Equipamentos industriais II

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EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS II
2011
José Taveira Neto
neto.taveira@terra.com.br
9195-9313
FORNOSFORNOS
2011
FORNOS
 Transferência de Calor:
 É energia em trânsito devido a uma diferença de
temperatura.temperatura.
Exemplo:
FORNOS
Modos de Transferência de Calor
FORNOS
 Quando a transferência de energia ocorrer em um
meio estacionário, que pode ser um sólido ou um
fluido, em virtude de um gradiente de temperatura,fluido, em virtude de um gradiente de temperatura,
usamos o termo transferência de calor por
condução.
Exemplo:
FORNOS
 CONDUÇÃO
 É o processo de transmissão de calor em que a
energia térmica passa de um local para outro através
das partículas do meio que os separa. Na condução
a passagem da energia de uma região para outra se
faz da seguinte maneira: na região mais quente, as
partículas têm mais energia, vibrando com mais
intensidade; com esta vibração cada partículaintensidade; com esta vibração cada partícula
transmite energia para a partícula vizinha, que passa
a vibrar mais intensamente; esta transmite energia
para a seguinte e assim sucessivamente.
 A condução de calor é um processo que exige a
presença de um meio material e que, portanto, não
ocorre no vácuo.
FORNOS
CONDUÇÃO
Verifica-se experimentalmente, que o fluxo de
calor através de uma placa é proporcional à área da
placa A, à diferença de temperatura entre os meios
(1) e (2) que ela separa e é inversamente
proporcional à espessura da placa L.
FORNOS
 Quando a transferência de energia ocorrer entre
uma superfície e um fluido em movimento em
virtude da diferença de temperatura entre eles,
usamos o termo transferência de calor porusamos o termo transferência de calor por
convecção.
Exemplo:
FORNOS
CONVECÇÃO
 É um movimento de massas de fluido, trocando
de posição entre si. Notemos que não tem
significado falar em convecção no vácuo ousignificado falar em convecção no vácuo ou
em um sólido, isto é, só ocorre nos fluidos.
FORNOS
Consideremos uma sala na qual se liga um aquecedor
CONVECÇÃO
Consideremos uma sala na qual se liga um aquecedor
elétrico em sua parte inferior.O ar em torno do
aquecedor se aquece, tornando-se menos denso que
o restante. Com isto ele sobe e o ar frio desce,
havendo uma troca de posição do ar quente que
sobe e o ar frio que desce. A esse movimento de
massas de fluido chamamos convecção e as correntes
de ar formadas são correntes de convecção.
Nas geladeiras o congelador é
sempre colocado na parte superior,
para que o ar se resfrie na sua
presença e desça, dando lugar ao ar
FORNOS
CONVECÇÃO
presença e desça, dando lugar ao ar
mais quente que sobe. As prateleiras
são feitas em grades (e não
inteiriças) para permitir a convecção
do ar dentro da geladeira.
À beira-mar, a areia, tendo calor específico
sensível muito menor que o da água, se
aquece mais rapidamente que a água
durante o dia e se resfria mais rapidamente
durante a noite. Durante a noite o ar
próximo da areia fica mais quente que o
restante e sobe, dando lugar a uma
FORNOS
CONVECÇÃO
restante e sobe, dando lugar a uma
corrente de ar da água para a terra. É o
vento que, durante o dia, sopra do mar
para a terra. Durante a noite o ar próximo
da superfície da água se resfria menos.
Com isto ele fica mais quente que o
restante e sobe, dando lugar a uma
corrente de ar da terra para a água. É o
vento que durante a noite sopra da terra
para o mar.
FORNOS
 Quando, na ausência de um meio interveniente,
existe uma troca líquida de energia (emitida na
forma de ondas eletromagnéticas) entre duas
superfícies a diferentes temperaturas, usamos o
termo radiação.termo radiação.
Exemplo:
FORNOS
RADIAÇÃO
É o processo de transmissão de calor através de
ondas eletromagnéticas (ondas de calor). A
energia emitida por um corpo (energia radiante) se
propaga até o outro, através do espaço que os
separa.
FORNOS
• A radiação por ser uma transmissão de calor através
de ondas eletromagnéticas, não exige a presença
do meio material para ocorrer, isto é, a radiação
ocorre no vácuo e também em meios materiais.
•Entretanto, não são todos os meios materiais que
RADIAÇÃO
•Entretanto, não são todos os meios materiais que
permitem a propagação das ondas de calor através
deles. Toda energia radiante, transportada por
onda de rádio, infravermelha, ultravioleta, luz visível,
raio X, raio gama, etc., pode converter-se em
energia térmica por absorção. Porém, só as radiações
infravermelhas são chamadas de ondas de calor
FORNOS
 Definição
 Um forno é, basicamente, um trocador de calor que
usa os gases quentes da combustão para elevar ausa os gases quentes da combustão para elevar a
temperatura de um fluido circulando através de
uma serpentina instalada dentro do mesmo.
FORNOS
NR 14 Norma Regulamentadora: NR 14
FORNOS
 Utilização
 Utilizados na Indústria do Petróleo e petroquímica, em
diversas fases de seu processo para aquecer o
produto que está sendo processado antes de entrar
em uma torre, reator ou outro equipamento do
processoprocesso
 Para prover este aquecimento os fornos utilizam
calor, gerado geralmente pela queima de gás ou
óleo combustível.
FORNOS
 Um forno é composto por uma câmara inferior,
denominada de câmara de combustão, e umadenominada de câmara de combustão, e uma
região superior, denominada de zona de
convecção, a chaminé dos gases de combustão e
o sistema de combustíveis que suprem gás ou óleo
combustível para os queimadores.
FORNOS
 Na câmara de combustão é instalada parte da
serpentina de processo, onde é queimado o
combustível através dos queimadores.combustível através dos queimadores.
 É também chamada de zona de radiação porque a
transferência de calor se dá basicamente pela
radiação dos gases de combustão resultantes da
queima do combustível.
FORNOS
 A zona de convecção é, normalmente, uma caixa
de base retangular montada acima da câmara dede base retangular montada acima da câmara de
radiação onde é instalada a outra parte da
serpentina. Recebe esta denominação porque o
calor dos gases de combustão é transferido para as
serpentinas de tubos basicamente por convecção.
FORNOS
 A chaminé é um trecho cilíndrico montado
normalmente acima da seção de convecção,normalmente acima da seção de convecção,
através do qual os gases de combustão são
lançados para a atmosfera.
FORNOS
 Principais Objetivos de Controle de um Forno (1)
 Manter constante e estável a temperatura de saída do
produto.
 Manter constantes as vazões de cada passe do forno. Manter constantes as vazões de cada passe do forno.
 Manter constante e em um valor seguro a pressão
interna da fornalha.
 Manter o excesso de oxigênio nos gases de combustão
em um valor ótimo.
