 
d – Mudar a posição da válvula de controle 14V089 da água de alimentação para "AUTO" 
(ver figura 2.6). 
 
 
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Figura 2.5 – Sistema de condensado e alimentação do navio N/M Maraú – Parte A. 
 
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Figura 2.6 – Sistema de condensado e alimentação do navio N/M Maraú – Parte B. 
OO pp ee rraa ççãã oo ddaa ss BB oo mm bbaa ss dd ee AAll ii mm ee nn tt aaçç ãã oo PPrr ii nn cc ii pp aa ll 
Durante períodos de alta demanda de vapor em que se usa apenas a caldeira para suprir 
vapor, deve-se usar as bombas elétricas de alimentação principal. Uma bomba é posta em 
funcionamento, e a outra é preparada pra ficar de reserva (modo "Standby"). 
1 – Supondo-se que a bomba de alimentação auxiliar esteja em funcionamento, e que a 
bomba de alimentação principal n° 1 deva ser colocada em operação, ficando a nº 2 em 
reserva (modo standby), deve-se fazer o seguinte: 
 
 
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a – assegurar-se de que a água salgada de resfriamento está sendo fornecida aos 
resfriadores dos mancais das bombas de alimentação; 
b – assegurar-se de que as válvulas das figuras 2.5 e 2.6 ocupam as posições abertas de 
modo que as manobras indicadas pelas linhas de cor laranja sejam possíveis. 
2 – Controle manual local 
a – Assegurar-se de que as válvulas dos interruptores de pressão e dos manômetros da 
aspiração e da descarga estão abertas em ambas as bombas. 
b – Colocar na posição de manual local o seletor das bombas de alimentação principal, 
situado no console do C.C.M 
c – Ligar a bomba n° 1 com o painel de partida local. 
d – Quando a bomba de alimentação principal estiver funcionando corretamente, deve-se 
parar a bomba de alimentação auxiliar e fechar a válvula de descarga 14V072 e a de 
aspiração 14V065. 
 
OOppeerraaççããoo ddaass BBoommbbaass ddee AAlliimmeennttaaççããoo PPrriinncciippaall BBoommbbeeaannddoo aattrraavvééss ddoo 
AAqquueecceeddoorr 
Quando as caldeiras principais e o economizador são usados juntos, ou seja, na limpeza 
de tanques, é preciso ter as bombas de circulação das caldeiras ligadas e passar a água de 
alimentação através do aquecedor. 
NOTA: Os desenhos a seguir fazem referência ao sistema de água de alimentação. 
Para essa configuração, faz-se a seguinte manobra (seguir linha laranja e marrom nas 
figuras 2.7 e 2.8). 
 
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Figura 2.7 – Operação através do aquecedor (navio N/M Maraú) – Parte A. 
 
 
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Figura 2.8 – Operação através do aquecedor (navio N/M Maraú) – Parte B. 
22 .. 22 II NNSS TT RRUU MMEE NN TT OOSS MMEE DD IIDD OORR EESS EE SSEE NNSS OO RREE SS DDEE NN ÍÍVV EELL 
 O controle de nível do tubulão superior se faz necessário, levando-se em conta os 
seguintes fatores: 
�
 a elevação do nível irá provocar “inundação” dos equipamentos de separação de 
umidade, causando arraste excessivo; 
 
88 
�
 a queda do nível poderá provocar perda de sirculação em alguns tubos, causando seu 
superaquecimento; 
�
 durante um aumento brusco na demanda de vapor de uma caldeira, ocorre a 
chamada “expansão” – súbita elevação do nível do tubulão causada pela intensa 
formação de vapor na massa líquida, devida à queda instantânea de pressão no 
tubulão. Já ocorrendo o oposto, a chamada “contração”, ocorre durante uma queda 
brusca na demanda de vapor. 
22 .. 22 .. 11 II nndd ii ccaa ççãã oo dd ee nn íí vvee ll 
Indicador de nível: é um instrumento que indica visualmente o nível de água interno do 
gerador de vapor. 
Usualmente, a indicação de nível de água do tubulão superior é feita através de visores 
de vidro laterais, conectados ao tubulão superior da caldeira. 
Um arranjo típico desse tipo de instalação está mostrado na figura 2.9. 
 
Figura 2.9 – Visor de vidro para indicação de nível do tubulão. 
O nível do tubulão, mostrado no visor de vidro, poderá ser visto à distância, utilizando-se 
espelhos ou circuitos fechados de televisão. 
Embora o visor de vidro seja usualmente utilizado para visualização do nível do tubulão 
superior, esta indicação apresenta erros, conforme mostrado na figura anterior. 
Nesse tipo de instalação, o vapor existente no visor e em suas conexões é resfriado pela 
perda de calor para a atmosfera, e o condensado formado circula através do visor de vidro. 
Esse resfriamento faz com que a água existente no visor fique mais fria que a água existente 
no tubulão superior. Assim, a densidade da água no visor de vidro será maior, e o nível 
necessário (que é mostrado no visor de vidro) para balancear a coluna de água existente no 
tubulão superior será menor que o nível real do tubulão. Em caldeiras industriais típicas, o nível 
mostrado no visor de vidro fica dois a sete centímetros abaixo do nível de água existente no 
tubulão superior. A magnitude desse erro depende da diferença de densidade (função da 
pressão de operação da caldeira), da tubulação existente entre o tubulão e o visor de vidro e 
sua respectiva isolação, e da temperatura ambiente. 
A figura 2.11 é um corte de uma caldeira onde se distingue o tambor da unidade ao qual 
está ligado um corpo de nível com respectivo indicador de vidro, registros de nível e tubo de 
descarga. 
 
 
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Na técnica de instrumentação, o indicador de nível é denominado Level Glass 
(LG). 
 
 
Os indicadores podem ser de vidro circular, figura 2.11 ou prismático. 
 
 
Figura 2.10 – Corte da caldeira com respectivo 
indicador de nível. 
Figura 2.11 – Indicador de nível com vidro circular. 
 
 
Figura 2.12 – Visor de nível simples. Figura 2.13 – Visor de vidro refletido. 
 
É um sistema composto de válvulas de comunicação, dreno e corpo do indicador. As 
válvulas de comunicação e dreno possuem sistema de acionamento à distância, protegendo o 
operador para o caso de avaria no indicador. 
A colocação do corpo de nível deve coincidir com o nível interno da caldeira, fazendo 
com que o nível indicado na metade do vidro corresponda ao nível normal de operação da 
unidade. 
 
90 
 
Um corpo de nível deve ser diariamente testado.
 
 
22 .. 22 .. 22 MMee dd iiçç ãã oo ddee nn íí vvee ll 
Existem várias formas disponíveis de medição de nível de água, A medição de nível em 
caldeiras geralmente é feita, utilizando-se transmissor de pressão diferencial. 
A figura 2.14 mostra uma instalação típica de medição de nível, com transmissor de 
pressão diferencial. Nesse tipo de instalação, a tomada de baixa pressão do instrumento (L) é 
conectada na parte superior do tubulão e a de alta (H), na parte inferior. Nesse caso, o 
transmissor de pressão diferencial deverá ser equipado com kit de supressão, uma vez que 
haverá uma coluna de líquido aplicada na tomada de baixa pressão do instrumento. Para se 
evitar variação na altura dessa coluna, normalmente se utiliza um pote de selagem ou tee, 
localizado na parte superior da tomada de baixa pressão do transmissor. 
 
Figura 2.14 – Medição de nível com transmissor de pressão diferencial. 
Em razão da turbulência existente no tubulão superior e da localização dos tubos 
ascendentes e descendentes, o nível medido em pontos diferentes do tubulão será de fato 
diferente. Assim, em casos em que é instalado mais de um dispositivode medição de nível, os 
instrumentos poderão mostrar valores diferentes se não estiverem conectados nas mesmas 
tomadas. 
Outro ponto a se considerar, em alguns casos específicos, é que as densidades do vapor 
e da água, na temperatura de saturação, variam em função das variações de pressão. Por isso, 
o sinal de nível enviado pelo transmissor de pressão diferencial só será correto quando a 
caldeira estiver operando nas condições utilizadas para obtenção dos dados de calibração do 
instrumento. Caso necessário, o sinal do transmissor de nível poderá ser corrigido 
continuamente, em função das variações de pressão, de forma a se obter a medição corrigida 
de nível, em todas as condições de pressão da caldeira. 
 
 
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Na figura 2.15, o sinal de pressão é caracterizado no PY, e em seguida é enviado ao LY, 
onde o sinal de nível é corrigido em função das variações de pressão que venham a ocorrer no 
tubulão. O sinal de nível, corrigido em função das variações de pressão, é, então, enviado ao 
controlador de nível. 
 
Figura 2.15 – Correção do nível do tubulão em função das variações na pressão do vapor. 
Esse tipo de correção só será utilizado em caldeiras de grande porte. 
22 .. 33 SS IISS TTEEMM AA DD EE CC OO NN TTRR OO LLEE DD EE NN ÍÍVVEE LL 
Quando a alimentação da água é assegurada pelo operador, a alimentação se faz 
manualmente. 
Há, porém, uma série de inconvenientes na alimentação manual: 
 
 
11)) aalliimmeennttaaççããoo ddeessccoonnttiinnuuaa;; 
22)) iinnttrroodduuççããoo eexxcceessssiivvaa ddee áágguuaa ppoorr pprreeccaauuççããoo eexxaaggeerraaddaa ddoo ooppeerraaddoorr eelleevvaannddoo oo 
nníívveell iinntteerrnnoo ddaa áágguuaa nnaa ccaallddeeiirraa ee aauummeennttaannddoo oo aarrrraassttee ddee áágguuaa nnoo vvaappoorr ee 
ttoorrnnaannddoo aa pprreessssããoo iirrrreegguullaarr;; 
33)) aa qquueeddaa ddee nníívveell aaqquuéémm ddooss lliimmiitteess ppeerrmmiittiiddooss àà sseegguurraannççaa ddaa ccaallddeeiirraa,, ppoorr 
ddeessccuuiiddooss ddoo ooppeerraaddoorr.. 
A alimentação automática elimina de vez todos esses inconvenientes. 
O sistema também fornece sinal para alarme de nível e para desarme da válvula de corte 
de óleo combustível e da turbobomba de alimentação. 
Os transmissores de nível deverão ser localizados de modo a minimizar os efeitos do 
jogo da embarcação, ou o sistema deverá ser provido de sistema de retardo (cerca de 5 
segundos) para evitar o desarme da caldeira em conseqüência do balanço do navio. 
Por norma, as caldeiras deverão dispor de dois sistemas independentes de alarme de 
nível baixo. 
 
92 
 
VV oo ccêê ss aa bbii aa ?? 
HH áá ii nnúú mmee rr aass cc oo nncc ee ppçç õõ eess dd ee aapp aa rr ee ll hh ooss cc oo nn tt rr oo ll aa ddoo rr eess aa uu tt oomm áá tt ii cc ooss ddee 
nn íí vv ee ll ,, aa ss aabb ee rr .. 
22 .. 33 .. 11 CC oo nn tt rr oo ll ee dd ee nn íí vvee ll cc oo mm ee ll ee tt rr oo dd ooss 
O princípio baseia-se na condutividade elétrica da água (figura 2.16). Introduzem-se três 
eletrodos de aço inoxidável, isolados do corpo da caldeira, na altura do nível de água interno 
de forma que um deles permaneça sempre mergulhado, o segundo comandanda o nível 
mínimo e o terceiro o nível máximo. 
Se o nível de água baixar aquém do segundo eletrodo, um sistema de comando 
amplificador liga a bomba de alimentação eletricamente. Quando o nível de água atingir o 
terceiro eletrodo, a bomba desliga-se e interrompe a alimentação. Na eventualidade de o 
sistema de comando que dá a ordem de ligar a bomba, para iniciar o alimentador, falhar, e o 
nível interno na caldeira continuar baixando, há o primeiro eletrodo de segurança. Basta o nível 
baixar aquém desse eletrodo, imediatamente ouve-se um alarme de advertência de falta de 
água solicitando providências. 
 
O processo de controle é extremamente exato e bom, exigindo, porém, 
manutenção perfeita para assegurar o bom isolamento dos eletrodos.
 
 
 
Figura 2.16 – Controle de nível com eletrodos. 
22 .. 33 .. 22 CC oo nn tt rr oo ll ee dd ee nn íí vvee ll cc oo mm bbóó ii aass 
É um sistema largamente difundido e existe uma série de concepções. A figura 2.17 
apresenta dois sistemas, um dos quais denominamos magnetrol, de ótimo funcionamento. 
 
 
99 33 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.17 – Magnetrol. 
22 .. 33 .. 33 CC oo nn tt rr oo ll ee dd ee nn íí vvee ll tt ii pp oo ccoo pp ee ss 
O regulador Copes regula a admissão de água de alimentação numa caldeira. 
Inteiramente automático, esse regulador exige apenas a atenção que merece uma coluna 
de nível de água. É extremamente simples, sem peças escondidas ou complicadas. É de 
construção reforçada para suportar o serviço na sala das caldeiras. É absolutamente seguro. 
Sua provável duração é de 15 a 20 anos. 
O regulador é instalado fora da caldeira, sendo sempre fácil a sua inspeção. Além disso, 
o braço da válvula com o peso indica a abertura exata da válvula, de modo que o encarregado 
pode verificar rapidamente como o regulador está funcionando. A despesa de manutenção é 
irrisória (figura 2.18). 
 
Figura 2.18 – Controle de nível tipo COPES. 
O elemento atuante é um tubo de expansão termostático dentro do qual o nível de água 
sobe e desce, acompanhando o nível de água dentro da caldeira. A expansão ou a contração 
desse tubo depende da proporção entre vapor e água no tubo. O elemento de controle é 
constituído por uma válvula equilibrada com precisão e praticamente isenta de fricção. 
Normalmente, uma haste rígida liga o termostato à válvula. 
O tubo termostático é ligado à caldeira, comunicando-se com a câmara de vapor e com o 
nível inferior de água. No seu interior, portanto, há água e vapor. Em virtude da irradiação de 
 
94 
calor, a temperatura da água no tubo termostático fica inferior à temperatura do vapor. É esta 
diferença de temperatura que assegura o funcionamento do aparelho. 
À medida que desce o nível de água na caldeira, maior quantidade de vapor penetra no 
tubo. O tubo assim se aquece e é obrigado a se expandir. À medida que sobe o nível de água 
na caldeira, maior quantidade de água penetra no tubo e este, ficando mais frio, é obrigado a 
se contrair. Esse movimento de expansão e contração do tubo transforma todas as flutuações 
do nível de água em força de considerável potência para movimentar a válvula de controle de 
alimentação. Essa força é instantânea e exata, e a válvula também responde instantânea e 
exatamente. 
O nível normal de água na caldeira poderá ser elevado ou baixado à vontade, dentro de 
limites razoáveis, rápida e facilmente, sem necessidade de paralisar a caldeira. Uma porca de 
regulagem, Iocalizada na extremidade do tubo, pode ser girada para proporcionar o nível 
desejado com a caldeira em funcionamento. 
Um amortecedor protege o regulador contra esforços bruscos quando a válvula está 
fechada e o tubo de expansão está contraído. Em geral, é instalado na ligação entre o 
termostato e o braço da válvula. 
Trata-se de um sistema completamente mecânico e muito eficiente. Sua aplicação não 
tem limites de pressão e capacidade. Entretanto, presta-se mais para unidades geradoras com 
produção superior a 6 T de vapor por hora. Os aparelhos anteriores oferecem mais vantagens 
quanto a compacticidade e inversão. 
22 .. 33 .. 44 CC oo nn tt rr oo ll ee dd ee nn íí vvee ll aa uu tt oo -- oopp ee rraa dd oo oo uu ttee rr mmoo hh ii ddrr ááuu ll ii cc oo 
A maioria das caldeiras de pequeno porte e de baixa pressão de operação é vendida 
totalmente montada, inclusive com o sistema de controle. O controle de nível normalmente 
empregado nestes casos é o controle de nível auto-operado. Um controlador desse tipo obtémtoda a energia necessária ao seu funcionamento do próprio meio controlado, ou seja, 
igualmente automático. Baseia-se no efeito da dilatação e contração de água colocada em 
contato com uma câmara onde oscila o nível de água. 
 
