Trabalho - Caldeiras

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA (UFV)
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E ENGENHARIA QUÍMICA
ENQ 273 – LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA III
PRÁTICA 1 - GERADORES DE VAPOR
Mattheus Almeida Begali – 75384
Thalles Mercês Carreiro – 83020 
VIÇOSA - 2017
INTRODUÇÃO
A transferência de calor para um líquido com o intuito de evaporá-lo é um processo muito importante para a indústria. A produção de vapor de água através das caldeiras é justificada por qualidades do vapor, tais como sua alta capacidade de armazenar energia, seu baixo custo de produção, além de ser atóxico, inodoro e incolor. 
No processo de produção de vapor, utilizam-se caldeiras que podem ser classificadas pelo seu combustível:
Elétricas – Aquecem a água através de energia elétrica, e apesar de produzirem vapor de alto título rapidamente e ser de simples funcionamento, costumam ser onerosas por conta do alto preço da energia elétrica.
Por combustão – Funcionam através da transferência de calor de gases gerados pela queima de algum combustível, este podendo ser sólido (como madeira), líquido (como óleo) ou gasoso (como GLP). O custo do combustível costuma ser menor que o custo de energia elétrica, justificando seu uso apesar da menor eficiência.
		FIGURA 1 – Caldeira elétrica
		FIGURA 2 – Caldeira a combustão 
As caldeiras à combustão podem também ser classificadas pelo seu funcionamento:
Flamotubulares – São caldeiras cujo gás quente proveniente da queima do combustível passam através de tubos, que aquecem a água que os circundam. Essas caldeiras tendem a ser menos eficientes, além de exigirem mais cuidado com a dureza da água (devido a possibilidade de incrustação, porém são mais baratas.
Aquatubulares – A água corre nos tubos onde é aquecida pelo gás quente da queima do combustível. Elas são mais caras que as flamotubulares e exigem controle severo, mas são utilizadas por terem maior eficiência. 
		FIGURA 3 – Esquema de caldeira flamotubular
		FIGURA 4 – Esquema de caldeira aquatubular
2. OBJETIVOS
Identificação dos tipos de caldeiras utilizadas na FUNARBE
Analisar tubos de distribuição de vapor
Visualização equipamentos de segurança
3. QUESTÕES
1. Qual o tipo de caldeira existente? Qual o tipo de vapor gerado? 
Existem dois tipos de caldeiras presentes na FUNARBE. A que estava em funcionamento na ocasião era a de combustão por lenha, flamotubular com dois passes. Existia também a de combustão por GLP, também flamotubular com três passes. O vapor gerado nas condições padrão de funcionamento era superaquecido.
2. Quais os acessórios e mecanismos de segurança empregados? Importância e utilização. 
Um monitor de nível de água ligado a um alarme sonoro: utilizado para verificar quanto de água há dentro da caldeira e a consequente necessidade de adicionar ou drená-la. Caso o nível de água caia demais, o alarme toca para que o operador possa intervir antes que a pressão suba até que ocorra uma explosão.
Válvulas de segurança, um par. A primeira abre automaticamente caso a pressão no interior da caldeira suba até determinado valor. Caso ela não seja suficiente e a pressão continue subindo, a seguinte também abre, causando um alívio maior para a pressão. É importante testá-las frequentemente para evitar seu travamento numa eventual ocasião em que a pressão ultrapasse o limite seguro, isso é feito simplesmente forçando sua abertura por um rápido momento.
Indicadores de pressão. Eles permitem a averiguação da pressão na caldeira para um acompanhamento sobre as condições que ela se encontra.
3. Quais as temperaturas de entrada e saída dos gases quentes? Possibilidades de maior aproveitamento de energia? De que forma? 
Os gases entram a temperatura ambiente, cerca de 26°C, considerando que não haja pré-aquecimento deste, e saem numa temperatura entre 140 °C e 180 °C. A melhor forma de aproveitar energia é através do isolamento térmico do vapor que passa pelos tubos através da instalação de lã de vidro nos mesmos. Com a minimização da perda de energia, menos combustível é necessário para gerar determinada quantidade de vapor. Deve-se também trocar o isolante toda vez que houver desgaste considerável.
 
4. Combustíveis utilizados. Alternativas? 
São utilizados a lenha e o GLP. A lenha é mais utilizada por ser mais barata. Porém, ocupa muito espaço; causa riscos, pois pode servir de abrigo para escorpiões e outros animais peçonhentos, gera muito resíduo em forma de fuligem e fumaça, e por fim, exige bom armazenamento para que não se deteriore (uma vez que a lenha molhada implica baixíssima eficiência de combustão). O GLP apesar de ser muito mais eficiente, é três vezes mais caro, por isso não é utilizado com frequência. 
Tendo em vista a situação atual vista no local de visita, o ideal seria utilizar apenas as caldeiras a GLP, pois trariam o benefício de produzir vapor a uma taxa constante, o que não ocorre devido às más condições da armazenagem da lenha, bem como o estado atual da caldeira a lenha em funcionamento (que já apresenta elevados sinais de corrosão, além de um isolamento térmico menos eficiente que o esperado). Vale lembrar também que o GLP tem alto poder calorífico em comparação com outros combustíveis como óleo e carvão. 
5. Utilização do vapor: linhas de distribuição. Descrever a importância do isolamento. 
As linhas de distribuição devem possuir isolamento eficiente de forma a minimizar ao máximo a perda de calor do vapor para o ambiente. Isso é necessário pois, frequentemente, caldeiras estão localizadas longe de onde o vapor é de fato utilizado. Se o vapor percorresse em tubos sem isolamento térmico, seu alto conteúdo energético se perderia rapidamente ao longo do trajeto, tornando o vapor em água líquida. Isso tornaria inútil todo o gasto de energia para vaporizar a água na caldeira.
6. Questões ambientais. Como minimizar a poluição?
Preferencialmente utilizando caldeiras elétricas ou em segundo caso, de combustão mais limpa (como GLP). As primeiras não produzem nenhum poluente, as outras os produzem mas sem gerar resíduos sólidos ou particulados. 
Caso não seja possível ou rentável a utilização destas, é possível tratar os gases gerados na combustão através de filtros nas chaminés, tanto para remover partículas quanto para retirar odor e gases mais nocivos à saúde. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GEANKOPLIS, C. J.; Transport Processes and Separation Process Principles (includes unit operations), Prentice Hall, 288p., 2010.