FORNOS
 Principais Objetivos de Controle de um Forno (2)
 Manter constante a pressão, dentro dos limites de
segurança operacional, dos queimadores.
 Manter a vazão do gás combustível em um valor
requerido para fornecer carga térmica desejada
naquele instante.
 Manter a vazão de ar para os queimadores no valor
desejado.
TIPOS DE FORNOS
 Há basicamente três tipos principais de fornos,
classificados segundo a posição dos tubos na
serpentina de aquecimento:
 Horizontais
 Verticais
 Mistos
FORNOS HORIZONTAIS
 São aqueles em que os tubos da serpentina para o
aquecimento da carga tanto da secção deaquecimento da carga tanto da secção de
radiação como da secção de convecção são
distribuídos horizontalmente.
FORNOS VERTICAIS
 São aqueles em que os tubos da serpentina para o
aquecimento da carga tanto da secção de
radiação como da secção de convecção sãoradiação como da secção de convecção são
distribuídos verticalmente.
FORNOS MISTOS
 São aqueles em que os tubos da
serpentina de
aquecimento da secção de radiação são distribuídos
verticalmente, enquanto os da secção deverticalmente, enquanto os da secção de
convecção são distribuídos horizontalmente.
FORNO VERTICAL
FORNOS
 CARACTERÍTICAS:
 A quantidade de calor fornecida pelos maçaricos
e a vazão do produto internamente nos tubos são
rigidamente controlados através de instrumentos,
tendo em vista as necessidades operacionais detendo em vista as necessidades operacionais de
pressão e temperatura.
 A câmara de combustão está normalmente
conectada a chaminé, por onde se faz a exaustão
dos gases. Essa conexão poderá ser feita através
do próprio corpo do forno ou por meio de dutos.
FORNO MISTO
FORNOS
 Forno Tubular para Petróleo com Secções Auxiliares de 
Aquecimento Convectivo.
FORNOS
 Nos fornos, a radiação é o mecanismo principal da
transferência de energia.
 Nos fornos tubulares de petróleo a maior parcela de
troca térmica é a que ocorre entre a chama e a fileira
de tubos localizada na parede da fornalha.
FORNOS
 Estes fornos verticais têm uma chaminé curta, pois
o gás de combustão tem um deslocamento
uniformemente vertical, com o que, se tem auniformemente vertical, com o que, se tem a
tiragem necessária e se eliminam as modificações
da direção do escoamento, que provocam boa
parte da queda de pressão nos fornos horizontais.
FORNOS
FORNOS
 COMPONENTES:
• Serpentina de aquecimento• Serpentina de aquecimento
• Fornalha
• Chaminé
FORNOS
 Serpentina de Aquecimento:
A função da serpentina é transportar os produtos
a serem aquecidos; constitui-se de vários tubos
interligados entre si por meio de conexões dasinterligados entre si por meio de conexões das
mais variadas
FORNOS
FORNOS
 CLASSIFICAÇÃO DA SERPENTINA
 1- Convecção 1- Convecção
 2- Radiação
FORNOS
 A secção de radiação é a parte da serpentina
onde a superfície dos tubos está exposta ao calor
radiante das chamas. Nesta secção, a maior parte
do calor é cedida aos tubos e a carga por
radiação.
do calor é cedida aos tubos e a carga por
radiação.
 A secção de convecção situa-se em região
afastada dos maçaricos, não recebendo o calor
de radiação das chamas.
FORNOS
 Os gases de combustão que passam da secção de
radiação para a de convecção possuem
temperatura elevada, sendo, portanto, capazes detemperatura elevada, sendo, portanto, capazes de
ceder calor aos tubos dessa secção por meio de
convecção e condução.
FORNOS
 FORNALHA:
 É a unidade destinada a converter a energia química
do combustível em energia térmica.do combustível em energia térmica.
É o local onde se queima o combustível.
FORNOS
 PARTES DE UMA FORNALHA:
• Estrutura
• Refratários
• Equipamentos Auxiliares
FORNOS
 ESTRUTURA:
Fazem parte da estrutura todos os equipamentos
necessários para a sustentação das serpentinas enecessários para a sustentação das serpentinas e
refratários, além da parte estrutural propriamente
dita ou arcabouço do forno.
FORNOS
 REFRATÁRIOS:
Toda a parte do forno em contato com os gases a
alta temperatura e que não devem trocar calor comalta temperatura e que não devem trocar calor com
qualquer meio, normalmente são revestidas com
material refratário ou isolante térmico. Assim sendo, a
parte do fundo do forno, paredes laterais e abóboda
são revestidos com tijolos refratários.
FORNOS
 EQUIPAMENTOS AUXILIARES:
• Pré-Aquecedores de Ar;
• Ventoinhas ou ventiladores;
• Sopradores de Fuligem;• Sopradores de Fuligem;
• Abafadores;
• Instrumentos de Controle;
• Termopares;
• Medidores de Tiragem;
• Manômetros.
FORNOS
 CHAMINÉ:
 Duto de seção circular situado imediatamente à
coifa cuja função é descarregar os gases de
combustão na atmosfera.
 A chaminé tem duas finalidades:
 Descarregar os gases de combustão para a
atmosfera;
 Provocar a tiragem necessária à boa operação do
forno.
FORNOS
 MATERIAL DA CHAMINÉ:
 Tijolos
 Concreto 
 Aço 
FORNOS
 TIRAGEM DA CHAMINÉ (1):
• É o fluxo de gases de combustão através do forno e
chaminé.chaminé.
• Diferencial de pressão interior ao forno em relação à
atmosfera padrão nas condições de instalação do
forno.
FORNOS
 TIRAGEM DA CHAMINÉ (2):
• A tiragem do forno é medida pela diferença entre a
pressão atmosférica e a pressão do gás de
combustão num determinado ponto dentro docombustão num determinado ponto dentro do
sistema forno/chaminé.
• A tiragem é a diferença de pressão que é disponível
para produzir um fluxo de gases.
FORNOS
 Damper
 Registro para bloqueio ou controle de vazão ou
tiragem dos gases de combustão, normalmentetiragem dos gases de combustão, normalmente
instalado na chaminé.
FORNOS
 FATORES QUE AFETAM A TIRAGEM:
• Temperatura da atmosfera ambiente;
• Temperatura dos gases na entrada da chaminé;• Temperatura dos gases na entrada da chaminé;
• Perda de temperatura dos gases, dentro da chaminé 
devido à transmissão de calor para a atmosfera e 
infiltração do ar;
FORNOS
 FATORES QUE AFETAM A TIRAGEM:
• Perda de carga devido ao atrito dos gases contra
obstáculos e paredes e diâmetro da chaminé;
• Altura da chaminé.