Figura 2.19 – Controle de nível auto-operado. 
 
 
99 55 
CC AADD 00 11 
O controle de nível auto-operado, normalmente utilizado em caldeiras, está mostrado na 
figura 55. Esse sistema, conhecido como controle de nível termohidráulico, é acionado por um 
sistema hidráulico fechado. O sistema hidráulico consiste no espaço anular existente entre o 
tubo interno e o tubo externo do gerador, o tubo de conexão, o fole da válvula reguladora e a 
água necessária para encher todo o sistema. 
 
Figura 2.20 – Controle de nível termo hidráulico auto-operado. 
O tubo interno do gerador é conectado ao tubulão de vapor da caldeira; a extremidade 
inferior do tubo interno é conectada com a região contendo água e a extremidade superior com 
a região contendo vapor. 
O nível de água no tubo interno do gerador acompanha o nível do tubulão. Quando o 
nível do tubulão diminui, o vapor passa a ocupar uma parte maior do tubo interno, o calor 
adicional fornecido pelo aumento da quantidade de vapor no tubo interno do gerador faz com 
que a água do tubo externo "flasheie". O "flasheamento" da água faz com que aumente a 
pressão do sistema hidráulico e o fole da válvula reguladora se expanda. A expansão do fole 
aumenta a abertura da válvula reguladora e se admite mais água no tubulão. Se o nível subir, 
ocorrerá o inverso, pois a água ocupará uma parte maior do tubo interno do gerador. 
No controle de nível termo-hidráulico, a entrada de água é controlada em função do nível 
do tubulão, não em função da carga da caldeira. Conseqüentemente, o nível mantido em 
cargas altas será menor que o mantido em cargas baixas. O valor da variação do nível será 
função da extensão da variação da carga, do tamanho da válvula reguladora e da inclinação do 
gerador. Nesse tipo de controle, o nível será influenciado pelas variações da pressão do 
tubulão e da água de alimentação. Será influenciado, também, pela extensão dos efeitos de 
expansão e contração que venham a ocorrer no nível do tubulão. 
 
96 
Como esse tipo de malha tem muitas limitações, sua utilização é restrita a caldeiras de 
pequeno porte e de baixa pressão de operação. 
 
Nos casos de caldeiras de maior porte e de alta pressão de operação, são 
utilizadas malhas de controle de nível com acionamento pneumático ou 
eletrônico, com relativa complexidade funcional. 
 
 
 
22 .. 44 FFUU NN CCII OO NN AAMM EE NN TT OO DD OO AAQQ UU EE CCEE DD OORR DDEE ÁÁ GG UU AA DD EE AALL II MM EE NN TT AAÇÇ ÃÃ OO 
O aquecimento da água de alimentação, próxima da temperatura de saturação, pode ser 
obtido, ou aproveitando-se o calor dos gases da combustão ao chegarem à base da chaminé, 
ou o vapor que em geral é descarregado pelas auxiliares (aquecimento de tanques de carga e 
aquecedores que contêm óleo combustível, óleo lubrificante e água doce). O denominado 
 
 
EEmm eemmbbaarrccaaççõõeess eemm qquuee aa pprrooppuullssããoo éé ggeerraaddoo ppoorr ttuurrbbiinnaass aa vvaappoorr,, hháá 
aaqquueecceeddoorreess qquuee rreeaapprroovveeiittaamm ooss vvaappoorreess eexxttrraaííddooss ddee vváárriiooss ppoonnttooss ddaa ccaarrccaaççaa 
ttuurrbbiinnaa ((ssaannggrriiaass)) ee ccoonndduuzziiddoo ppoorr ttuubbooss aattéé ooss cciilliinnddrrooss ddee aaççoo qquuee ffoorrmmaamm cc ddee 
vváárriiooss aaqquueecceeddoorreess ddaa áágguuaa ddee aalliimmeennttaaççããoo.. OO vvaappoorr eexxttrraaííddoo ddaa ttuurrbbiinnaa uuttiilliizzaaddoo 
ppaarraa aaqquueecceerr aa áágguuaa ddee aalliimmeennttaaççããoo qquuee fflluuii aattrraavvééss ddoo iinntteerriioorr ddooss ttuubbooss.. AAoo 
aaqquueecceerr aa áágguuaa ddee aalliimmeennttaaççããoo,, oo vvaappoorr ccoonnddeennssaa nnoo eexxtteerriioorr ddooss ttuubbooss.. 
ccoonnddeennssaaddoo ffoorrmmaaddoo éé ggeerraallmmeennttee ddrreennaaddoo ddoo aaqquueecceeddoorr ddee áágguuaa ddee aalliimmeennttaaççããoo 
ddee pprreessssããoo mmaaiiss aallttaa ppaarraa oo ddee pprreessssããoo mmaaiiss bbaaiixxaa,, ee aassssiimm ssuucceessssiivvaammeennttee ee ddee 
vvoollttaa ppaarraa oo ppooççoo qquueennttee ddoo ccoonnddeennssaaddoorr.. 
Os aquecedores de alimentação são aparelhos nos quais a água destinada à 
alimentação das caldeiras é aquecida ao contato direto ou indireto do vapor. 
Esses equipamentos às vezes não são instalados em unidades que operam a baixas 
pressões e utilizam combustíveis baratos ou residuais. 
Os aquecedores de contato direto são conhecidos como aquecedores de mistura ou do 
tipo aberto. Os de contato indireto são chamados de superfície ou do tipo fechado. 
As principais vantagens que decorrem do emprego dos aquecedores são as seguintes: 
�
 aumenta o rendimento termodinâmico do ciclo, minimizando o consumo de 
combustível (economia); 
�
 uniformiza a pressão no interior do tubulão superior; 
�
 evita possíveis tensões nos metais da própria estrutura da caldeira, pois a 
alimentação com água já aquecida atenuará esses inconvenientes; 
�
 o aquecimento tem uma ação desarejante, removendo considerável proporção de 
oxigênio livre na água, fator importante no processo da corrosão da caldeira. 
 
 
99 77 
CC AADD 00 11 
Como vimos, os aquecedores podem ser aquecidos por: 
�
 vapor; 
�
 gases de combustão de algum equipamento. Exemplo: MCP e gás da própria 
caldeira. 
22 .. 44 .. 11 AAqq uu ee cc ee dd oorr eess aa qq uu eecc ii dd ooss pp oo rr vvaa pp oorr 
Subdividem-se em: 
22 .. 44 .. 11 .. 11 AAqq uueecc eedd oo rreess ddee mmii ss ttuu rraa oouu cc oo nn tt aa tt oo dd ii rr ee tt oo oouu tt ii pp oo aabb eerr tt oo 
Os aquecedores desse tipo são essencialmente de baixa pressão; ficam Iocalizados na 
aspiração da bomba de alimentação e, por isso, devem estar a uma certa altura acima da 
aspiração da bomba para que a carga hidrostática impeça a água de se vaporizar no corpo da 
bomba em virtude do vácuo formado, fazendo com que ela perca a aspiração. 
O princípio desses aquecedores é fazer a água de alimentação passar de cima para 
baixo através de diafragmas metálicos, entre os quais penetra o vapor de descarga, o qual se 
condensa e se mistura com a água. 
A temperatura máxima da água de alimentação é ligeiramente superior a 100°C. 
Um aquecedor muito empregado é o Weir, que, além de aquecer a água de alimentação, 
regula automaticamente a entrada desse liquido na caldeira. 
O aquecedor Weir (figura 2.21) é constituído 
de um vaso cilíndrico, disposto verticalmente. Ele 
tem internamente na sua parte central uma peça 
cilíndrica, convenientemente perfurada e fixada de 
modo a deixar entre ela e o corpo do aparelho o 
espaço destinado a receber o vapor de descarga 
das máquinas, admitido por uma válvula própria. 
Na parte superior dessa peça denominado 
misturador, encontra-se o difusor d’água, cônico e 
perfurado. 
A água chega ao aquecedor por cima, 
mandada por uma bomba especial, que a 
comprime convenientemente, forçando-a a abrir 
uma válvula, que se mantém fechada pela ação de 
uma mola; atravessando o difusor, a água se 
subdivide em pequenas gotas e apresenta ao vapor 
a maior superfície possível, aquecendo-se 
rapidamente em contado com ele. 
 
 
Figura 2.21 – Aquecedor Weir. 
 
 
98 
A pressão no aquecedor é menor do que a da água que aí penetra. Essa diferença de 
pressões e o aquecimento brusco da água determinam um desprendimento considerável do ar 
diluído na água, que uma vez libertado escapa-se para o condensador ou para a atmosfera 
passando por válvulas especiais, que a figura nos mostra na partesuperior do aparelho. 
No fundo do aquecedor encontra-se um flutuador, equilibrado por um contrapeso, fixado 
em uma alavanca que transmite, por meio de uma barra, os deslocamentos verticais do 
flutuador a uma válvula que regula a passagem do vapor destinado ao funcionamento da 
bomba de alimentação, cuja aspiração se faz no fundo do aparelho. 
O peso do flutuador está calculado para que o sistema esteja em equilíbrio quando o 
mesmo estiver mergulhado a meio. Se o nível desce, a válvula reduz ou interrompe a 
passagem do vapor, diminuindo a velocidade da bomba ou parando-a. Se o nível sobe, a 
bomba aumenta de velocidade. 
Com este arranjo o aquecedor funciona indiretamente como um regulador automático de 
alimentação. Se não houver perdas de água, o nível da caldeira será mantido constante desde 
que o do aquecedor o seja. Havendo perdas será feito o suplemento. 
AAqq uu ee cc ee dd oo rr eess DD eess aarr ee jjaa nn ttee ss 
Estes aquecedores constituem um desenvolvimento dos aquecedores de mistura nos 
quais a eliminação do oxigênio em dissolução é praticamente completa por trabalharem à 
temperatura de saturação correspondente à sua pressão. Embora de contato direto, este 
aquecedor não é mais, a rigor, do tipo aberto. Combinado com o aquecedor existe um pequeno 
condensador especial, situado na parte superior da carcaça, no qual o ar e gases são 
expelidos para a atmosfera através de um respiro. 
A água é aquecida de forma a atingir temperatura muito próxima, da correspondente à 
pressão de saturação do vapor existente no tanque. O vapor para aquecimento e 
desarejamento da água, necessário ao tanque, é proveniente da rede de descarga das 
auxiliares. 
O suplemento de alimentação e o condensado passam primeiro no condensador do 
tanque e deste vão ter à câmara inicial de aquecimento através de um grupo de válvulas tipo 
"Borrifo" que abrem pela pressão da água, vencendo a tensão das molas de que são 
equipadas. Desta câmara de aquecimento inicial; a água escoa por gravidade para a câmara 
de desarejamento, de onde é fortemente ejetada pelo vapor que entra, cai na câmara de 
depósito do tanque de onde é aspirada pela bomba de recalque. 
Vejamos agora o funcionamento do tanque. A entrada da água para o tanque é mostrada 
em A, na figura 2.22. A água passa no condensador do tanque através do feixe tubular, 
constituído de tubos em U de pequena espessura, que constituem a superfície de troca de 
calor entre o vapor existente na câmara do condensador e a água de alimentação. 
 
 
99 99 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.22 – Aquecedor desarejante. 
A água absorvendo o calor contido no vapor, provoca sua condensação, e os gases, tal 
como oxigênio, não condensável nas condições de pressão e temperatura reinantes, são 
removidos, saindo pelo respiro com uma mínima perda de vapor. 
Do condensador, a água vai para a câmara B, das válvulas de "Borrifo", que vencendo a 
tensão das molas destas válvulas é finamente subdividida, e em forma de borrifo é 
descarregada para a câmara M em contacto direto com o vapor, onde se aquece até uma 
temperatura próxima da temperatura do vapor. 
Devido a este processo de aquecimento e escoamento direcional da água, nesta câmara, 
o oxigênio e outros gases não condensáveis, são libertados. 
A água em forma de borrifo cai então no cone coletor C, onde mais um estágio de 
aquecimento tem lugar em vista do efeito de camisa de vapor da câmara D. 
A água é drenada do cone coletor C para a câmara F, através da canalização D, donde 
pela ação de ejeção do vapor que passa em H, é arrastada, em agitação, para a câmara de 
mistura G, com movimento ascensional. 
 
100 
A mistura vapor e água, com alta velocidade impressa pela ação de ejeção do vapor, ao 
deixar a câmara G, pela abertura J, é defletida pelo diafragma K para a seção do tanque que 
serve como reservatório. 
Somente uma pequena parte do vapor se condensa na câmara de mistura G, visto a 
água, nesta câmara, estar virtualmente na temperatura de saturação de vapor. 
Isto contribui para que toda a massa do vapor em escoamento transmita suficiente 
velocidade à água, subdividindo-a em diminutas partículas, promovendo assim a remoção final 
do oxigênio e de outros gases não condensáveis. 
Em virtude da água deixar a câmara G pela abertura J, existe uma certa intermitência, 
que contribui para agitar a água, facilitando ainda a remoção de gases, antes da água ser 
defletida pelo diafragma K. 
O vapor, para continuar o seu curso ascendente, tem de passar pela lâmina d'água L, e 
em vista disto, arrasta consigo os gases não condensáveis, evitando assim, a sua acumulação 
acima da água desarejada, existente no reservatório do tanque. 
O vapor e os gases não condensáveis, em seu percurso para a parte superior do 
tanque,entram na câmara de "Borrifo" M quebrando a fina lâmina d'água N, onde o 
aquecimento e desarejamento ocorrem conforme já descrito. 
Parte do vapor é condensado depois de entrar na câmara M, e a parte restante não 
condensada, passa através da lâmina P para o condensador. 
No condensador então, nova condensação ocorre, e somente uma pequena parcela de 
vapor, escapa pelo respiro, com os gases não condensáveis. O vapor que se condensa, na 
câmara do condensador, volta à câmara M através do condutor de dreno Q. 
O nível d'água no tanque varia de acordo com o consumo de vapor exigido. Existindo no 
sistema de alimentação, a quantidade d'água necessária, o nível do tanque varia diretamente 
com a produção de vapor da caldeira, isto é, com grande produção de vapor, o tanque 
funcionará com nível alto, e em pequena produção, o nível será baixo. O nível de trabalho no 
tanque, depende inteiramente das oscilações da capacidade do sistema de alimentação, que 
por sua vez, é função das variações dos regimes de marcha. 
22..44 ..11 ..22 AAqquueecc eeddoorreess ddee SSuuppeerr ff íí cc iiee oouu CCoonnttaa ttoo IInndd ii rree ttoo oouu TT iippoo FFeecc hhaaddoo 
Os aquecedores do tipo fechado podem ser de baixa ou de alta pressão. Qualquer que 
seja o tipo consiste em um aparelho no qual a água atravessando pelo interior de tubos ou 
serpentinas recebe, por condução, o calor do vapor que os envolve. Há entretanto diferenças 
fundamentais nos requisitos de resistência que se exigem para cada tipo, visto que, um deles 
vai suportar pressões insignificantes ao passo que o outro, colocado entre a descarga da 
bomba e a válvula de retenção, vai ser sujeito a uma pressão superior à da caldeira. 
 