FORNOS
 FÓRMULA DA TIRAGEM:
 T= H(Ya – Yg)
T= TiragemT= Tiragem
H= Altura da chaminé
Ya= Densidade do ar
Yg= Densidade do gás
FORNOS
 TIPOS DE TIRAGEM DA CHAMINÉ:
• Tiragem Natural• Tiragem Natural
• Tiragem Mecânica
FORNOS
 TIRAGEM NATURAL:
• Quando a diferença é proporcionada somente pelos
fatores enunciados na fórmula, teremos a tiragemfatores enunciados na fórmula, teremos a tiragem
natural.
FORNOS
 TIRAGEM MECÂNICA:
• Tiragem Forçada
• Tiragem Induzida
FORNOS
 TIRAGEM FORÇADA:
 Quando o ventilador é colocado no duto de ar
para maçaricos.para maçaricos.
FORNOS
 TIRAGEM INDUZIDA:
 Quando o ventilador é colocado no duto de gases  Quando o ventilador é colocado no duto de gases 
de combustão. 
FORNOS
 QUEIMADORES:
 Dispositivo destinado a promover a mistura entre ar
e combustível, e a colocá-la e mantê-la em
combustão.combustão.
 Acessório onde se efetua a queima do combustível
necessário ao aquecimento da carga.
FORNOS
 FUNÇÃO DOS QUEIMADORES:
• Liberar combustíveis e ar para a câmara de
combustão;combustão;
• Promover a mistura com o ar;
• Dar condições para a queima contínua da mistura
combustível-ar
• Atomizar e vaporizar o combustível.
FORNOS
 PARTES DO QUEIMADOR:
• Maçarico;• Maçarico;
• Bloco Refratário.
FORNOS
 Queimador Misto para Queima Combinada (Gás e Óleo)
FORNOS
 QUEIMADORES DE GRANDE PORTE PARA FORNOS ESPECIAIS (1)
FORNOS
 QUEIMADORES DE GRANDE PORTE PARA FORNOS ESPECIAIS (2)
FORNOS
 BLOCO REFRATÁRIO:
 É um conjunto de tijolos refratários de forma
circular, através do qual a chama se projeta paracircular, através do qual a chama se projeta para
o interior da câmara de combustão.
FORNOS
REFRATÁRIOS
FORNOS
 MAÇARICO:
• É a parte do queimador onde se efetua a
atomização do óleo, ou mistura gás/ar, e
consequentemente a queima do combustível.consequentemente a queima do combustível.
FORNOS
 TIPOS DE MAÇARICO:
• Maçarico a gás
• Piloto• Piloto
• Maçarico a óleo 
FORNOS
Queimador tipo Combinado
FORNOS
 TIPOS DE MAÇARICO A GÁS:
• Com ar primário e secundário
• Somente com ar secundário.
FORNOS
 MAÇARICO COM AR PRIMÁRIO E SECUNDÁRIO:
• Semelhante aos bicos de gás de fogão;
• São similares aos pilotos. 
FORNOS
 Maçarico com ar secundário:
• É mais simples e por isso tem maior precisão na• É mais simples e por isso tem maior precisão na
ajustagem da quantidade de ar.
FORNOS
 MAÇARICOS (CARACTERÍSTICAS
1):
 Os maçaricos a gás são facilmente removíveis para
limpeza e inspeção.
 Para que se faça a queima do gás é necessária
uma determinada quantidade de ar
 É preciso regular a quantidade de ar de tal forma
que exista um pequeno excesso.
FORNOS
 MAÇARICOS (CARACTERÍSTICAS 2):
 O bico de gás, possuí um rasgo e vários orifícios, por
onde saí o gás para queima;
 O ar entra por aberturas ou janelas situadas na parte
lateral do queimador;
 Todas as vezes que houver variação da quantidade
de combustível fornecida aos maçaricos, as
aberturas das janelas de ar deverão ser reajustadas.
FORNOS
 PILOTOS:
 São maçaricos que funcionam a gás ou óleo de
baixa viscosidade;
 Tem baixa capacidade e pressão e servem para
facilitar e melhorar a operação de acender os
maçaricos que trabalham com óleo de alta
viscosidade.
FORNOS
 PILOTOS:
 O combustível entra no piloto por uma conexão
rosqueada e passa por um orifício que produz um
jato;
 O ar entra pelo regulador primário por meio de
aberturas reguláveis;
 A mistura ar combustível sofre uma expansão,
passando internamente no tubo de mistura e sai
pelo bico do piloto.
FORNOS
 PILOTOS:
 O bico possui orifícios que orientam a mistura ar
combustível para a parte central do queimador;
 O piloto é fixado na parte inferior do maçarico,
através de um flange, com parafusos estojo e porcas,
permitindo a fácil retirada, em operação para
limpeza e manutenção.
FORNOS
 PILOTOS:
FORNOS
 MAÇARICO A ÓLEO:
 Têm como finalidade queimar o combustível
líquido para fornecer calor à carga de forno que
passa internamente na serpentina.passa internamente na serpentina.
 Os maçaricos são projetados de tal forma que o
combustível ao sair do bico do maçarico esteja
atomizado ou finamente dividido.
FORNOS
 MAÇARICO A ÓLEO:
 No bico de atomização, o óleo sai pelo orifício central e
o vapor pelos orifícios periféricos: ao se encontrarem,o vapor pelos orifícios periféricos: ao se encontrarem,
provocam um turbilhonamento na câmara de
atomização.
FORNOS
 BICO DE MAÇARICO A ÓLEO:
FORNOS
 MAÇARICO A ÓLEO:
 Para a queima do combustível é necessário ar. Esse
ar entra através das janelas existentes na partear entra através das janelas existentes na parte
tronco cônica do maçarico. A abertura das janelas é
pelo regulador de ar
FORNOS
 Maçarico a Óleo com Atomização a Vapor:
FORNOS
 Maçarico a Óleo com Atomização a Vapor:
1 – líquido; 2 – ar/vapor; 3 – orifício de líquido; 4 – orifício de ar/vapor; 
5 – câmara de mistura; 6 – orifícios de descarga
FORNOS
 Sistema de Alimentação dos Maçaricos:
Constituído de tubulações, bombas, válvulas e Constituído de tubulações, bombas, válvulas e
vasos dos combustíveis, óleo, gás e do vapor de
atomização.
FORNOS
 Sistema de Alimentação dos Maçaricos:
As pressões de alimentação, tanto do óleo As pressões de alimentação, tanto do óleo
combustível, como do gás combustível, devem ser
constantes e não sujeitas a flutuações.
FORNOS
 Sistema de Alimentação dos Maçaricos:
 Para a operação dos maçaricos tipo combinado,
isto é os que operam com gás ou óleo, existem trêsisto é os que operam com gás ou óleo, existem três
sistemas de alimentação:
FORNOS
 Sistema de Alimentação dos Maçaricos:
• Sistema de óleo combustível
• Sistema de vapor
• Sistema de gás
FORNOS
 Sistema de Alimentação dos Maçaricos:
Os maçaricos quando alimentados com óleo, Os maçaricos quando alimentados com óleo,
necessitam de vapor para a sua atomização. O óleo
é distribuído por meio de um anel.
FORNOS
 Medidores de Temperatura:
 Para medir as temperaturas são colocados
termopares na entrada e saída do forno.termopares na entrada e saída do forno.
FORNOS
 TIPOS DE TERMOPARES:
TERMOPAR TIPO K
FORNOS
 TIPOS DE TERMOPARES:
TERMOPAR TIPO S
FORNOS
 FORNO ELÉTRICO:
 Os fornos elétricos permitem um controle mais
exato e uma maior concentração de calor devido
às altas temperaturas.às altas temperaturas.
 Tem como grande vantagem a ausência de gases
de combustão
FORNOS
 FORNO ELÉTRICO A ARCO
FORNOS
 FORNO DE REAQUECIMENTO
FORNOS
 FORNALHA PARA LENHA COM TIRADA SUPERIOR DE AR AQUECIDO
FORNOS
 FORNALHA PARA LENHA COM TIRADA INFERIOR DE AR AQUECIDO
FORNOS
INTERIOR DE UMA CÂMARA DE COMBUSTÃO
FORNOS
 LOCALIZAÇÃO DOS TERMOPARES NA FORNALHA:
FORNOS
Especificação e Justificativa dos Termopares
FORNOS
 TRÊS T’s DA COMBUSTÃO:
• Temperatura do combustível;
• Tempo de execução;• Tempo de execução;
• Turbulência do ar.
FORNOS
 TEMPERATURA DO COMBUSTÍVEL:
• Para que ocorra a combustão o combustível deve
atingir a temperatura de ignição.
• Se a temperatura for inferior, ocorrerá a combustão
incompleta.
FORNOS
 TEMPO DE EXECUÇÃO:
• O combustível e os gases voláteis gerados devem
permanecer na fornalha por um intervalo de tempopermanecer na fornalha por um intervalo de tempo
necessário para que ocorra a combustão
completa.
FORNOS
 TURBULÊNCIA DO AR:
• O desenho da fornalha deve favorecer o• O desenho da fornalha deve favorecer o
movimento do ar, assim o combustível poderá
ser envolvido pelo oxigênio presente no ar,
deste modo, a reação de combustão ocorrerá
da forma ideal.
EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS II
CALDEIRAS
neto.taveira@terra.com.br
Cel: (71) 9195-9313
2011
CALDEIRAS
DEFINIÇÃO:
Caldeiras ou Geradores de Vapor d’Água são
equipamentos destinados a mudar o estado da água,equipamentos destinados a mudar o estado da água,
do líquido para o de vapor, a fim de ser usado em
aquecimento, no acionamento de máquinas motrizes
(turbinas e máquinas alternativas), em processos
industriais, em esterilização etc.
CALDEIRAS
Norma Regulamentadora: NR 13 Norma Regulamentadora: NR 13
CALDEIRAS
Definição da NR-13.
Todo equipamento destinado a produzir vapor sob
.
Todo equipamento destinado a produzir vapor sob
pressão superior à atmosférica.
CALDEIRAS
Funcionamento
Dois fluxos:
Fluxo de água e vapor.Fluxo de água e vapor.
Fluxo de ar e gases.
Submetidos ao:
Calor de um combustível.
FLUXO ESQUEMÁTICO DE ÁGUA E VAPOR
Água
Vapor
Gases de 
combustão Vapor super
Superaquecedor
Tubulão 
Sup.
Vapor Saturado
Condensado
Economizador
Chaminé
Paredes d’água Tubulão inferior
Feixe 
tubular
Fornalha
FLUXO ESQUEMÁTICO DE AR E GASES
Filtro de ar
Ventilador
Super
Vapor
Feixe 
tubular
Ventilador
Chaminé
Préaquecedor a gases 
de combustão
Fornalha
Préaquecedor 
a vapor
Condensado
Ar Gases
CALDEIRAS
VAPOR SATURADO:
Vapor obtido na vaporização normal da água. É um
vapor “úmido”, contendo pequenas gotículas devapor “úmido”, contendo pequenas gotículas de
água. Quando este tipo de vapor se condensa, cede
calor latente. É usado para aquecimento direto ou
indireto.
CALDEIRAS
VAPOR SUPERAQUECIDO:
Vapor resultante do fornecimento de calor (calor
sensível) ao vapor saturado, aumentando suasensível) ao vapor saturado, aumentando sua
temperatura provocando seu superaquecimento,
resultando em um vapor seco. É usado para
transferência de energia cinética, ou seja, para
geração de trabalho mecânico (turbinas).
CALDEIRAS
CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE
Calor sensível: É calor associado à mudança de
temperatura da água.temperatura da água.
Calor Latente:É o calor associado à mudança de fase
da água.
CALDEIRAS
 Mecanismos de transferência de calor (1):
 Condução
Método no qual o calor flui pelo contato direto,Método no qual o calor flui pelo contato direto,
molécula a molécula, do corpo. Ocorre
normalmente em corpos sólidos.
Nas caldeiras, a condução ocorre
no metal dos
tubos e dispositivos de troca térmica, onde o calor
flui da face de maior temperatura (em contato
com os gases quentes ou fornalha) para a de
menor temperatura (por onde circula a água).
CALDEIRAS
Transferência de calor por condução
CALDEIRAS
 Mecanismos de transferência de calor (2): 
 Convecção
Processo que consiste basicamente na transferênciaProcesso que consiste basicamente na transferência
de calor envolvendo corpos fluidos (líquidos ou
gases). A convecção é sinal de movimento,
podendo ser natural ou forçada. Nas caldeiras,
ocorre transferência de calor por convecção dos
gases quentes para as superfícies dos tubos e das
superfícies aquecidas dos tubos para a água.
CALDEIRAS
Transferência de calor por convecção
CALDEIRAS
 Mecanismos de transferência de calor (3):
 Radiação
Processo predominante em temperaturas maisProcesso predominante em temperaturas mais
elevadas (acima de 500ºC). O calor neste caso é
transmitido por meio de ondas eletromagnéticas.
Altamente dependente da diferença de
temperatura. Numa caldeira, ocorre transferência
por radiação do fogo para a área irradiada da
fornalha.
CALDEIRAS
Transferência de calor por radiação
CALDEIRAS
 CLASSIFICAÇÃO DE CALDEIRAS (1)
Quanto à localização relativa da água e dos gases:
- Flamotubular
- Aquatubular
CALDEIRAS
 CLASSIFICAÇÃO DE CALDEIRAS (2)
 Quanto à energia empregada:
- Elétrica- Elétrica
- A combustível sólido
- A combustível liquido
- A combustível gasoso
CALDEIRAS
 CLASSIFICAÇÃO DE CALDEIRAS (3)
 Quanto à Pressão:
- Alta (60 kg/cm2 ou mais)
- Média (22 a 39 Kg/cm2)
- Baixa (6 a 16 Kg/cm2)
CALDEIRAS
 Flamotubulares:
 Gases de combustão passam no interior de tubos 
ou serpentinas imersas em água;ou serpentinas imersas em água;
 Geram somente vapor saturado;
 Operam com baixas pressões.