 
11 00 11 
CC AADD 00 11 
O desenvolvimento do emprego dos aquecedores de superfície foi originalmente 
conseqüência da contaminação, pelo óleo, do vapor das descargas, o qual não era portanto 
satisfatório para se misturar com a água de alimentação. 
O vapor de aquecimento deve transferir à água de alimentação, no aquecedor, apenas 
todo o seu calor latente. Para evitar que o vapor escoe livremente pela drenagem, sem deixar 
todo este calor aproveitável, deve ser mantido, na parte mais baixa do aquecedor, um selo de 
água. Este selo d'água pode ser obtido por meio de um purgador automático, ou mesmo por 
um indicador de nível e válvula para controlar a drenagem. 
Há uma grande diversidade de aquecedores do tipo fechado, com variantes em sua 
forma e detalhes de construção, mas podem ser grupados da seguinte maneira: 
a) Tubos retos; 
b) Tubos em U; 
c) Tubos em serpentina. 
Deve, entretanto, ser salientado que, tratando-se de aquecedores de alta pressão, há 
necessidade de que sejam construídos com grandes resistências e se tem observado muitas 
dificuldades em obter juntas estanques. Deve-se por isto manter as juntas em boas condições, 
e empregar somente material da melhor qualidade. 
 
NNooss aaqquueecceeddoorreess ddee ttuubbooss rreettooss,, eesstteess ssããoo ccrraavvaaddooss eemm eessppeellhhoossooppoossttooss:: oo qquuee 
aaccaarrrreettaa aa nneecceessssiiddaaddee ddee jjuunnttaa ddee eexxppaannssããoo nnoo ccoorrppoo ddoo aaqquueecceeddoorr ppaarraa ppeerrmmiittiirr 
aa ddiillaattaaççããoo.. EEsstteess aaqquueecceeddoorreess ssããoo ffiixxaaddooss ddee mmooddoo qquuee uumm ddooss eexxttrreemmooss ffiiqquuee 
lliivvrree.. 
AAqq uu ee cc ee dd oo rr eess ddee ttuu bb oo ss rree tt ooss 
A figura 2.23 mostra um aquecedor de tubos retos, de um só fluxo, devendo ser 
observado que a água percorre o interior dos tubos que são presos aos espelhos. 
 
Figura 2.23 – Aquecedor de tubo reto. 
 
102 
O vapor de aquecimento envolve os tubos, transmite o seu calor latente à água, 
condensa-se, e é drenado para os tanques de alimentação. 
Nos aquecedores de tubos retos é comum o emprego de retardadores, chapas de latão 
torcidas em espirai, que se estendem em toda a extensão do tubo; com este dispositivo 
consegue-se aumentar o tempo de percurso da água pelo interior dos tubos. 
Com o fim de melhorar o coeficiente de transmissão de calor usam-se aquecedores em 
que a água percorre o interior dos tubos (exemplo: 6 passes), mudando de sentido várias 
vezes. 
Os tubos, os espelhos e as carcaças possuem todo um projeto e materiais especiais para 
auxiliar ainda mais no incremento de temperatura da água de alimentação. 
AAqq uu ee cc ee dd oo rr eess ddee ttuu bb oo ss ee mm UU 
Neste tipo de aquecedor, do qual não será dado detalhes, os tubos são curvos de modo 
que as suas extremidades se prendem no mesmo espelho. Do lado do espelho existem dois 
compartimentos separados por um diafragma. Num deles ocorre a entrada da água de 
alimentação e no outro a canalização de saída. Os tubos podem se dilatar livremente, visto 
serem cravados em um só espelho. 
AAqq uu ee cc ee dd oo rr eess ddee ttuu bb oo ss ee mm ssee rrpp ee nn tt ii nnaa ss 
A figura 2.24 mostra um aquecedor de tubos em serpentina. As diversas serpentinas 
estão ligadas a dois coletores. Por um dos coletores (o inferior) entra a água de alimentação 
que passa através das serpentinas para o outro coletor, onde sai aquecida. 
 
Figura 2.24 – Aquecedor de tubos em serpentina. 
 
 
11 00 33 
CC AADD 00 11 
O vapor de aquecimento entra pela parte superior da carcaça, envolve as serpentinas e é 
drenado na parte inferior. A carcaça do aquecedor é de chapa de aço e as serpentinas são de 
cobre. 
A principal vantagem desse aquecedor é dispensar o engaxetamento dos tubos (cuja 
estanqueidade em outros aquecedores é difícil manter). As serpentinas são ligadas aos 
coletores por meio de porcas especiais que comprimem as extremidades alargadas dos tubos. 
22..44 ..22 CCaallddee ii rraass ddee rreeccuuppeerraaççããoo oouu eeccoonnoommiizz aaddoorreess 
 O economizador é constituído de feixe tubulares, unindo suas extremidades a coletores 
de entrada e saída. A água de alimentação circula pelo interior dos tubos, absorve o calor dos 
gases de combustão de algum equipamento, exemplo: MCP, gás da própria caldeira. 
 Existem grandes superfícies de troca térmica devido à baixa temperatura dos gases e 
ao seu baixo coeficiente de película. 
 Para saber mais consulte o item 1.9.2. 
22 .. 55 TT IIRR AAGG EE MM 
A operação continua de uma caldeira exige o adequado suprimento de ar para 
combustão. Tiragem é o processo que garante a introdução do ar na fornalha e a circulação 
dos gases da combustão através de todo gerador de vapor, até a saída para a atmosfera. O 
circuito, por vezes complexo, oferece apreciáveis resistências ao escoamento dos fluidos 
gasosos. 
 
A tiragem se obtém por métodos naturais, chaminés ou por processos 
mecânicos. 
 
 
A tiragem deve vencer todas as perdas de carga oferecidas pelo circuito, garantindo um 
fluxo contínuo dos gases da combustão pelos canais formados pelo invólucro do gerador, 
tubulações e chicanas. 
 
A tiragem é medida em milímetros de coluna de água. (mmH2O). 
É o valor da perda de carga que decide quais dos processos devem ser aplicados. 
Para compreendermos o conceito de tiragem, vamos nos basear em um modelo 
hipotético, composto de uma chaminé metálica, suportada sobre uma estrutura aérea, 
dispondo de uma resistência elétrica que mantém aquecido o ar contido no seu interior. 
 
104 
 
Figura 2.25 – Chaminé. 
Como a chaminé é aberta, a pressão interna no ponto A é igual à pressão externa no 
ponto A'. Assim: 
p(A) = p(A') 
A pressão no ponto B será igual à pressão no ponto A, mais o peso da coluna de ar 
quente, situada entre A e B. 
Digamos que essa coluna de ar quente corresponda a 10 mm H20. Assim: 
p(B) = 10300 + 10 = 10310 mm H2O 
A pressão no ponto B´ será igual à pressão no ponto A', mais o peso da coluna de ar frio, 
situada entre A’ e B'. O peso dessa coluna deverá corresponder a mais do que os 10 mm H2O 
da coluna AB, pois o ar frio é mais pesado que o ar quente. Digamos, então, que essa coluna 
de ar frio entre A’ e B’ corresponda a 15 mm H20. Assim: 
p(B') = 10300 + 15 = 10315 mm H2O 
Da mesma forma: 
p(C) = p(B) + peso da coluna BC ∴∴∴∴ p(C) = 10310 + 10 = 10320 mm H2O 
E também: 
p(C') = p(B') + peso da coluna B'C’ 
p(C') = 10315 + 15 = 10330 mm H2O 
Observamos que, em todos os pontos da chaminé, situados à mesma elevação, a 
pressão interna é sempre menor que a pressão externa. Assim, se abrirmos um pequeno 
orifício na chapa que tampa o fundo da chaminé, estaremos comunicando um ponto de maior 
pressão, p(C'), com um ponto de menor pressão, p(C), estabelecendo um fluxo de ar 
continuamente para dentro da chaminé. 
 
Assim sendo, chamamos TIRAGEM à diferença de pressão existente entre um 
ponto situado no interior de uma chaminé e um ponto externo a ela, situado 
na mesma cota.
 
 
 
 
 
 
11 00 55 
CC AADD 00 11 
22 .. 55 .. 11 CCll aass ss ii ff ii ccaa ççãã oo dd oo ss pp rroo cc eess ss ooss ddee tt ii rraa gg ee mm 
A classificação dos processos de tiragem é feita de acordo com o tipo de aparelho que 
assegura a tiragem. 
As caldeiras classificam-se da seguinte forma: 
a) tiragem natural; 
b) tiragem mecânica. 
E como já vimos, a perda de carga é que decide sobre a aplicação de cada um destes 
tipos. 
 
Caldeiras com perda de carga total até 35 mm H2O admitem a tiragem natural 
com o emprego de chaminés. Daí para frente utilizam-se meios mecânicos. 
 
 
22 .. 55 .. 11 .. 11 TT ii rr aagg eemm nn aa tt uu rraa ll (( CChh aammii nn ééss )) 
As chaminés promovem a tiragem graças à diferença de pressões existente entre suas 
bases e seus topos, provocada pela diferença de temperatura dos gases. 
Nesse caso, o fluxo é causado somente pela diferença de densidade entre os gases 
quentes e o ar, conforme descrito acima (Figura 2.25). Assim, como os gases no interior da 
caldeira possuem menor densidade que o ar exterior, cria-se uma depressão na entrada da 
fornalha, responsável pelo suprimento de ar. Esta depressão cresce à medida que aumentam a 
temperatura dos gases e a altura da chaminé. O fluxo de ar se estabiliza quando há equilíbrio 
entre a depressão na entrada da fornalha e a perda de carga dos gases através da caldeira. 
A preocupação com a obtenção de maiores eficiências exige a instalação de superfícies 
adicionais de troca de calor, com conseqüente aumento da perda de carga, tornando-se 
antieconômico o emprego de caldeiras com tiragem natural, devido à altura de chaminé que 
necessária. 
A altura e o diâmetro das chaminés dependem: 
a) do volume dos gases da combustão; 
b) da velocidade dos gases. Adota-se 4 a 6 m/s; 
c) da perda de carga a vencer em todo o sistema, inclusive a da própria chaminé; 
d) da temperatura média dos gases da base e do topo; 
e) da pressão barométrica ou altitude dolocal. Os valores da pressão barométrica em 
função da altitude são dados na tabela a seguir: 
 
 
 
106 
 
Altitude 
(m) 
 
Pressão 
(mm C.A.) 
Pesos específicos do 
ar ��
�
�
�
���
3m
kg
 
0 760 1.293 
100 750 1.286 
200 741 1.261 
300 732 1.244 
400 723 1.229 
500 715 1.216 
600 705 1.198 
700 696 1.183 
800 688 1.168 
900 679 1.154 
1000 671 1.138 
Caldeiras em tiragem natural não podem receber queimadores de alta intensidade, 
devido ao alto ∆ p (diferencial de pressão) requerido no ar. 
A tiragem natural foi bastante utilizada no passado, quando a carência de tecnologia não 
permitia a construção de caldeiras mais eficientes. 
22 .. 55 .. 11 .. 22 TT ii rr aagg eemm MM eecc ââ nn ii cc aa 
Quando as perdas de carga ultrapassam certos valores (acima de 35 mm H2O), torna-se 
anti-econômico o emprego de tiragem natural. 
Normalmente a tiragem mecânica é assegurada por meio de ventiladores. 
As concepções modernas dos geradores de vapor, mesmo pequenos, recorrem ao 
emprego dos ventiladores, devido ao aumento das velocidades dos gases, para obtenção de 
maiores coeficientes de transmissão de calor. 
A esses aumentos de velocidade correspondem perdas de carga de 100 até 300 mm 
H2O. 
A figura 2.26 mostra uma caldeira com capacidade de produzir apenas 1000 kg de vapor 
por hora. No entanto, o ventilador responsável pela tiragem tem pressão de 200 mm H 2O. 
 
 
11 00 77 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.26 – Tiragem. 
Podemos dividir a tiragem mecânica em: 
�
�
 
 TT ii rraa gg ee mm II nndd uuzz ii ddaa 
O impasse encontrado na tiragem natural pode ser resolvido pelo uso de um ventilador 
de tiragem induzida, colocado na saída da caldeira, o qual absorve todas as perdas de carga 
do sistema. Nota-se que o uso deste ventilador garante que a caldeira opere sempre com 
pressões negativas, isto é, abaixo da pressão atmosférica. Essa preocupação prende-se ao 
fato de que, havendo pressão negativa, qualquer vazamento do invólucro tende a infiltrar ar, 
enquanto a existência de pressão positiva provocaria o vazamento de gases para o exterior 
com corrosão do invólucro e contaminação da área. Por outro lado, à medida que cresce a 
perda de carga no circuito de gases, cresce a depressão na fornalha, aumentando a infiltração 
de ar, provocando altas perdas por elevação do excesso de ar. 
�
�
 
 TT ii rraa gg ee mm FF oorr ççaa dd aa 
Consiste no uso de um ventilador, situado à montante da caldeira (figura 2.26), tendo-se, 
por conseguinte, pressão positiva na fornalha. Neste caso, qualquer vazamento de gás provoca 
condensação sobre o invólucro externo, causando corrosão, razão por que o emprego de 
tiragem forçada só é possível quando a fornalha possui construção estanque. 
As principais vantagens da tiragem forçada, em relação à tiragem induzida, são: 
�
 menor potência de acionamento do ventilador, já que trabalha com vazão e 
temperatura menores; 
�
 utilização de aço carbono comum na construção do ventilador, já que não há risco de 
corrosão. 
As vantagens decorrentes da redução da potência necessária, aliada à simplicidade de 
usar apenas um ventilador, geralmente, compensam nas instalações de pequeno e médio 
porte, as complicações decorrentes de uma construção estanque. 
 