CALDEIRAS
 Caldeiras Flamotubulares - o vapor é obtido por
aquecimento de um grande volume de água,
contida num reservatório por intermédio de gases
aquecidos produzidos por combustão e circulam
em tubos imersos no reservatório de água - aem tubos imersos no reservatório de água - a
técnica mais usada é a produção de vapor
saturado
Água
Água
GASES
CALDEIRA FLAMOTUBULAR CALDEIRA FLAMOTUBULAR
CALDEIRAS
Vantagens :
• custo de aquisição mais baixo;
• exigem pouca alvenaria;
• atendem bem a aumentos 
instantâneos de demanda de vapor.
Desvantagens:
• baixo rendimento térmico;
CALDEIRA FLAMOTUBULAR
• baixo rendimento térmico;
• partida lenta devido ao grande volume 
interno de água;
• limitação de pressão de operação 
(máx. 15 kgf/cm²);
• baixa taxa de vaporização (kg de 
vapor / m² . hora);
• capacidade de produção limitada;
• dificuldades para instalação de 
economizador, superaquecedor e pré-
aquecedor. 
CALDEIRAS
CALDEIRA FLAMOTUBULAR
CALDEIRAS
CALDEIRA FLAMOTUBULAR
CALDEIRAS
CALDEIRA FLAMOTUBULAR
CALDEIRAS
 CALDEIRA FLAMOTUBULAR Saída de Vapor
Queimador
Câmara de Retorno
Tubulão
Queimador
CALDEIRAS
CALDEIRA FLAMOTUBULAR FABRICAÇÃO AALBORG
CALDEIRAS
 CALDEIRA FLAMOTUBULAR EM CORTE:
CALDEIRAS
CALDEIRAS
 CALDEIRA FLAMOTUBULAR EM CORTE
CALDEIRAS
1. Cinzeiro 
2. Bomba de água
3. Grelha plana
4. Registro de purga
5. Parede interna
6. Fornalha imersa
7. Casco cilíndrico
8. Isolamento térmico (lã de rocha)
9. Tampa de inspeção
10. Tubos de gases
11. Válvula de segurança com alavanca
12. Coletor de fuligem
13. Chaminé
14. Duto de gases
15. Defletor de gases
CALDEIRA FLAMOTUBULAR
15. Defletor de gases
16. Coletor de gases
17. Tampas de limpeza
18. Manômetro com sifão
19. Válvula principal de vapor
20. Espelho superior
21. Visor de nível
22. Placa de identificação
23. Registro de alimentação de água
24. Válvula de retenção
25. Registro de vapor
26. Injetor de água a vapor
27. Espelho inferior
28. Câmara de água
29. Tampa de carga
30. Peneira de sucção
31. Porta do cinzeiro (regulador de ar)
CALDEIRAS
 CALDEIRA FLAMOTUBULAR:
CALDEIRAS
TUBOS DE CALDEIRA FLAMOTUBULAR
CALDEIRAS
Incrustação do lado de fora de tubagem (em contacto com a água) de uma caldeira 
Flamotubular
INCRUSTAÇÃO EXTERNA EM TUBO DE CALDEIRA FLAMOTUBULAR
CALDEIRAS
•AQUATUBULARES:
• Água nos tubos.
• Produz vapor superaquecido.
• Usadas em industrias de grande porte e termoelétricas.
• Operam em altas e médias pressões.
CALDEIRAS
•Caldeiras Aquatubulares
A água fica do lado de dentro dos tubos e os gases
de combustão do lado de fora. Neste caso as
incrustações reduzem a passagem de água e asincrustações reduzem a passagem de água e as
incrustações formadas são de difícil remoção
ÁGUA
Gases
Gases
CALDEIRAS
CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
 CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
Queimador
Conexão para 
válvulas de segurança
Entrada de 
homem 
do tubulão
CALDEIRA AQUATUBULAR
Invólucro
externo
Parede de fornalha
(parede de água) Soprador de
FuligemTijolos refratários do pisoIsolamento térmico
Tubos do super
aquecedor
Visores 
da fornalha
CALDEIRAS
CALDEIRA AQUATUBULAR COMPACTA:
CALDEIRAS
INTERIOR DE UMA CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
INCRUSTAÇÃO INTERNA EM TUBO DE CALDEIRA AQUATUBULAR
CALDEIRAS
CALDEIRAS
CALDEIRAS
 GANHOS DO TRATAMENTO DA ÁGUA (1)
 melhorar as trocas térmicas
 atrasar ou até evitar a necessidade de desincrustações
químicas e mecânicas
 reduzir os fenômenos de oxidação
 diminuir as perdas causadas pelas purgas de
desconcentração
 aumentar o título do vapor, limitando o arraste de
gotículas da superfície do plano d’água.
CALDEIRAS
CALDEIRAS ELÉTRICAS:
- Resistências imersas em água.
- Corrente elétrica encontra resistência e desprende- Corrente elétrica encontra resistência e desprende
calor (efeito Joule).
- Bastante usadas em saunas, hotéis e restaurantes.
- Aplicabilidade bastante reduzida no setor industrial.
- Energia limpa.
CALDEIRAS
 CALDEIRA ELÉTRICA
CALDEIRAS
CALDEIRA ELÉTRICA
CALDEIRAS
CALDEIRA ELÉTRICA
CALDEIRAS
 CALDEIRA A COMBUSTÍVEL SÓLIDO
 Usadas onde o combustível é abundante. Usadas onde o combustível é abundante.
 Exemplos: Caldeira a carvão e bagaço de cana.
 Geram grande quantidade de rejeitos.
CALDEIRAS
 CALDEIRA A COMBUSTÍVEL SÓLIDO
 Combustível pulverizado Combustível pulverizado
 Grelha
CALDEIRAS
CALDEIRA A COMBUSTÍVEL SÓLIDO
CALDEIRAS
 Queimador Para a Combustão de Finos de Carvão Mineral 
CALDEIRAS
 QUEIMADOR PARA FINOS DE CARVÃO EM CORTE
CALDEIRAS
 MODOS DE INJEÇÃO DE SÓLIDOS PULVERIZADOS EM CÂMARA DE 
COMBUSTÃO
(a) queima vertical; (b) queima frontal; (c) queima tangencial
CALDEIRAS
 CALDEIRA A COMBUSTÍVEL LÍQUIDO
 Trabalham com derivados de petróleo.
 Fácil transporte do combustível.
 Necessitam armazenamento, bombeamento, 
 aquecimento e pulverização
 Desvantagem: Corrosão e poluição atmosférica.