 
 
108 
�
�
 
 TT ii rraa gg ee mm BBaa llaa nn ccee aa ddaa 
Consiste em distribuir a energia necessária para vencer a perda de carga total dos 
circuitos de ar e de gases entre dois ventiladores (ventilador + exaustor), um situado antes e o 
outro situado após a caldeira, mantendo-se ligeiramente negativa a pressão na fornalha (Veja a 
figura 63). 
Esse tipo de tiragem toma-se atrativo, principalmente quando a caldeira possui pré-
aquecedor de ar, o que eleva em muito a perda de carga no circuito, obrigando-nos a trabalhar 
com pressões elevadas na fornalha, caso optássemos por tiragem forçada; ou pressões muito 
negativas, caso optássemos por tiragem induzida. 
 
Figura 2.27 – Diagrama esquemático de uma caldeira com tiragem balanceada 
 utilizando economizador e pré-aquecedor. 
22 .. 66 DD AAMM PP EE RR SS 
A vazão de ar de um ventilador pode ser controlada, alterando-se a rotação do ventilador 
ou, no caso de ventilador que opera com velocidade constante, alterando-se uma das 
características do sistema de ventilação. 
Os sistemas de ventilação que operam com rotação variável são mais eficientes 
(controlam a vazão sem introduzir perda de carga no processo) e menos ruidosos, porém, em 
função do custo relativamente alto de implantação deste tipo de sistema, sua utilização tem se 
restringido a aplicações específicas / particulares. O alto custo de energia elétrica e a queda 
dos preços dos componentes eletrônicos, com conseqüente diminuição dos custos de 
implantação dos conversores de freqüência (variadores de velocidade dos motores elétricos), 
aumentaram a competitividade deste tipo de equipamento, viabilizando sua utilização em 
aplicações para controle da vazão do ar de combustão em caldeiras e diversos outros 
processos industriais. 
 
 
11 00 99 
CC AADD 00 11 
Os sistemas de ventilação que operam com velocidade constante geralmente são baratos 
e simples, embora tendam a ser menos eficientes (controlam a vazão introduzindo perda de 
carga no processo), mais ruidosos e ter menos vida útil que os sistemas que operam com 
velocidade variável. 
Os sistemas com velocidade constante têm sido os mais utilizados em caldeiras. 
Neste caso, a vazão do ar pode ser controlada através de "DAMPERS" Iocalizados na saída ou 
na entrada do ventilador (figura 2.28). 
 
Figura 2.28 – Dampers. 
O damper de saída atua no ar de combustão, após sua passagem pelo ventilador, 
aumentando a resistência do sistema. Como resultado dessa atuação, ocorre um 
deslocamento do ponto de operação do ventilador ao longo de sua curva característica, 
fazendo com que o ventilador opere com maior pressão na sua descarga e haja menor volume 
de ar em sua saída. 
O damper de entrada atua no ar de combustão, antes de sua passagem pelo ventilador, 
fazendo uma rotação nesse ar, na mesma direção da rotação do ventilador. A adição dessa 
rotação afeta a característica do sistema, de forma semelhante às aplicações em que se varia a 
velocidade de rotação do ventilador. Como resultado dessa atuação, tem-se uma diminuição no 
volume de ar na saída do ventilador. 
Embora o damper de saída seja mais barato que o damper de entrada, este último é mais 
adequado para aplicações que tenham grandes variações de capacidade e é de manutenção 
mais fácil. 
 
Os dampers de entrada e de saída podem ser utilizados em conjunto, como 
forma de se obterem melhores características de controle. 
 
 
 
 
110 
 
22 .. 77 EE SS QQUU EEMM AATT II ZZ AAÇÇ ÃÃ OO EE FF UU NN CC II OO NN AAMM EE NN TT OO DD OO SS IISS TTEE MM AA DD EE ÓÓ LL EEOO 
CC OO MM BB UUSS TTÍÍ VVEE LL PP AARR AA CC AALL DD EE II RR AASS MM AARR ÍÍ TT II MM AASS 
Uma instalação moderna de máquinas, com caldeiras que queimam óleo combustível, 
possui uma aparelhagem completa para o serviço de óleo, tendo em vista sua armazenagem, 
condução e preparação para queima eficiente. 
Essa aparelhagem consta, além dos diversos tanques, de bombas, redes, válvulas, 
instrumentos de medida, aquecedores, filtros, purificadores e ralos, distribuídos pelos diversos 
sistemas a bordo. 
Se levarmos ainda em consideração as unidades de produção de petróleo Offshore, tais 
como FPSOs e plataformas, estas, além do óleo diesel, consomem gás natural proveniente da 
planta de produção, e possuem todo um arsenal de equipamentos e automação que 
possibilitam o controle de operação e segurança da instalação. Então, se for detectado 
vazamentode gás ou falha de operação não só no sistema da caldeira como também na planta 
de produção, o sistema de segurança da caldeira troca o consumo para o diesel, mantendo, 
assim, o equipamento operando. 
Neste trabalho, faremos referência ao sistema de óleo combustível encontrado no N/M 
Maraú, que pertenceu à PETROBRÁS. Lembramos que o princípio de funcionamento é similar 
em qualquer outra embarcação. 
Vamos supor que se tenha retirado o óleo combustível pesado do sistema antes de sua 
paralisação, e que todas as válvulas e machos estejam fechados. Consideraremos também 
que as bombas de queima de óleo combustível e o aquecedor de óleo combustível N° 1 devam 
ser postos em operação. 
22 .. 77 .. 11 PPrree pp aarr aaçç ãã oo dd oo ss ii ss ttee mm aa pp aa rraa oo ppeerr aa ççãã oo cc oo mm óó llee oo dd ii eessee ll 
Verificar se: 
�
 Há óleo diesel no tanque de serviço de óleo diesel; 
�
 Há força elétrica para as bombas, válvulas solenóides, controles, etc. 
�
 Há ar comprimido para os controladores pneumáticos e as válvulas pneumáticas. 
 
Deve-se assegurar de que as válvulas adiante fiquem nas posições indicadas 
(abertas ou fechadas), possibilitando a manobra demonstrada pela linha azul.
 
 
 
 
11 11 11 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.29 – Sistema de óleo combustível da caldeira auxiliar (Parte A). 
 
112 
 
Figura 2.30 – Sistema de óleo combustível da caldeira auxiliar (Parte B) 
 
 
11 11 33 
CC AADD 00 11 
Com a bomba de óleo combustível em funcionamento, deve-se regular a pressão de 
operação da válvula de controle 25V019 do retorno de óleo combustível (envolvida por um 
círculo laranja), a partir do controlador situado no painel de controle das caldeiras. 
1 – Com o controlador na condição manual, ajustar o ponto de regulagem em 25 Kg/cm2. 
2 – Mudar o controlador para a condição "AUTO". 
22 .. 88 QQ UUEE IIMM AADD OO RR EE SS EE MMÉÉ TT OO DDOO SS DDEE AATT OO MM II ZZ AAÇÇ ÃÃ OO 
22 .. 88 .. 11 QQ uu ee ii mm aa ddoo rree ss 
São equipamentos destinados a introduzir continuamente o combustível e o ar dentro da 
fornalha, conseguindo manter a combustão completa através de pequenos valores de excesso 
de ar. 
O queimador é formado principalmente de: 
�
 registro(s) de ar; 
�
 difusor ou impelidor; 
�
 maçarico(s). 
 O maçarico é composto do corpo, com uma entrada para vapor-ar de atomização e a 
outra para o combustível. Na ponta do maçarico, temos o bico com a porca de aperto. 
 
Figura 2.31 – Queimador. 
O ar vindo da tiragem forçada é introduzido na fornalha e regulado pelos registros de ar. 
Parte desse ar passa através do difusor, onde adquire uma turbulência nas suas alhetas para 
facilitar a mistura ar/combustível. É necessário ter atenção por ocasião da troca de difusores 
pois temos difusores com fluxo para a direita ou para a esquerda. 
Podemos classificar o ar introduzido na fornalha como ar primário, que é misturado ao 
combustível antes da queima deste; e ar secundário, que o faz dentro da fornalha, 
completando a combustão e conformando a chama. Observar que a forma da chama é variada 
pelo volume de ar admitido no queimador, aumentando o comprimento da chama, à medida 
 
114 
que aumenta o volume do ar secundário. 
Os queimadores são projetados de tal maneira que devem dar uma forma à chama na 
fornalha de modo a evitar a incidência da mesma nos refratários, tubos e suportes. 
Quanto aos maçaricos, há diversos tipos, dos quais normalmente se usa, em caldeiras de 
refinarias ou unidades offshore de produção: 
�
 maçaricos para combustíveis gasosos; 
�
 maçaricos para combustíveis líquidos. 
 O maçarico a gás é, em geral, um maçarico simples, porque o combustível é introduzido 
diretamente na fornalha, passando através de uma simples lança, sem qualquer “preparo”, isto 
é, sem necessidade de ser atomizado como combustíveis líquidos, por encontrar-se no estado 
gasoso. Estabelece-se apenas a proporção entre a mistura do combustível com o ar. 
 Há dois tipos de maçaricos para combustíveis gasosos, os aspirantes (Premix) e os de 
queima direta. Nas caldeiras, usam-se os de queima direta com ar forçado, onde o gás é 
injetado diretamente na fornalha através de maçaricos com bicos que possuem furos de 
pequeno diâmetro. São queimadores com baixo nível de ruído. Normalmente, as chamas são 
longas, e requerem uma atenção maior quanto à sua operação, principalmente no que se 
refere a incidência de chama. 
Tanto em unidades offshore como na indústria são encontrados queimadores que 
utilizam o gás natural ou o óleo combustível ou ambos em conjunto. 
 
AA qquueeiimmaa ddee óólleeoo ccoommbbuussttíívveell oouu óólleeoo ddiieesseell ssee pprroocceessssaa nnaa ffaassee ggaassoossaa.. HHáá 
nneecceessssiiddaaddee ddee qquuee oo mmeessmmoo sseejjaa aattoommiizzaaddoo,, ffrraacciioonnaannddoo oo ccoommbbuussttíívveell eemm 
ggoottííccuullaass ffiinnaass ((1100 -- 1155 mmiiccrroonnss)) ffaacciilliittaannddoo aa vvaappoorriizzaaççããoo ccoomm oo ccaalloorr ddaa cchhaammaa ee 
oo ccoonnttaattoo ccoomm oo aarr ddee ccoommbbuussttããoo.. IImmppoorrttaannttee éé rreessssaallttaarr qquuee,, qquuaannttoo mmaaiiss ppeessaaddoo 
ffoorr oo óólleeoo ccoommbbuussttíívveell,, ttaannttoo mmeennoorr ddeevveerrããoo sseerr aass ggoottííccuullaass ppaarraa mmaanntteerr aa 
eeffiicciiêênncciiaa ddaa qquueeiimmaa.. 
22 .. 88 .. 22 MMéé tt oo dd ooss ddee aa tt oo mmii zz aa ççãã oo 
A atomização pode ser: 
�
 mecânica. 
�
 a ar. 
�
 a vapor. 
Atomização mecânica: necessita de alta pressão e baixa viscosidade no bico do 
maçarico. Esta é um tipo de atomização obtido através de discos, copo rotativo, “sprays”. A 
atomização mecânica apresenta como desvantagem a necessidade de uma pressão de óleo 
mínima, o que resulta em uma faixa estreita de trabalho para o maçarico. A pressão máxima 
de trabalho do maçarico é calculada de modo que a chama não queime diretamente sobre o 
 
 
11 11 55 
CC AADD 00 11 
fundo da fornalha. Já a pressão mínima deve ser aquela em que não haja risco de má 
pulverização e falha da chama com risco de apagamento da caldeira e retrocesso. 
 A fim de melhorar a pulverização do óleo e aumentar o range (faixa de trabalho) de um 
maçarico, utilizaremos a atomização a vapor ou a ar. 
 O ar é utilizado no início do acendimento da caldeira quando ainda não temos vapor 
disponível. O vapor apresenta as vantagens da temperatura que complementa o aquecimento 
do combustível e refrigera o bico do maçarico do calor na fornalha, reduzindo a quantidade de 
depósitos de carbono e mantendo o bico e pulverizadores limpos. 
Atomização a vapor – emprega o vapor como agente atomizador, necessita de 
menor pressão do óleo combustível e aceita trabalhar com óleos de maior viscosidade que na 
atomização mecânica. É necessário que o vapor atomizado esteja superaquecido e com uma 
pressão defasada do óleo, normalmente a uma pressão maior. 
A mistura do vapor com o óleo combustível ocorre através de uma câmara de mistura. A 
atomização a vapor, além de produzir partículas menores, mantém a temperatura do óleo na 
lança, ajudando a manter a viscosidade desejada. 
Atomização a ar – utiliza o ar como agente atomizador, o que é empregado em óleos 
combustíveis de baixa viscosidade. 
Os queimadores devem ter um bom desempenho, dentro de uma faixa de operação, para 
atender a grandes oscilações de vazão. A faixa operacional é expressa pela relação entre os 
pontos de vazão máxima e mínima do queimador. Os limites de vazão máximo e mínimo 
podem provocar afastamento da chama do bico do maçarico e retrocesso da chama, 
respectivamente. 
 
UUmm iimmppoorrttaannttee ccoommpplleemmeennttoo ddooss qquueeiimmaaddoorreessssããoo ooss bbllooccooss ddee rreeffrraattáárriioo,, qquuee 
cciirrccuullaamm nnaa ppaarrttee ppoosstteerriioorr ddoo qquueeiimmaaddoorr,, nnaa eennttrraaddaa ddaa ffoorrnnaallhhaa ddaa cchhaammaa.. AAss 
ddiimmeennssõõeess ddeessssaa rreeggiiããoo ddeevveemm sseerr vveerriiffiiccaaddaass ffrreeqquueenntteemmeennttee aattrraavvééss ddooss ppllaannooss 
ddoo eeqquuiippaammeennttoo.. EEsssseess bbllooccooss rreeffrraattáárriiooss aapprreesseennttaamm aass pprriinncciippaaiiss ffiinnaalliiddaaddeess:: 
22 .. 88 .. 33 MMaa nn uu ttee nn ççãã oo ee mm uumm qq uuee iimm aa dd oo rr 
É necessária uma rotina de substituição e limpeza dos maçaricos, pois com o tempo de 
uso o bico do maçarico fica carbonizado, e a chama chega mesmo a falhar, por entupimento do 
bico. 
Durante a troca dos maçaricos, devemos calçar luvas de amianto, pois o maçarico sai 
quente do queimador. Na retirada do maçarico, temos no duto do queimador a queda de uma 
chapa que funciona como retenção, impedindo que a chama venha pelo duto. Por vezes, a 
retenção fica presa ou demora a cair, e a chama vem para fora, podendo queimar o rosto do 
operador desatento. 
 