 São a maioria das caldeiras instaladas.
CALDEIRAS
 CALDEIRAS A GÁS
 Gás natural, GLP Gás natural, GLP
 Baixo nível de poluentes.
 Corrosão baixa.
CALDEIRAS
 PARTES DE UMA CALDEIRA (1)
- Tubulão Superior;
- Tubos de Circulação Ascendente (“Risers”);
- Tubos de Circulação Descendente 
(“Downcomers”);
- Tubulão Inferior;
CALDEIRAS
 PARTES DE UMA CALDEIRA (2)
- Fornalha;
- Superaquecedor;
- Pré-aquecedor de Ar;
- Economizador;
- Bomba de Circulação Forçada
CALDEIRAS
 TUBULÃO SUPERIOR
 Água e vapor na temperatura de saturação 
correspondente a pressão no mesmo.
 Parte superior da caldeira. Parte superior da caldeira.
 Recebe água de alimentação.
 Internos: Filtro de vapor e ciclones.
 Purga de superfície.
CALDEIRAS
Eliminadores 
corrugados
Placa de distribuição perfurada
Coletores
TUBULÃO SUPERIOR
CALDEIRAS
 TUBULÃO INFERIOR
 Na parte inferior da caldeira.
 Cheio d’água. Cheio d’água.
 Distribuir água aquecida e coletar sólidos de 
densidade elevada.
 Purga de fundo.
 Injeção de químicos.
CALDEIRAS
 FEIXE TUBULAR
 Feixe de tubos interligando tubulões.
 Tubos de descida (downcomer).
 Tubos de subida (Riser).
 Troca de calor por convecção.
 Feixes retos ou curvos.
 Uma ou mais passagens.
CALDEIRAS
 CIRCULAÇÃO DA ÁGUA
 Natural
 Diferença de densidade. Diferença de densidade.
 Forçada
 Introdução de uma bomba no circuito.
CALDEIRAS
 SUPERAQUECEDOR
 Aumentar o grau de superaquecimento do vapor. Aumentar o grau de superaquecimento do vapor.
 Visa aumentar a disponibilidade de energia contida
no vapor.
CALDEIRAS
 TIPOS DE SUPERAQUECEDOR
 Drenáveis
 Não Drenáveis
 Radiação
 Convecção
 Mistos
CALDEIRAS
 FATORES QUE INFLUENCIAM O SUPERAQUECIMENTO
 Excesso de ar.
 Posição dos maçaricos.
 Temperatura da água
 Fuligem nos tubos
CALDEIRAS
PRÉ-AQUECEDORES DE AR A GASES DE COMBUSTÃO
Elevam a temperatura do ar aproveitando o calor dos
gases que saem da caldeira.gases que saem da caldeira.
CALDEIRAS
 Tipos de pré-aquecedores de ar a gases de
combustão
 Tubulares
 Regenerativos
CALDEIRAS
Vapor d’água Saída dos gases
PRÉ-AQUECEDOR DE AR A VAPOR 
Tem a função de impedir que o ar chegue muito frio ao pré-aquecedor 
de ar a gases de combustão, ocasionando corrosão.
Pré-aquecedor a vapor
Pré-aquecedor a gás
CALDEIRAS
 PRÉ-AQUECEDOR DE ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
 A vapor.
 Usados principalmente quando esta água, na 
seqüência, irá trocar calor com os gases de seqüência, irá trocar calor com os gases de 
combustão.
 A gases de Combustão (Economizador).
 Usados para aumentar a eficiência da caldeira e 
evitar grandes diferenças de temperatura entre a 
água de alimentação e o tubulão.
CALDEIRAS
 FORNALHA
 Parte da Caldeira onde ocorre a combustão.
CALDEIRAS
 TIPOS DE FORNALHA
 Quanto A Disposição dos Queimadores.
- Queima Frontal
- Queima Tangencial- Queima Tangencial
- Queima Vertical
 Quanto a Pressão
- Positiva (Tiragem forçada).
- Negativa (Tiragem induzida).
CALDEIRAS
 DISPOSIÇÃO DOS QUEIMADORES
CALDEIRAS
 COMPONENTES DOS QUEIMADORES
 Registro: Regulam quantidade de ar dando forma a 
chama
 Maçarico: Tem a função de receber o combustível 
e atomizá-lo.
 Bloco Refratário: Ajudam a homogeneizar a mistura 
ar, combustível e vapor
CALDEIRAS
 REGISTROS
 Primário: Mistura no queimador (comprimento da
chama).
 Secundário: Mistura na fornalha (largura da
chama).
CALDEIRAS
 MAÇARICOS
 Quanto ao combustível
- Para óleo
- Para gás
- Misto
 Quanto a atomização
- A vapor
- A ar
- Mecânica
CALDEIRAS
Queimador para queima combinada (gás e óleo)
Registro de ar
Piloto
Cone 
(bocal)
Bloco 
refratário
Ar secundário
Ar primário
CALDEIRAS
BICOS DE QUEIMADORES (MANIFOLD)
CALDEIRAS
 ATOMIZAÇÃO
 Mecânica: Requer alta pressão e baixa viscosidade.
 A vapor: Requer vapor superaquecido e pressão A vapor: Requer vapor superaquecido e pressão
superior a do óleo.
 A Ar: É usado para combustíveis de baixa viscosidade.
CALDEIRAS
MAÇARICO A ÓLEO COM ATOMIZAÇÃO A VAPOR
Óleo
Bico atomizador
Vapor
Ângulo de 
atomização
Câmara de
mistura
Orifício do vapor
Orifício do óleo
Vapor
Óleo
CALDEIRAS
 ATOMIZAÇÃO COM AR
CALDEIRAS
 BLOCO REFRATÁRIO
 Manter a mistura homogênea
 Manter temperatura Manter temperatura
 Dar forma a chama
- O posicionamento errado da lança do queimador
em relação ao bloco refratário leva ao
gotejamento e acumulo de óleo não queimado na
fornalha.
CALDEIRAS
BLOCO REFRATÁRIO (ÂNGULO DA CHAMA)BLOCO REFRATÁRIO (ÂNGULO DA CHAMA)
Conjunto Das Partes De Uma Caldeira Partes De Uma Caldeira
CALDEIRAS
DISPOSITIVOS DE CONTROLEDISPOSITIVOS DE CONTROLE
CALDEIRAS
 DISPOSITIVOS DE ALIMENTAÇÃO
 INJETORES
- Usados em instalações de pequeno porte- Usados em instalações de pequeno porte
 BOMBAS
- Centrifugas de múltiplos estágios
- Alta pressão de descarga
- Recalque de um tanque com pressão positiva
CALDEIRAS
 VISORES DE NÍVEL
 NR-13 não permite operação sem visores
 São Dispositivos Redundantes
 São Montados com Válvulas de Bloqueio e Dreno
CALDEIRAS
VISOR DE NÍVEL
CALDEIRAS
 CONTROLE DE NÍVEL
 Atua na vazão de alimentação de água para a
caldeiracaldeira
 Tipos de Controle:
- Bóia
- Eletrodos
- Controladores
CALDEIRAS
 CONTROLE DE NÍVEL
CALDEIRAS
 INDICADORES DE PRESSÃO
 NR-13 não permite a operação sem instrumento que
indique a pressão de operação.