116 
Durante a limpeza do bico, devemos ter atenção com o desgaste do orifício, pois com o 
tempo de uso devido à passagem de óleo, o orifício vai-se alargando, prejudicando a correta 
atomização. 
22 .. 99 FF UUNN CC II OONN AAMM EE NN TT OO DD OO AAQQ UU EE CCEE DD OORR DDEE ÓÓ LL EE OO CC OO MMBB UUSSTT ÍÍ VVEE LL 
Os aquecedores são aparelhos nos quais é aquecido o óleo combustível à temperatura 
necessária para levá-lo à viscosidade em que deve ser pulverizado. 
Há vários tipos de aquecedores sendo geralmente usados no serviço os seguintes tipos: 
�
 Tubos retos; 
�
 Tubos curvos; 
�
 Tubos em U; 
�
 Tubos concêntricos; 
�
 Tubos concêntricos com alhetas; 
�
 Tubos serpentina. 
Eles são instalados na canalização de óleo combustível para as caldeiras na parte de 
descarga da bomba de serviço de óleo. 
A fonte de calor para o aquecimento do óleo é o vapor vivo. O vapor passa em volta dos 
tubos nos tipos de tubos retos, tubos em U e nos tubos em serpentina. O vapor passa pelo 
interior dos tubos internos e exteriormente dos tubos externos no tipo de tubos concêntricos. 
No tipo de tubos com alhetas o vapor passa através dos tubos internos que contém as alhetas 
existentes ao longo dos tubos e o óleo passa entre o tubo interno e externo, contornando as 
alhetas. Os tubos internos guarnecidos de alhetas são desmontáveis para limpeza mecânica. 
É preciso ter muito cuidado com o acúmulo de água no lado de vapor do aquecedor. Se 
for permitido que a água se acumule, resultará que a parte do tubo que a contiver, ficará 
inoperante, reduzindo desse modo a capacidade do aquecedor. Nos aquecedores fora de 
funcionamento (isolados), o acúmulo de água aumenta a corrosão, reduzindo desse modo a 
vida util do aparelho. Por esse motivo, é necessário que o aquecedor disponha dos 
indispensáveis acessórios de drenagem. 
Para impedir a perda de vapor, há na rede de drenagem um purgador automático. 
Os outros acessórios normalmente existentes, são os suspiros válvulas de escape, 
conexões para manômetros e termômetros, válvulas e canalização. 
22 .. 1100 SS OOPP RR AADD OO RR EE SS DDEE FFUU LL II GGEE MM (( AAPP AARR EE LL HH OO SS DDEE RR AAMM OO NN AAGG EE MM )) 
Durante a operação normal da caldeira, verifica-se uma contínua formação de fuligem 
que se deposita nas superfícies dos tubos das caldeiras, resultante da queima de combustível. 
 
 
11 11 77 
CC AADD 00 11 
A sua remoção se faz através de aparelhos denominados de ramonadores ou sopradores de 
fuligem. A palavra ramonagem é de origem francesa e significa “limpeza de chaminé” 
(ramonage). 
A fuligem atua como meio isolante, dificultando a troca de calor dos gases com a água e 
o vapor. A sua remoção periódica, tanto da zona de radiação como da zona de convecção, é 
condição importantíssima, não somente na performance da caldeira como na preservação de 
material desta, evitando a corrosão e a erosão. A freqüência periódica desta remoção depende 
das condições operacionais e da natureza do combustível. 
Os sopradores de fuligem podem ser classificados em: 
a) Manuais: são indicados para caldeiras flamatubulares. São constituídos por escovas 
de aço (figura 2.32). Abre-se a caldeira após esfriá-la e introduz-se a escova no interior dos 
tubos, removendo a fuligem. 
 
Figura 2.32 – Sopradores de fuligem estacionários. 
b) Limpadores de fuligem de esferas: também conhecido como “shot-cleaning” . A 
figura 69 apresenta uma das concepções. O limpador baseia-se na remoção da fuligem 
provocada pela queda de inúmeras esferas de aço. 
Projeta-se sobre o tubulão horizontal da caldeira inúmeras esferas intermitentemente. 
Estas esferas arrastam a fuligem para o separador inferior, onde depois de limpas são 
novamente encaminhadas para o distribuidor superior. 
Este sistema vem sendo aplicado mormente nos economizadores de tubos horizontais, 
assegurando uma perfeita limpeza do feixe. As esferas periodicamente devem ser substituídas 
porque sofrem grande desgaste. 
 
Figura 2.33 – Sopradores de fuligem estacionários. 
c) Estacionários e rotativos (para os tubos geradores): localizados nas zonas de 
convecção e outras áreas como os equipamentos recuperadores de calor, onde a temperatura 
dos gases sejam relativamente baixa. O jato de vapor dos ejetores limpam as superfícies de 
tubos, removendo a fuligem depositada. 
 
118 
 
Figura 2.34 – Sopradores de fuligem estacionários. 
 Retráteis (para superaquecedores): localizados nas zonas de altas temperaturas de 
caldeiras, como na região dos superaquecedores de radiação. 
Os aparelhos devem girar lentamente em torno do seu eixo, separando com o seu jato a 
fuligem das paredes de tubos ao seu redor. 
São girados por acionamento elétrico ou turbina, atravessando a caldeira a uma 
velocidade que permita uma limpeza eficiente das superfícies dos tubos. 
Os retráteis, além da sua rotação, atuam com deslocamento longitudinal, introduzindo e 
extraindo o tubo soprador. 
 
 
Figura 2.35 – Sopradores de fuligem retráteis. 
Durante a ramonagem deve ser aumentada a velocidade dos gases dentro da fornalha, 
para permitir que a fuligem seja removida mais facilmente para a atmosfera. 
A caldeira deverá também estar com uma carga mínima, para evitar qualquer 
perturbação no percurso dos gases com o apagamento da chama ou ignição de mistura rica 
nos gases em algum ponto da caldeira. 
A seqüência operacional dos ramonadores deve obedecer ao fluxo de gases na caldeira 
e a sua operação poderá ser manual ou automática. 
 
Cuidados devem ser tomados durante a ramonagem com os aparelhos tipo 
retrátil, pois em caso de falha no movimento de acionamento, deixará a lança 
exposta no superaquecedor com evidente avaria. 
 
 
Por ocasião da ramonagem devemos ter atenção com o sentido do vento, pois o vento de 
popa certamente irá jogar fagulhas quentes no convés o que é extremamente perigoso. 
Normas de segurança existentes proíbem a ramonagem das caldeiras com os navios atracados 
nos terminais de petróleo e também normas de poluição a proíbem com o navio no porto, 
devido ao excesso de fumaça e fuligem provocadas pela ramonagem. Isto trazia sérias 
dificuldades aos navios durante as longas estadias no porto, devido ao acúmulo de fuligem nos 
pré-aquecedores de ar e superaquecedores. 
 
 
11 11 99 
CC AADD 00 11 
É aplicado também material químico que ao contato com o calor, provoca pequena 
“explosão”, soltando as fuligens do tubo. É disponível em bastões com o nome comercial de 
“soot-release”. 
Devemos lembrar a implicação da ramonagem com a emissão de fumaçanegra. Todos 
os estados contam com uma legislação de proteção ao meio ambiente que contempla a 
emissão de fumaça negra. A título de exemplo, citamos no Capítulo 8, item 8.3.3, a Lei 
referente, do Estado do Rio de Janeiro. 
22 .. 1111 FFUU NN CCII OO NN AAMM EE NN TT OO DD OOSS SS IISS TTEE MM AASS DD EE CC OO NN TTRR OO LL EE DDEE GG AASS EE SS DDEE 
CC OO MM BB UUSS TTÃÃ OO EE MMPP RREE GG AADD OO SS EE MM CC AALL DD EE II RR AASS 
A análise dos gases de combustão é a melhor maneira de se controlar a combustão com 
eficiência. Indica como está se comportando a combustão naquele momento, que 
porcentagem de O2, CO e CO2 contem os gases e quais as correções necessárias a serem 
feitas no processo da combustão. 
As análises podem ser feitas de duas maneiras: 
�
 análise de laboratório, e; 
�
 analisadores contínuos, foco de nosso estudo, são utilizados em controles 
automáticos de combustão; possuem tempo de resposta curta e a indicação é 
contínua. Serão descritos a seguir: 
22 .. 1111 ..11 AAnn aa ll ii ss aa dd oorr eess ddee OO 22 
Os analisadores de O2 são largamente empregados em controle de caldeiras, 
apresentam desvio insignificante (mais ou menos 0,1%), sendo considerados a melhor opção 
para um controle satisfatório da combustão. Atualmente, os analisadores de O2 mais usados 
são os analisadores paramagnéticos e os óxidos de zircônio. 
22 .. 1111 ..11 ..11 AA nnaa ll ii ss aa ddoo rr eess ddee OO 22 pp aa rr aa mmaa gg nnéé tt ii cc ooss 
A maioria dos gases é ligeiramente diamagnética, isto é, não são afetados por um campo 
magnético. O oxigênio, entretanto, é um dos poucos gases paramagnéticos, podendo ser 
atraído por um campo. A força de atração magnética é inversamente proporcional a elevação 
da temperatura. 
22 .. 1111 ..11 ..22 AA nnaa ll ii ss aa ddoo rr eess ddee OO 22 –– ÓÓ xx ii ddoo dd ee zz ii rr cc ôô nn ii oo 
O analisador foi projetado para ficar montado diretamente na unidade de combustão, 
junto ao duto de gases, permitindo manter as condições locais da amostra. O sistema recebe 
gás úmido e sujo, de alto ponto de orvalho. A unidade sensora é extremamente simples, 
consistindo de um tubo de amostragem onde o gás a ser analisado é aspirado por um ejetor, 
de operação pneumática, descarregado de volta ao duto de gases. Ligada a este trajeto do gás 
 
 
120 
 a ser analisado está uma derivação dirigida para a célula eletroquímica de óxido de zircônio 
(ZrO), onde o gás é analisado. Uma vazão pequena, mas constante, de amostra passa por 
efeito de termo-convecção, por sobre a célula e retorna ao duto de gases. 
22 .. 1111 ..22 AAnn aa ll ii ss aa dd oorr eess ddee CC OO ee CC OO 22 
Baseiam-se, como princípio de funcionamento, na absorção dos raios infravermelhos por 
gases. Moléculas de gases compostas de duas ou mais espécie de átomos, tais como CO2, 
CO, SO2, etc, absorvem os raios infravermelhos cujo comprimento seja peculiar a eles. 
22 .. 1111 ..33 OO ppaa cc íí mm ee tt rr oo 
Além dos analisadores de gases, pode ser avaliada também a qualidade da combustão 
pela formação de fuligem. Esta solução leva a controlar a combustão de maneira a se obter, 
constantemente o mínimo de excesso de ar possível. Isto acontece à entrada do domínio de 
aparição dos não queimados, domínio que pode não corresponder, obrigatoriamente, a um teor 
em oxigênio absolutamente definido. 
Existem dois princípios de medição da opacidade das fumaças: 
�
 por via direta; 
�
 por via indireta. 
AA –– PP oo rr vv ii aa dd ii rr ee ttaa :: 
− por atenuação de um feixe luminoso; 
− por difusão de um feixe luminoso sobre partículas em suspensão nas fumaças. 
BB –– PPoo rr vv ii aa ii nn ddii rree tt aa :: 
É aquele que utiliza um filtro de papel, do qual se mede o grau de escurecimento, depois 
de ser atravessado por um certo volume de fumaça à analisar. Este é o método do índice de 
escurecimento ou de “Bacharach”. 
Um opacímetro compreende, normalmente: 
− uma fonte luminosa de intensidade constante, emitindo um feixe luminoso paralelo; 
− um bolômetro que contém duas resistências em fio de tungstênio, colocadas em uma 
das ramificações de uma ponte Wheatstone, a outra ramificação sendo colocada em um 
receptor eletrônico ou instrumento local. 
Concentra-se sobre uma das resistências de tungstênio, a parte da energia luminosa 
emitida pela fonte e não absorvida pela opacidade relativa da fumaça que atravessa. A 
diferença de potencial provocada indicará o valor desta opacidade. 
 
 
11 22 11 
CC AADD 00 11 
 
22 .. 1122 CC AARR AACC TT EE RR ÍÍ SS TTII CC AASS PPRR II NNCC II PP AAII SS DD OO TTUU BB UU LLÃÃ OO DDEE VV AAPP OO RR 
22 .. 1122 ..11 DD iiss pp oo ss ii tt ii vvoo ss dd ee ssee pp aarr aaçç ãã oo dd ee vvaa pp oo rr 
Após a geração nos tubos, a mistura água-vapor é conduzida ao tubulão superior para 
ser separada. Esta separação influenciará diretamente na umidade residual presente no vapor 
que irá deixar o tubulão e seguir para o processo. Assim, não será obtido um 
superaquecimento muito eficiente de vapor com grande presença de água líquida no seio do 
vapor, obtendo-se temperatura final do vapor menor que a desejada. 
Como nas unidades industriais de grande porte, este vapor terá diversos usos, inclusive 
acionamento de turbinas, a temperatura e pressão do vapor são fatores fundamentais na 
operação adequada das mesmas. Além disto, a presença de umidade no vapor de admissão é 
indesejada e até danosa para estes equipamentos. Para garantir que os aspectos anteriores 
sejam contemplados quando da geração de vapor, a separação vapor-água no tubulão superior 
deverá ser realizada da maneira mais eficiente possível. 
Com este objetivo, o tubulão superior é dotado de dispositivos especialmente projetados 
para reduzir a presença de umidade no vapor. Estes acessórios são conhecidos como internos 
do tubulão (separadores de vapor) e atuam sobre o fluxo vapor-água das seguintes formas: 
− força da gravidade; 
− força inercial; 
− força centrífuga; 
− filtração; 
− lavagem. 
Os internos cujo funcionamento se 
baseia nas três primeiras formas são 
chamados de dispositivos primários de 
separação de vapor sendo próprios para uso 
em pressões de geração baixas e médias. 
Enquadram se neste caso, os ciclones, as 
chincanas, os labirintos entre outros. Veja 
figura 2.36. 
Os dispositivos de funcionamento 
baseados em filtração e lavagem são os 
dispositivos secundários de separação de 
vapor e tornam-se imprescindíveis quando da 
geração de vapor em altas pressões. A 
chamada “filtração” ocorre num conjunto de 
placas corrugadas ou grelhas (telas) num 
processo como uma peneiração. Figura 2.36 – Configurações de internos de 
tubulação. 
 