 PMTP (Pressão máxima de trabalho Permitida) é
função do projeto. Também chamada de PMTA
(Pressão máxima de trabalho admitida).
CALDEIRAS
 MANÔMETRO
CALDEIRAS
 VÁLVULAS DE SEGURANÇA (PSV)
 Calibradas para abrir a uma pressão igual ou
inferior a PMTP).
 Normalmente existem duas por caldeira.
- Tubulão
- Superaquecedor
 Abrem numa seqüência determinada
CALDEIRAS
 VÁVULA DE SEGURANÇA
CALDEIRAS
INTERTRAVAMENTO
Dispositivos destinados a proteger a caldeira e o
sistema em caso de alguma anormalidade.
Atuam normalmente apagando a caldeira.Atuam normalmente apagando a caldeira.
Utilizam elementos sensores (pressostatos, termostatos
etc...) e reles.
Elemento final de proteção são as válvulas de
combustível.
CALDEIRAS
 VÁLVULAS OPERADAS POR INTERTRAVAMENTO
CALDEIRAS
 DETETORES DE CHAMA (FOTOCÉLULA)
 Dispositivos sensibilizados pela luz da chama do
queimador.queimador.
 Na falta de chama. desencadeia uma série de
operações automaticamente, visando a segurança
da caldeira.
Ex: Fecha válvula de combustível para o queimador.
CALDEIRAS
 ANALISADORES
 Tendência: Analisadores em linha.
 Exemplos de analisadores:
- O2 – excesso de ar nos gases de combustão (teste
de orsat).
- CO – Gases de combustão
- CO²- Gases de combustão
- pH – água da caldeira.
- Condutividade – água da caldeira.
- Sílica – água da caldeira.
CALDEIRAS
 PILOTO
 Dispositivos usados para o acendimento do
queimador principal.
 Funcionam com gás combustível ou GLP.
 Como fonte de ignição (ignitor), são usados
eletrodos, produzindo um arco voltaico.
CALDEIRAS
QUEIMADOR PILOTO
Ignição com eletrodos
CALDEIRAS
 DESAERADORES
 Dupla função:
- Aquecer a água
- Remover gases dissolvidos (Co2 e O2)- Remover gases dissolvidos (Co2 e O2)
 Funcionamento:
- A água é pulverizada para quebrar sua tensão
superficial e aquecida através da passagem de vapor
em contra corrente, liberando os gases dissolvidos que
são arrastados para a atmosfera pelo vapor.
CALDEIRAS
 DESAERAÇÃO MECÂNICA DA ÁGUA
CALDEIRAS
CALDEIRAS
CALDEIRAS
 SISTEMA DE ÓLEO
 Constituído por:
- TQ de Óleo
- Permutador
- Bomba
CALDEIRAS
 TANQUE DE ÓLEO
 Conforme o tipo de óleo, necessita aquecimento
para manter viscosidade.
 Cuidados:
- Evitar arraste de água ou temperatura acima de
100ºC (pode espumar).
- Evitar temperatura acima de 180ºC. Forma sulfeto
de ferro que em contato com ar (quando TQ
esvaziado) pode entrar em combustão.
CALDEIRAS
 PERMUTADORES
DE ÓLEO
 Usados para acertar a temperatura do óleo em
função da viscosidade necessária no queimador.
 A viscosidade ideal é informada pelo fabricante do A viscosidade ideal é informada pelo fabricante do
óleo.
 Utiliza-se gráfico e analise de laboratório para atingir
esta viscosidade.
 O fluido de aquecimento do óleo no permutador é
o próprio vapor
CALDEIRAS
 BOMBAS DE ÓLEO
 Usadas para manter o suprimento para os
maçaricos.
 Normalmente existe um conjunto motor bomba de
reserva .
 Circuito fechado com controle de pressão através
do retorno para tanque ou sucção da bomba.
CALDEIRAS
 FLUXOGRAMA DO SISTEMA DE ÓLEO
CALDEIRAS
 SOPRADORES DE FULIGEM
 Função: Remover fuligem depositada nos tubos.
 Tubo perfurado conectado a rede de vapor. Tubo perfurado conectado a rede de vapor.
 Tipos:
 Fixos (rotação).
 Retrateis (rotação e deslocamento longitudinal).
CALDEIRAS
 SOPRADORES DE FULIGEM
RetrateisRetrateis FixosFixos
CALDEIRAS
 VÁLVULAS E ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÃO
 Válvulas de bloqueio.
 Válvulas de Controle.
 Válvulas motorizadas.
-Tubulão
- Superaquecedor
- Saída
 Purgadores
 Juntas de expansão
CALDEIRAS
 VÁLVULAS DE BLOQUEIO
GLOBO GAVETA RETENÇÃO
CALDEIRAS
 PURGADORES
 Finalidade:
 Eliminar condensado.
 Importância: Importância:
 Não funcionamento: Provocam acumulo de
condensado e martelo hidráulico (golpe de aríete).
 Passagem direta: Perda de rendimento (maior troca
térmica ocorre quando há mudança de estado).
CALDEIRAS
 PURGADOR TERMODINÂMICO
PURGADOR TERMODINÂMICO EM PARTES
CALDEIRAS
CALDEIRAS
 PURGADOR DE BOIA
CALDEIRAS
 FILTROS
 Finalidade: Reter impurezas.
 Uso: Principalmente em linhas de óleo e
condensado.
CALDEIRAS
 FILTROS
CALDEIRAS
 JUNTAS DE EXPANSÃO (1)
 Finalidade: Absorver total ou parcialmente as Finalidade: Absorver total ou parcialmente as
dilatações térmicas das tubulações.
CALDEIRAS
 JUNTAS DE EXPANSÃO (2)
CALDEIRAS
 JUNTAS DE EXPANSÃO (3)
CALDEIRAS
 JUNTAS DE EXPANSÃO (4)
CALDEIRAS
 TUBULAÇÕES
 As linhas devem ser:
 De materiais e diâmetros diferentes; conforme material
transportado(inox para produtos químicos).
 Isoladas para evitar perda de calor (água de Isoladas para evitar perda de calor (água de
alimentação, óleo combustível, condensado).
 Aquecidas para manter temperatura (óleo).
 Com curvas de dilatação e purgadores para evitar
golpes de aríete (vapor).
 Identificadas no limite de bateria.
CALDEIRAS
 TIRAGEM E PRESSÃO NA FORNALHA
 Fluxo de ar e gases através da caldeira. Fluxo de ar e gases através da caldeira.