 
122 
 
 A eficiência deste processo depende fundamentalmente da área e percurso do fluxo no 
acessório, do tempo de contato, e da velocidade do vapor nos elementos, que deve ser baixa. 
A lavagem do vapor é indicada para a redução da sílica volátil no vapor, sendo feito pela 
injeção de água ou condensado num “spray” antes da saída do vapor de um dos últimos 
dispositivos primários e antes deste abandonar o tubulão. Ao entrar em contato com a água 
com baixo teor de impurezas, cerca de 90% da sílica é condensada. 
22 .. 1133 II NNSS TT RRUU MMEE NN TT OOSS MMEE DD IIDD OORR EESS DDEE PPRR EESSSS ÃÃ OO 
Vimos no capítulo 1 que pressão é a relação entre uma força e a superfície sobre a qual 
ela atua. 
 Normalmente a pressão é medida em relação à Pressão Atmosférica existente no local e 
neste caso é chamada de Pressão Efetiva, Pressão Relativa ou Pressão Manométrica e pode 
ser positiva ou negativa. 
Existem duas categorias de medidores de pressão: 
a) Medidoresde Pressão Efetiva: chamados Manômetros e Vacuômetros; 
b) Medidores de Pressão Diferencial: como exemplo pode-se citar os Transmissores 
de Pressão. 
Classificação dos elementos de Pressão 
Os dispositivos usados nas tomadas de impulso de pressão podem ser classificados de 
acordo com seus princípios de funcionamento: 
Por equilíbrio de uma Pressão desconhecida contra uma força conhecida: 
Exemplo: Colunas de Líquido (tubo em U, etc.) 
− Por meio de deformação de um material elástico: 
− Tubo de Bourdon (em forma de C, espiral ou helicoidal); 
− Membrana; 
− Fole. 
O tipo mais usado é o Tubo de Bourdon. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.37 – Tubo Bourdon. 
 
 
11 22 33 
CC AADD 00 11 
Como mostra a figura acima, o Tubo de Bourdon consta de um Tubo metálico de seção 
transversal eliptica, ou quase eliptica, tendo uma de suas extremidades em contato com a fonte 
de Pressão e a outra extremidade fechada e ligada a uma haste que comunica seu movimento 
a uma alavanca dentada e essa por sua vez, move-se em torno de um ponto fixo. 
Pela aplicação de Pressão na parte interna, o tubo de Bourdon tende a tomar a forma de 
um Tubo de seção circular, e então há uma distensão no sentido longitudinal, sendo que o 
ponteiro se move, por intermédio da alavanca dentada, indicando no mostrador o valor da 
Pressão. 
Um fator bastante importante nesses aparelhos é a elasticidade do material de que é feito 
o tubo. Geralmente emprega-se ligas de cobre e níquel por terem baixos coeficientes de 
dilatação térmica. O aço inoxidável também é utilizado, mas uma variação de temperatura de 
50oC pode causar 2% de erro. 
Devido à elasticidade do material não ser ilimitada, esses aparelhos devem ser usados 
sempre dentro dos limites de pressão para os quais foram construídos, mas também não 
devem ser utilizados dentro de faixas muito menores do que as de suas limitações, pois isto 
acarretaria perda de sensibilidade do tubo. 
 
PPaarraa mmeeddiirr uummaa pprreessssããoo nnããoo ppuullssaannttee ddeevvee--ssee eessccoollhheerr uummaa ffaaiixxaa aaddeeqquuaaddaa ppaarraa 
qquuee oo ttuubboo ttrraabbaallhhee aattéé ddooiiss tteerrççooss ddoo lliimmiittee ssuuppeerriioorr.. EEnnttrreettaannttoo,, ppaarraa uummaa pprreessssããoo 
mmuuiittoo oosscciillaannttee,, aa pprreessssããoo ddee sseerrvviiççoo ddeevvee ppeerrmmaanneecceerr nnaa mmeettaaddee ddoo lliimmiittee 
ssuuppeerriioorr.. PPaarraa pprrootteeggeerr ooss ttuubbooss ddee ppuullssaaççõõeess eexxcceessssiivvaass,, eexxiisstteemm vváárriiooss ttiippooss ddee 
""aammoorrtteecceeddoorreess"".. SSããoo rreessttrriiççõõeess eemm vváárriiaass ffoorrmmaass,, ttaaiiss ccoommoo VVáállvvuullaa aagguullhhaa,, ppiinnoo 
ppuullssaannttee,, ccaappiillaarr,, eettcc.. 
 
22 .. 1144 FFUU NN CCII OO NN AAMM EE NN TT OO DD OO SS DDII SSPP OO SSII TT II VV OOSS DD EE SSEE GG UURR AANN ÇÇ AA 
 As caldeiras exigem por motivo de segurança e economia, que algumas de suas 
variáveis operacionais permaneçam dentro de certos parâmetros definidos pelo projetista. 
Além disso, o vapor produzido deverá estar sendo enviado para o processo com determinada 
qualidade (pressão, temperatura, teor de impurezas) por exigência do próprio processo. 
Há casos em que o processo permite flutuações razoáveis na qualidade do vapor durante 
um tempo considerável sem ser afetado sensivelmente. Em outros, não se permite desvios 
dos parâmetros de controle sob pena de afetar a produção. 
Atualmente, todas as caldeiras possuem algum tipo de controle, que dependendo das 
exigências acima são mais ou menos sofisticados. 
Em função do tempo de resposta, do tipo construtivo, capacidade do combustível usado, 
da economia e flexibilidade operacional é escolhido o sistema de controle. Assim por exemplo, 
numa caldeira de tiragem balanceada há necessidade de controle da pressão da fornalha, de 
modo a mantê-la abaixo da pressão atmosférica; num outro caso de uma pequena caldeira não 
 
124 
há necessidade do controle da temperatura do vapor, podendo variar livremente com a carga. 
Os principais controles de um gerador de vapor são: 
�
 controle de nível do tubulão (consulte itens 2.2 e 2.3); 
�
 controle de combustão e pressão do vapor (consulte itens 2.11 e 2.13); 
�
 controle da temperatura do vapor. 
De acordo com os equipamentos instalados e tipo de combustível, as caldeiras possuem 
o seu sistema de segurança, sempre em vista de manter, a chama acesa e o nível de água 
normal no tubulão. Outros equipamentos de alarme existem para detectar falhas nos sistemas 
de controle, fuga de gases tóxicos ou inflamáveis para a praça de máquinas e avaria nas 
máquinas auxiliares da caldeira. 
De uma forma geral, encontramos os seguintes alarmes: 
�
 nível alto / baixo d’água no tubulão da caldeira; 
�
 temperatura alta / baixa do óleo combustível; 
�
 fumaça excessiva na chaminé; 
�
 pressão baixa do ar comprimido ou vapor de atomização; 
�
 falha sequencial dos maçaricos (falha de chama); 
�
 pressão alta / baixa de vapor superaquecido; 
�
 disparo da válvula de segurança do superaquecedor; 
�
 baixa pressão de óleo combustível ou gás natural no queimador. 
A caldeira é protegida pelo seu sistema de segurança com o objetivo de evitar avaria 
permanente no seu conjunto. 
O sistema de segurança aciona uma válvula de fechamento rápido na rede de óleo 
combustível, apagando a caldeira e evitando a queima dos tubos, explosão, incêndio, etc. 
O sistema de segurança é acionado nos seguintes casos: 
�
 nível de água baixo-baixo no tubulão superior; 
�
 falha do motor elétrico da ventilação de tiragem forçada; 
�
 pressão baixa-baixa do vapor de atomização; 
�
 Falha do sistema elétrico de controle; 
�
 pressão baixa-baixa de óleo combustível; 
�
 falha de chama do maçarico base. 
 
 
11 22 55 
CC AADD 00 11 
VV oo ccêê ss aa bbii aa ?? 
EEmm uunniiddaaddeess OOFFFFSSHHOORREE ddee pprroodduuççããoo hháá aa vviiaabbiilliiddaaddee ttééccnniiccaa ddee uuttiilliizzaaççããoo ddoo ggááss 
nnaattuurraall,, pprroodduuzziiddoo ppeellooss ppooççooss ddee ppeettrróólleeoo ccoommoo ccoommbbuussttíívveell ppaarraa aa ccaallddeeiirraa.. CCoomm 
iissssoo aass mmeessmmaass ppaassssaarraamm aa tteerr ssiisstteemmaa ddee ddeetteeccççããoo ddee ggaasseess eemm uumm dduuttoo bblliinnddaaddoo 
ee ccoomm eexxaauussttããoo pprróópprriiaa,, ppoorr oonnddee ppaassssaamm aass lliinnhhaass ddee ggááss ppaarraa oo qquueeiimmaaddoorr.. 
OO ssiisstteemmaa ddee ddeetteeccççããoo ddooss ggaasseess,, ppoossssuuii aallaarrmmee ee aattuuaa nnoo ccoorrttee ddoo ssiisstteemmaa ddee 
ccoommbbuussttíívveell ((óólleeoo ee ggááss)) ddaa ccaallddeeiirraa.. 
 
22 .. 1155 PPEE RR TTEE NN CCEESS AA AACC EE SS SS ÓÓ RRII OO SS DD OO SS GGEE RR AADD OO RR EE SS DDEE VV AAPP OO RR 
22 .. 1155 ..11 GGEE NNEE RR AALL II DD AADD EE SS 
Você pode garantir a operação e controle dos geradores de vapor pela instalação de 
elementos e peças complementares as quais se denominam pertences e acessórios. 
Os pertences geralmente integram o conjunto da própria caldeira, sendo constituído 
praticamente por válvulas (2.15.2). 
Os acessórios são complementos auxiliares indispensáveis à operação da unidade 
geradora de vapor, a saber: 
− separadores de vapor (consulte 2.12.1); 
− eliminadores de fuligem (consulte item 2.10); 
− controladores automáticos de alimentação de água. 
22 .. 1155 ..22 TT ii pp ooss ddee ppee rr ttee nn ccee ss 
22 .. 1155 ..22 ..11 VV áá ll vv uu ll aa pp rr ii nncc ii pp aa ll dd ee ss aa íí ddaa dd ee vv aapp oo rr 
Essa válvula permite realizar a vazão de todo o vapor produzido pela caldeira. Namaior 
parte das aplicações, são válvulas do tipo globo (figura 2.38), por assegurarem controle mais 
perfeito da vazão. 
 
Fig 2.38 – Válvula globo principal de saída de vapor. 
 
126 
A válvula da figura 2.39, conhecida como gaveta, aplica-se em grandes unidades, sem 
responsabilidade sobre o controle da vazão. 
 
Figura 2.39 – Válvula globo principal de saída de vapor. 
22 .. 1155 ..22 ..22 VV áá ll vv uu ll aa dd ee ss eegg uu rraa nnçç aa 
Essas válvulas evitam a contínua elevação da pressão no gerador de vapor. Válvulas 
de segurança corretamente dimensionadas devem: 
�
 abrir totalmente a uma pressão definida, evitando o desprendimento de vapor 
antecipadamente; 
�
 permanecer abertas enquanto não houver queda de pressão, ou seja, retorno de 
pressão para as condições de trabalho do gerador; 
�
 fechar instantaneamente e com perfeita vedação logo após a queda de pressão; 
�
 permanecer perfeitamente vedada para pressões inferiores à sua regulagem. 
 
Para assegurar esta performance, as válvulas de segurança devem ser 
submetidas a sistemáticas inspeções e perfeita manutenção. 
 
 
Podemos encontrar dois tipos de válvulas de segurança. Observe as figuras abaixo. 
 
Figura 2.40 – Válvula de segurança de contra-peso. 
 
 
 
11 22 77 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.41 – Válvula de segurança de mola. 
Na figura 2.41 apresentada, a mola pode ser interna, dentro do castelo da válvula, ou 
externa, preferindo-se essa última disposição para serviços com fluidos corrosivos ou viscosos, 
para que o fluido não fique em contato com a mola. 
As válvulas de contrapeso são mais simples, porém não atendem aos requisitos 
enunciados anteriormente. Sua vedação não impede contínuos vazamentos. 
As válvulas de mola predominam nos dias de hoje. Há dois tipos de válvula de mola: 
�
 as de baixo custo; 
�
 as de alto custo. 
No primeiro tipo, a pressão do vapor, atuando sobre a área do disco de vedação, abre 
totalmente a válvula. 
No segundo tipo, ação da pressão abre parcialmente a válvula. O vapor, escapando, 
projeta-se sobre um disco provido de anel de regulagem, que provoca a mudança de direção 
do fluido. A força de reação do vapor completa a abertura da válvula. 
Essas válvulas são muito mais perfeitas, abrindo e fechando instantaneamente. Os 
fabricantes especificam as dimensões dessas válvulas desde que se forneçam a vazão e 
pressão do vapor. 
As válvulas de segurança exigem cuidados especiais desde a sua instalação. 
PP rr oocc eedd ii mmee nn tt oo ss ii mmpp oo rr ttaa nn ttee ss 
Na instalação deve-se: 
�
 evitar choques; 
�
 acertar o nível; 
�
 não tocar na regulagem original do fabricante. 
As válvulas de segurança devem ser instaladas sempre acima do nível do líquido, para 
que não sejam atravessadas por ele. 
As válvulas de segurança costumam ter uma alavanca externa, com a qual é possível 
fazer manualmente o disparo da válvula para teste. 
 
128 
Na operação: 
�
 não permitir acréscimos de pesos na válvula; 
�
 testar diariamente seu funcionamento; 
�
 eliminar vazamentos contínuos. 
De acordo com o projeto das caldeiras, as válvulas de segurança são instaladas no 
tubulão superior e no superaquecedor. 
 
AAss vváállvvuullaass ddee sseegguurraannççaa ddoo mmeeiioo nnaavvaall ssããoo iinnssttaallaaddaass sseemm vváállvvuullaa ddee bbllooqquueeiioo ee 
qquuaallqquueerr rreeppaarroo iimmpplliiccaa aappaaggaarr,, iissoollaarr ee bbaaiixxaarr aa pprreessssããoo ddaa ccaallddeeiirraa aa zzeerroo.. AAss 
vváállvvuullaass ddee sseegguurraannççaa ddaass ccaallddeeiirraass pprriinncciippaaiiss ssããoo iinnssppeecciioonnaaddaass ee tteessttaaddaass eemm 
ooffiicciinnaa aa ccaaddaa ddooiiss aannooss ee,, eemm iinntteerrvvaallooss ddee ttrrêêss mmeesseess,, aass vváállvvuullaass ssããoo tteessttaaddaass 
ccoomm ddiissppaarroo rreeaall ee oo tteessttee rreeggiissttrraaddoo eemm ddiiáárriioo ddee mmááqquuiinnaass.. 
22 .. 1155 ..22 ..33 VV áá ll vv uu ll aa dd ee aa ll iimm ee nn tt aaçç ããoo 
Destinam-se a permitir ou interromper o suprimento de água no gerador de vapor. São 
do tipo globo com passagem reta. 
22 .. 1155 ..22 ..44 VV áá ll vv uu ll aa dd ee rr ee tt eennçç ããoo 
Geralmente, a válvula de alimentação permanece totalmente aberta. A válvula de 
retenção, colocada logo após a anterior, impede o retorno da água sob pressão do interior da 
caldeira. 
As válvulas de retenção são válvulas que permitem a passagem do fluido em um único 
sentido. Elas se fecham automaticamente por diferença de pressões, exercidas pelo fluido em 
conseqüência do próprio escoamento, se houver tendência à inversão no sentido do fluxo. São 
portanto, válvulas de operação automática. 
As válvulas de retenção podem ser: válvulas de retenção portinhola (figura 2.42) e válvula 
de retenção de esfera (figura 2.43). 
 
Figura 2.42 – Válvula de retenção de portinhola e Válvula 
 
 
11 22 99 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.43 – Válvula de retenção de esfera 
As válvulas de retenção de levantamento são semelhantes às válvulas globo, tendo 
tampão capaz de deslizar sobre a haste. Na posição aberta, funciona como válvula de 
retenção de levantamento (figura 2.44) e, na posição fechada, funciona como válvula de 
bloqueio. São usadas nas linhas de saída de caldeiras. O fechamento é feito por meio de um 
tampão, semelhante ao das válvulas globo, cuja haste desliza em um guia interno. O tampão é 
mantido suspenso, afastado da sede, por efeito da pressão do fluido sobre a sua face interior. 
É facil entender que, caso haja tendência à inversão do sentido de escoamento, a pressão do 
fluido sobre a face superior do tampão aperta-o contra a sede, interrompendo o fluxo. 
 
Figura 2.44 – Retenção de levantamento. 
22 .. 1155 ..22 ..55 VVáá ll vv uu ll aa ddee dd eess cc aa rr gg aa 
Também conhecidas como válvulas de dreno, permitem uma espécie de purga 
intermitente da caldeira. 
Estão sempre ligadas às partes mais inferiores das caldeiras. O lodo e o material sólido 
em suspensão, geralmente acumulados no fundo dos coletores ou tambores inferiores das 
caldeiras, são projetados violentamente para fora da unidade quando se abrem essas válvulas. 
Há dois tipos de válvulas de descarga que se instalam em série: 
�
 válvula de descarga lenta, cuja função é assegurar perfeita vedação do sistema. É 
uma válvula de passagem reta tipo globo; 
 
130 
�
 a válvula de descarga rápida, que abre a seção plena instantaneamente, assegurando 
a vazão da água com violência capaz de arrastar os depósitos internos (figura 2.45). 
As dimensões dessas válvulas são padronizadas – 1 ½” – 2” até 2 ½” . As descargas 
intermitentes, geralmente são projetadas no esgoto. 
 
Figura 2.45 – Válvula de descarga. 
22 .. 1155 ..22 ..66 VV áá ll vv uu ll aa dd ee vv aapp oo rr ddee ss ee rr vv ii çç oo 
É uma válvula do tipo globo, cuja secção corresponde a 10 % da válvula principal. Sua 
função á assegurar o suprimento de vapor para acionamento da própria caldeira, como sejam: 
�
 bombas de alimentação; 
�
 aquecimento de óleo; 
�
 injetores. 
22 .. 1155 ..22 ..77 VV áá ll vv uu ll aa dd ee eess cc aapp ee ddee aa rr 
Outra válvula do tipo globo que controla a saída ou entrada de ar na caldeira, nos inícios 
e fins de operação. Apresentam dimensões de ¾ e 1”. 
22 .. 1155 ..22 ..88 VV áá ll vv uu ll aa dd ee ii nn tt rr oodd uuçç ããoo dd ee pp rr oodd uu tt ooss qquu íímm ii cc ooss ee dd ee dd eess cc aa rrgg aa cc oonn tt íí nnuu aa 
São ambas do tipo globo agulha de fina regulagem. 
A primeira emprega-se, quando se procede o tratamento interno da água da caldeira,permitindo a vazão regulada de produtos químicos. A segunda assegura a descarga contínua 
da caldeira, a fim de manter a concentração de sólidos totais em solução na água, aquém dos 
limites máximos permitidos para evitar incrustações. 
 
 
11 33 11 
CC AADD 00 11 
22 .. 1155 ..22 ..99 CC oo rrpp oo dd ee nn íí vv ee ll cc oo mm ii nndd ii cc aa ddoo rr 
Consulte o item 2.2.1. 
22 .. 1155 ..22 ..11 00 MMaa nnôô mmee tt rroo 
Indica a pressão do gerador. Sua escala deve ter pelo menos duas vezes a pressão de 
trabalho do gerador. Liga-se ao corpo da caldeira, na câmara de vapor através de um sifão e 
rubinete de fechamento. 
O sifão mantém o manômetro afastado do contato da fase vapor, uma vez que conserva 
no seu interior água condensada praticamente fria. Esse processo evita o contato do 
manômetro com temperaturas elevadas. 
Os manômetros devem estar instalados em local de fácil visão na frente da caldeira e ser 
aferidos durante a manutenção da caldeira. 
O manômetro da pressão do vapor do tubulão deverá ser capaz de indicar corretamente 
até, pelo menos, 1,5 vezes a pressão de ajustagem das válvulas de segurança. Já a pressão 
de trabalho admissível deverá ser simplesmente marcada. 
 
Figura 2.46 – Manômetro. 
22 .. 1155 ..33 TT ii pp ooss ddee aa cc eess ssóó rr ii oo ss 
22 .. 1155 ..33 ..11 SS eepp aa rraa ddoo rr eess ddee vv aapp oo rr 
Consulte o item 2.12.1. 
22..1155..33..22 EEll iimmiinnaaddoorreess ddee ffuull iiggeemm oouu ssoopprraaddoorreess ddee ffuull iiggeemm ((aappaarreellhhooss ddee rraammoonnaaggeemm)) 
Consulte o item 2.10. 
22 .. 1155 ..33 ..33 CC oo nn tt rr oo ll ee aa uu tt oomm áá tt ii cc oo ddee aa ll iimm eenn ttaa çç ãã oo 
Consulte o item 2.3. 
22 .. 1166 PP UURR GG AADD OO RR EE SS DD EE VV AAPP OO RR 
Os purgadores de vapor (“steam traps”) são dispositivos automáticos que separam e 
eliminam o condensado formado nas tubulações de vapor e nos aparelhos de aquecimento, 
 
132 
teoricamente sem deixar escapar o vapor. Por essa razão, esses aparelhos deveriam ser 
chamados, com mais propriedade, de “purgadores de condensado”. A maioria dos purgadores, 
além de removerem o condensado, eliminam também o ar e outros gases incondensáveis 
(CO2, por exemplo) que possam estar presentes, sendo os dispositivos de separação mais 
importantes e de emprego mais comum em tubulações industriais de vapor. São empregados 
em dois casos típicos: 
�
 para eliminação do condensado formado nas tubulações de vapor em geral 
(drenagem de tubulações de vapor); 
�
 para reter o vapor nos aparelhos de aquecimento a vapor (aquecedores a vapor, 
serpentinas de aquecimento, estufas, etc.), deixando sair apenas o condensado. 
 
É importante a distinção entre esses dois casos, porque o sistema de 
instalação do purgador, em um caso ou outro, é completamente diferente. 
 
 
Quando instalados com a finalidade de drenar linhas de vapor, os purgadores são 
colocados em uma derivação da tubulação. Essa derivação deve sair de uma bacia de 
acumulação denominada poço de condensado (drip-pocket), instalada na parte inferior da 
tubulação de vapor. O condensado deve sempre ser capaz de correr por gravidade para 
dentro do poço. A tubulação de entrada do purgador deve estar ligada diretamente ao fundo 
do poço. 
Os purgadores instalados com a finalidade de reter o vapor em um aparelho de 
aquecimento devem ser intercalados na própria tubulação de vapor e colocados o mais 
próximo possível da saída do aparelho. A finalidade desses purgadores é aumentar, ao 
máximo, o tempo de permanência do vapor dentro do aparelho para que possa ceder todo o 
seu calor latente, até sair do equipamento como condensado. Se não houvesse o purgador, o 
vapor circularia continuamente a alta velocidade e, para que a troca de calor fosse eficiente, o 
comprimento da trajetória do vapor dentro do aparelho (serpentina, feixe tubular, etc.) teria de 
ser enorme. 
Não havendo o purgador teríamos assim um consumo exagerado com desperdício de 
vapor e, consequentemente, um baixo rendimento global do sistema de aquecimento. A 
instalação do purgador representa sempre considerável economia de vapor e, portanto, de 
combustível e de dinheiro, desde que a sua seleção, projeto de instalação e acompanhamento 
de vida útil operacional sejam adequados. Por todas essas razões é obrigatória a colocação 
de purgadores de vapor na saída de qualquer aparelho de aquecimento a vapor. 
22 .. 1166 ..11 PPrr ii nncc ii ppaa iiss tt ii pp oo ss dd ee pp uurrgg aa dd oo rree ss aa vvaa pp oorr 
22 .. 1166 ..11 ..11 PP uu rrgg aadd oo rreess mm eecc ââ nn ii cc ooss 
�
�
 
 PP uu rrgg aa dd oorr eess tt ii pp oo bb óó iiaa 
Esse purgador consiste em uma caixa com uma entrada de vapor e uma saída de 
condensado. A saída do condensado é fechada por uma válvula comandada por uma bóia; 
 
 
11 33 33 
CC AADD 00 11 
quando há condensado, a bóia flutua, abrindo a saída do condensado, que é expulso pela 
própria pressão do vapor. É necessário que a força de flutuação da bóia seja suficiente, 
através de alavancas, para vencer a pressão do vapor que tende sempre a fechar a válvula. 
O purgador de bóia não permite a saída de ar e de outros gases. É, porém, praticamente 
insensível às flutuações de pressão e de vazão do vapor. Alguns purgadores de bóia 
modernos possuem uma válvula termostática na parte superior, pela qual o ar e os gases 
podem ser eliminados. Dependendo da quantidade de condensado, a descarga poderá ser 
contínua ou intermitente. 
Devido à possibilidade de terem descarga contínua, os purgadores de bóia são muito 
empregados para reter o vapor na saída de aparelhos de aquecimento. Os purgadores de bóia 
não podem trabalhar com pressões muito elevadas, que tenderiam a achatar a bóia. 
Dependendo da pressão, a caixa pode ser de ferro fundido ou aço fundido; as peças internas 
são quase sempre de aço inoxidável. 
 
Figura 2.47 – Purgador de bóia. 
�
�
 
 PP uu rrgg aa dd oorr eess ddee pp aa nnee llaa iinn vvee rr tt iidd aa 
É um tipo de purgador muito usado para a drenagem de tubulações de vapor. Consiste 
em uma caixa com entrada de vapor e saída de condensado, dentro da qual existe uma panela 
com o fundo para cima, comandando a válvula que fecha a saída do condensado. 
Para o início da operação, o purgador deve estar previamente cheio de água. A panela 
fica, então, pousada no fundo, abrindo a válvula, por onde sai o excesso de água, impelida pelo 
vapor quando chega. Esse vapor é lançado dentro da panela, de onde vai sendo expulsa a 
água (que escapa pela saída), até que a quantidade de água dentro da panela, ficando 
pequena, faz com que a panela flutue, fechando a válvula de saída. O ar contido sai pelo 
pequeno furo existente no fundo da panela, por onde escapa também um pouco de vapor. O ar 
acumula-se no topo do purgador, e o vapor condensa-se por saturação do ambiente. 
Chegando mais condensado, ou condensando-se o vapor, a panela enche-se de água, 
perde flutuação e afunda, abrindo a válvula. A pressão do vapor faz, então, sair o ar 
acumulado e o condensado, até que, diminuindo a quantidade de condensado dentro da 
panela, a flutuação é restabelecida fechando-se a válvula e repetindo-se assim o ciclo. 
 
134 
 
NNoottee--ssee qquuee eessssee ppuurrggaaddoorr pprreecciissaa eessttaarr cchheeiioo ddee áágguuaa,, iissttoo éé,, eessccoorrvvaaddoo,, ppaarraa oo 
iinníícciioo ddoo ffuunncciioonnaammeennttoo.. SSee eessttiivveerr sseeccoo,, oo vvaappoorr eessccaappaarráá ccoonnttiinnuuaammeennttee aattéé qquuee 
oo ccoonnddeennssaaddoo,, aarrrraassttaaddoo,, ccoonnssiiggaa eenncchheerr oo ppuurrggaaddoorr ee ddaarr iinníícciioo aaoosscciiccllooss.. 
OObbsseerrvvaa--ssee ttaammbbéémm qquuee,, dduurraannttee ttooddoo oo cciicclloo,, oo ppuurrggaaddoorr tteemm sseemmpprree oo sseelloo ppaarraa 
iimmppeeddiirr oo eessccaappaammeennttoo ddoo vvaappoorr.. 
Empregam-se esses purgadores na drenagem de condensado para quaisquer valores da 
pressão e temperatura, quando o volume de ar a eliminar é moderado e não é necessário que 
a saída do condensado seja contínua ou instantânea. O corpo do purgador costuma ser de 
ferro fundido, de aço fundido ou forjado, conforme a pressão de trabalho. O mecanismo interno 
completo é sempre de aço inoxidável. 
 
Figura 2.48 – Purgador de panela invertida. 
22 .. 1166 ..11 ..22 PP uu rrgg aadd oo rreess tt ee rrmm ooss tt áá tt ii cc ooss (( aagg eemm pp oo rr dd ii ff ee rree nnçç aa ddee tt eemm pp eerr aa tt uu rraa )) 
�
�
 
 PP uu rrgg aa dd oorr eess ddee ee xx ppaa nnss ãã oo mm ee ttáá ll ii cc aa 
Funcionam pela diferença de temperatura que existe, na mesma pressão, entre o vapor e 
o condensado. 
VV aa nn ttaa gg eenn ss :: São pequenos e leves; removem ar com grande facilidade; suportam bem 
os golpes de aríete; podem trabalhar com qualquer pressão, vibrações e movimentos da 
tubulação; não perturbam o seu funcionamento. 
São utilizados para eliminar ar e outros gases que não podem ser condensáveis das 
linhas de vapor de grande diâmetro. 
 
 
11 33 55 
CC AADD 00 11 
 
 
Figura 2.49 – Purgador de expansão metálica. 
�
�
 
 PP uu rrgg aa dd oorr eess ddee ee xx ppaa nnss ãã oo bb aa ll aann cc eeaa dd aa (( dd ee ff oo llee )) 
É empregado em baixas pressões (até 3,5 mpa), principalmente quando existe grande 
volume de ar a eliminar. 
 
 
Não servem para trabalhar com vapor superaquecido.
 
 
A descarga de condensado é intermitente, demorada, e a perda de vapor é relativamente 
grande. 
 
Figura 2.50 – Purgador de expansão balanceada. 
22 .. 1166 ..11 ..33 PP uu rrgg aadd oo rreess EEss ppeecc ii aa ii ss 
�
�
 
 PP uu rrgg aa dd oorr eess tteerr mm oo dd iinn ââ mmii cc ooss bb ii mm ee ttáá ll ii cc ooss 
Empregado para drenagem de linhas de vapor e para linhas de aquecimento. 
 
136 
 
Não deve ser usado quando a contrapressão do condensado for maior que 
50% da pressão do vapor.
 
 
Veremos, a seguir, o funcionamento do purgador termodinâmico bimetálico da linha BK 
45 da empresa GESTRA (figuras 2.51 e 2.52). 
 
Figura 2.51 – Purgador termodinâmico bimetálico da linha BK 45 (GESTRA). 
O processo de abertura e fechamento são controlados pela interação entre os sensores 
de temperatura de aço inoxidável e o obturador escalonado. 
Durante a partida da instalação e com o aparecimento de condensado frio e ar, as placas 
de aço encontram-se na posição plana. A pressão de serviço pressiona o obturador no sentido 
de abertura permitindo que o purgador fique totalmente aberto. 
À medida que aumenta a temperatura do condensado, as placas de aço inoxidável 
começam a defletir pressionando o obturador no sentido do fechamento. A este processo 
térmico opõe-se a pressão de serviço e a pressão gerada pelo vapor de reevaporação. 
Este estado de equilíbrio entre as forças de fechamento, que dependem da temperatura, 
e as forças de abertura que dependem da pressão, determina a secção da passagem do 
condensado. 
Pouco antes de alcançar a temperatura de saturação, as placas de aço inoxidável estão 
tão defletidas que o obturador está praticamente fechado. Desta forma, desaparece a pressão 
no interior do obturador, diminuindo a qualidade de vapor de reevaporação e, 
conseqüentemente, permitindo o fechamento do regulador. As suas propriedades térmicas e a 
sua elasticidade estão adaptadas reciprocamente, de forma que as temperaturas de abertura e 
fechamento se situem sempre poucos graus abaixo da temperatura de saturação do vapor. 
Se, por determinadas razões, for necessário descarregar o condensado a uma 
temperatura inferior, o regulador pode ser ajustado manualmente. 
 
 
11 33 77 
CC AADD 00 11 
 
Figura 2.52 – Funcionamento do purgador termodinâmico bimetálico BK 45. 
Características deste modelo: 
�
 não serve vapor vivo; 
�
 insensíveis a golpe de aríete; 
�
 funcionamento em qualquer posição com perfeita segurança de operação; 
�
 manutenção mínima de longa vida útil do regulador; 
�
 possibilidade de regulagem proporcionando um sub-arreferimento (aproveitamento 
do calor sensível); 
�
 indicado também para vapor superaquecido. 
22 .. 1177 TTRR OO CC AADD OO RR EE SS DDEE CC AALL OO RR :: SSUUPP EERR AAQQ UU EE CC EE DD OO RR,, 
DD EESS SSUU PPEE RR AAQQ UU EE CC EE DD OO RR EE EE CCOO NN OO MM II ZZ AADD OO RR 
22 .. 1177 ..11 SS uu ppee rraa qq uu eecc eedd oo rree ss 
Superaquecedores são aparelhos destinados a dar ao vapor saturado, proveniente de 
tubulão superior um acréscimo de calor sem aumentar-lhe a pressão. Grande é a variedade de 
tipos de superaquecedores, todos, porém, utilizam gases de combustão como fonte de calor 
para este acréscimo de energia. 
Existem duas razões que justificam o seu emprego: 
�
 Diminuição da umidade, o que evita a corrosão na instalação. 
�
 Aumento do grau de superaquecimento, o que aumenta o rendimento térmico da 
instalação. 
 
Grau de superaquecimento é a diferença entre a temperatura do vapor 
superaquecido e a temperatura do vapor saturado correspondente à pressão. 
A temperatura de superaquecimento varia com a carga da caldeira, já que a troca de 
calor não é acompanhada de mudança de fase como na vaporização. 
 
138 
O superaquecedor é protegido do impacto direto do calor da fornalha por uma série de 
tubos chamados cortina d'água (screen tubes), ficando localizado entre os tubos da cortina 
d'água e os tubos geradores. 
 
Figura 2.53 – Componentes principais de um gerador de vapor. 
�
 Seção de irradiação: são as paredes da câmara de combustão revestidas 
internamente por tubos de água. 
�
 Seção de convecção: feixe de tubos de água, recebendo calor por convecção 
forçada; pode ter um ou mais passagens de gases. 
Classificação dos superaquecedores, segundo a transferência de calor ocorrida no 
superaquecedor. 
�
 Convectivo: a superfície de superaquecimento é colocada atrás de uma cortina 
d’água, formada pelos tubos, de tal maneira que o fogo da fornalha não pode irradiar 
para a superfície do superaquecedor. Este tipo de superaquecedor retira o calor os 
gases, por convenção, quando eles passam na superfície de superaquecimento. 
Equipamentos de convecção aumentam a temperatura de superaquecimento com o 
aumento da carga da caldeira, pois os coeficientes de troca de calor tendem a aumentar com 
as maiores velocidades dos gases e também do vapor de dentro dos tubos. 
 
Figura 2.54 – Superaquecedor convectivo. 
 
 
 
11 33 99 
CC AADD 00 11 
�
 Radiante: estão Iocalizados dentro da própria câmara de combustão, ou na saída 
desta, de maneira que receba calor por radiação da chama ou da grelha. 
Superaquecedores de radiação têm a temperatura de saída diminuída com o aumento da 
produção de vapor. Neste modelo, a temperatura da chama pouco varia para um mesmo 
combustível, e a superfície de troca está definida no projeto. Assim, quando do aumento de 
carga, a vazão do vapor pelo superaquecedor aumenta, absorvendo mais calor sem um 
acréscimo de fornecimento de energia correspondente, provocando a queda da temperatura 
final do vapor. 
 
Figura 2.55 – Superaquecedor radiante. 
 
Algumas caldeiras apresentam superaquecedores combinados (mistos, 
"combined”), que apresentam mais uniformidade à temperatura do vapor com 
qualquer vazão de vapor (carga) na caldeira. 
Em baixa carga, a velocidadedo vapor é mais baixa e, conseqüentemente, os 
coeficientes de transferência de calor também. Para manter a temperatura de saída do 
superaquecedor constante, projetaram-se unidades mistas com secções de radiação e 
convecção. 
Os superaquecedores podem ser classificados ainda quanto ao tipo construtivo como: 
�
 Pendente : é, como diz o nome, “dependurado” numa região da caldeira, sendo a 
construção usada para superaquecedores radiantes. 
 
Figura 2.56 – Superaquecedor pendente. 
 
 
140 
�
 Drenável: apresenta a vantagem de poder ser drenado do condensado acumulado 
em seu interior, quando da parada da caldeira, evitando uma possível avaria nos 
tubos durante o aquecimento inicial na partida da caldeira. Não devemos esquecer o 
acúmulo de água durante um período de paralisação. Esse tipo de construção é 
normalmente encontrada nos superaquecedores convectivos. 
 
Figura 2.57 – Superaquecedor drenável. 
22 .. 1177 ..22 DD eess ss uu ppee rraa qq uuee cc eedd oo rree ss 
A função do dessuperaquecedor é dessuperaquecer o vapor superaquecido, roubando-
lhe o grau de superaquecimento e com isso, aquece a água de alimentação. 
O tipo mais simples de dessuperaquecedor para auxiliares consiste em uma serpentina 
localizada no tubulão de vapor abaixo do nível d’água. O vapor entra superaquecido e cede á 
água da caldeira o calor do seu superaquecimento. Em realidade, o vapor ainda sai do 
dessuperaquecedor com algum superaquecimento, em geral 12° a 30°C, fato que não traz 
inconveniente, mas vantagens térmicas. 
Em alguns dessuperaquecedores, a quantidade de vapor que passa pelo interior das 
seções do dessuperaquecedor é controlada por uma válvula borboleta manobrada 
termostaticamente. 
Há dessuperaquecedores em que uma certa quantidade d’água de alimentação ou da 
caldeira é diretamente injetada no vapor para reduzir-lhe o superaquecimento, operação essa 
geralmente controlada termostaticamente. 
22 .. 1177 ..33 EE ccoo nn oo mm iizz aa dd oorr eess 
Os economizadores se destinam a aquecer a água de alimentação antes de ser 
introduzida no interior da caldeira. O pré-aquecimento é feito através da troca de calor com os 
gases de combustão saindo da caldeira. O aproveitamento do calor sensível dos gases de 
combustão traz um aumento de eficiência térmica do equipamento. 
Economizadores são trocadores de calor gás-líquido. Devido ao baixo coeficiente de 
troca de calor por convecção no lado dos gases, geralmente os economizadores são 
compostos por tubos alhetados. Em relação a sua instalação, devem estar localizados após a 
última superfície de convenção do gerador de vapor. Podem ser fabricados integralmente á 
 
 
11 44 11 
CC AADD 00 11 
caldeira, tendo os seus feixes tubulares como parte integrante do feixe tubular da caldeira, ou 
podem ser adicionados na parte exterior da mesma (independente), logo após a saída dos 
gases, nada tendo a ver com a caldeira propriamente dita (é um conjunto a parte). Ambos os 
modelos podem possuir tubos lisos ou alhetados. 
Economizadores são praticamente usados em médias e grandes instalações. O custo 
adicional comparado com o ganho de rendimento térmico não viabiliza a utilização em 
pequenas caldeiras, e que geralmente se utilizam de alimentação intermitente de água, 
impossibilitando, portanto, a operação em uso contínuo e simultâneo dos fluxos de água e 
produtos de combustão. 
CC oo nn ss iidd eerr aaçç õõ eess FF ii nn aa ii ss 
Se você compreendeu os tópicos até aqui abordados, terá facilidade em compreender 
também o próximo assunto: Caldeira de Recuperação, pois esta, evidentemente, também 
possui sistema de água e vapor, tiragem, instrumentos medidores, superaquecedor e válvulas. 
Boa aprendizagem! 
 
 TT ee ss ttee ddee AAuu tt oo -- AAvvaa ll ii aa ççãã oo ddaa UU nn ii dd aadd ee 22 
I) Assinale a opção correta. 
2.1) A opção que não é condizente com as funções de uma válvula de segurança, 
corretamente dimensionada, é: 
a) abrir totalmente a uma pressão definida, evitando o desprendimento de vapor 
antecipadamente. 
b) permanecer aberta enquanto não houver queda de pressão, ou seja, retorno de pressão 
para as condições de trabalho da caldeira. 
c) fechar instantaneamente e com perfeita vedação logo após a queda de pressão. 
d) Permanecer perfeitamente vedada para pressões superiores à sua regulagem. 
2.2) O elemento que protege o manômetro de uma caldeira, para que ele não tenha contato 
direto com o vapor, denomina-se: 
a) rubinete. 
b) sifão. 
c) selo. 
d) soquete. 
2.3) Os sopradores de fuligem manuais são indicados para caldeira 
a) flamatubular. 
b) de baixa pressão. 
c) elétrica. 
d) Aquatubular. 
 
142 
2.4) A válvula de alimentação de uma caldeira, geralmente, deve permanecer 
a) totalmente fechada. 
b) aliviada, isto é, ligeiramente aberta. 
c) aberta a meio curso. 
d) totalmente aberta. 
2.5) Para produtos corrosivos, a mola de uma válvula de segurança deve ser instalada 
a) no interior do castelo da válvula. 
b) no interior do corpo da válvula. 
c) externamente ao corpo da válvula. 
d) externamente ao castelo da válvula. 
2.6) Qual aparelho da caldeira é destinado a dar ao vapor saturado, proveniente do tubulão 
superior, um acréscimo de calor, sem aumentar-lhe a pressão? 
a) dessuperaquecedor. 
b) atomizador. 
c) economizador 
d) superaquecedor. 
II) Responda as perguntas abaixo. 
2.7) O que é tiragem? Defina. 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.8) Em que unidade a tiragem é medida? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.9) De que forma a tiragem é classificada? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.10) O que você entende por superfícies de aquecimento? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
 
 
11 44 33 
CC AADD 00 11 
2.11) Qual é o princípio de funcionamento dos Purgadores Termostáticos? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.12) Quais são as razões que justificam o emprego dos superaquecedores em uma caldeira 
de alta pressão? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.13) Qual é a função do dessuperaquecedor? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
2.14) Quais são os tipos de tiragem mecânica? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.15) Qual é o princípio que permite a tiragem natural, através de uma chaminé? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.16) Qual é a finalidade dos aquecedores desarejantes? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
TT aa rree ff aa 
2.1 Além da fornalha, quais são os elementos que constituem o sistema água-vapor, numa 
caldeira aquatubular de circulação natural? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
 
144 
2.2 Qual é o princípio de funcionamento do sistema supracitado? 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________ 
2.3 Na técnica de instrumentação, como o indicador de nível de uma caldeira é denominado? 
____________________________________________________________________________ 
 
Chave de Respostas das Tarefas e do Teste de Auto-Avaliação da Unidade 2 
 
Tarefa 
2.1 O modelo básico é composto do tubulão superior, do tubulão inferior e dos tubos 
ascendentes (risers) e descendentes (downcomers). 
2.2 O tubulão superior opera com água até seu nível médio (50%) e o tubulão inferior, afogado. 
Os tubos ascendentes encontram-se voltados para o lado da fonte térmica (fornalha), enquanto 
os tubos descendentes estão na posição oposta, ou seja, não recebem parcela significativa de 
energia. De maneira que, a formação de vapor se dará apenas nos tubos ascendentes na face 
exposta à fonte de energia (vide figura 2.1). 
2.3 Level glass (L.G.) 
Teste de Auto-Avaliação 
I) 
2.1) d 
2.2) b 
2.3) a 
2.4) d 
2.5) d 
2.6) d 
II) 
2.7) Tiragem é o processo que garante a introdução do ar na fornalha e a circulação dos gases 
da combustão através de todo gerador de vapor, até a saída para a atmosfera. 
2.8) Em milímetros de coluna de água (mm H2 O) 
2.9) Tiragem natural e tiragem mecânica. 
 
 
11 44 55 
CC AADD 00 11 
2.10) São superfícies da parte da caldeira, que contêm água e vapor, isto é, são superfícies 
geradoras de aquecimento. 
2.11) Funcionam pela diferença de temperatura que existe entre o vapor e o condensado, 
numa mesma pressão. 
2.12) Diminuição da umidade, o que evita a corrosão na instalação; aumento do grau de 
superaquecimento, o que aumenta o rendimento da instalação. 
2.13) Roubar o grau de superaquecimento do vapor superaquecido e assim, se constituir em 
mais um estágio de aquecimento da água de alimentação. 
2.14) Tiragem induzida, tiragem forçada e tiragem balanceada. 
2.15) A chaminé promove a tiragem graças a diferença de pressão existente entre sua base e 
seu topo. 
2.16) Eles desarejam a água de alimentação, isto é, eliminam o oxigênio livre da superfície 
dela, o que evita corrosão. Com isso, os desarejadores se constituem também, em estágio de 
aquecimento da água de alimentação. 
 
 
 
 
Com os conhecimentos adquiridos nas unidades 1 e 2 e considerando que 
você saiba definir ciclo (algo que evolui retornando à origem) chegou o 
momento de você estudar as particularidades de uma caldeira de recuperação. 
Mantenha sempre essa dedicação e entusiasmo. 
 
146