 Diferença de pressão entre fornalha e chaminé.
CALDEIRAS
 TIPOS DE TIRAGEM
 Natural (levemente negativa).
 Forçada (pressão positiva).
 Induzida (pressão negativa).
 Balanceada (levemente negativa).
CALDEIRAS
 CHAMINÉ
 Responsável pela tiragem natural
Diferença de pressão entre a base e o topo da
chaminé em função da diferença de temperaturachaminé em função da diferença de temperatura
dos gases.
 Pode ser usada por uma ou mais caldeiras.
 Deve ser evitado temperaturas abaixo do ponto de
orvalho (formação de ácido).
CALDEIRAS
 VENTILADORES – EXAUSTORES
 Projetados para vencer a perda de carga e
proporcionar a tiragem.proporcionar a tiragem.
 Devem ser duplos ou com acionadores diferentes.
CALDEIRAS
 ISOLAMENTO
 Finalidade:
 Fechar o circuito dos gases de combustão, Fechar o circuito dos gases de combustão,
proporcionar a orientação dos gases através das
superfícies de aquecimento, isolar o meio ambiente
das alta temperaturas.
CALDEIRAS
 ISOLAMENTOS
CALDEIRAS
 TRANSFERÊNCIA DE CALOR NA CALDEIRA
 Numa caldeira ocorre os três processos:
 Condução: do tubo para água ou para o vapor.
 Convecção: dos gases para os tubos. Convecção: dos gases para os tubos.
 Radiação: da chama para os tubos
 A Transferência de Calor é necessária para:
 Aquecer e vaporizar a água.
 Superaquecer o vapor.
CALDEIRAS
 FATORES QUE INFLUENCIAM NA TROCA DE CALOR
 Temperatura da chama e dos gases
 Turbulência e choque dos gases com os tubos.
 Acumulação de fuligem fora do tubo.
 Condutibilidade térmica do material.
 Incrustações no interior do tubo.
 Turbulência da água e do vapor no interior do tubo.
CALDEIRAS
 MATERIAL DOS TUBOS
 Tubos de paredes d’água podem ser de aço
carbono (baixo custo).
 Tubos do superaquecedor devem ser de aço liga
(alto custo).
CALDEIRAS
 PROPRIEDADES DOS COMBUSTÍVEIS
 Combustíveis Líquidos:
 Viscosidade
 Densidade
 Ponto de fulgor
 Vanádio e sódio
 Água e sedimentos
CALDEIRAS
 PONTO DE FULGOR
 A menor temperatura na qual um produto é
vaporizado, em quantidade suficiente para formar
com o ar uma mistura capaz de se inflamarcom o ar uma mistura capaz de se inflamar
momentaneamente, quando se incide uma chama
sobre a mesma.
 Determina condições seguras de armazenamento e
operação do óleo.
CALDEIRAS
 COMBUSTÍVEIS GASOSOS
 Vantagens:
 Queima com baixo excesso de ar. Queima com baixo excesso de ar.
 Sem fumaça.
 Baixo ou nulo teor de enxofre.
CALDEIRAS
 CUIDADOS COM O GÁS
 inodoro, incolor, inflamável e asfixiante quando
aspirado em altas concentrações
 Odorização:
 Adição de compostos a base de enxofre para
facilitar identificação de vazamentos.
CALDEIRAS
 EFICIÊNCIA DA COMBUSTÃO
 Excesso de ar
 Atomização do combustível
 Aspecto dos gases na saída da chaminé
 Preaquecimento do ar
 Preaquecimento do óleo (viscosidade certa)
 Controle da tiragem
CALDEIRAS
 INFLAMABILIDADE DE GASES
 Limite inferior
 A menor concentração de gás ou de vapor
combustível em ar ou em oxigênio que conseguecombustível em ar ou em oxigênio que consegue
estabelecer uma combustão auto-sustentada.
 Limite superior
A maior concentração de gás ou de vapor
combustível que consegue manter a combustão,
sem a contribuição de uma fonte externa de calor.
Partida e Parada
CALDEIRAS
CALDEIRAS
 PARTIDA DA CALDEIRA
1. Inspeção
2. Teste pneumático
3 Enchimento
4 Teste hidrostático4 Teste hidrostático
5 Secagem do refratário e fervura química.
6 Pressurização e Cuidados
7 Teste das PSV
8 Colocação em linha
CALDEIRAS
 INSPEÇÃO
 Mancais, caixas de redução e válvulas.
 Internos do tubulão e tubos.
 Interior da fornalha.
 Ventiladores e bombas. Ventiladores e bombas.
 Drenos e vents.
 Dampers.
 Bocas de visita.
 Alarmes.
 Instrumentos.
 Comandos.
CALDEIRAS
 TESTE PNEUMÁTICO
 Detectar vazamentos na parte de ar e gases.
 Ventilador operando. Ventilador operando.
 Método da espuma de sabão.
CALDEIRAS
 ENCHIMENTO
 Qualidade da água próxima daquela usada em
serviço normal.serviço normal.
 Usar preferencialmente água fria
CALDEIRAS
 TESTE HIDROSTÁTICO
 Finalidade: 
- Detectar vazamentos na parte de água.
 Deve ser feito sempre que a caldeira volte de
manutenção.
CALDEIRAS
 SECAGEM DO REFRATÁRIO
 Finalidade:
 Remover a umidade do refratário.
 Deve ser feito com aquecimento lento e gradativo
da fornalha, nível normal, vents abertos e válvula de
partida do tubulão abertos.
 O tempo de secagem depende de analise.
CALDEIRAS
 PRESSURIZAÇÃO E CUIDADOS
 Combustível com baixo teor de enxofre.
 Nível do tubulão normal ou um pouco abaixo. Nível do tubulão normal ou um pouco abaixo.
 Manter fluxo no superaquecedor ou 
superaquecedor cheio.
 Seguir gradiente de pressurização.
CALDEIRAS
 TESTE DAS VÁLVULAS
DE SEGURANÇA
 Finalidade:
- Garantir que as válvulas abram a pressões pré- Garantir que as válvulas abram a pressões pré
determinadas.
CALDEIRAS
 COLOCAÇÃO DA CALDEIRA EM LINHA
 Pré-aquecimento da linha de saída.
 Acender queimadores necessários a operação
normal.
 Abrir válvula de saída a medida que se fecha a
válvula de partida do superaquecedor.
 Automatizar controles.
CALDEIRAS
 Parada Da Caldeira (1)
1. Fazer ramonagem.
2. Reduzir carga da caldeira.2. Reduzir carga da caldeira.
3. Apagar caldeira. 
4. Fechar válvula de saída.
5 Abafar caldeira
CALDEIRAS
 Parada Da Caldeira (2)
6. Abrir vents
7. Drenar a caldeira.
8. Remover maçaricos
9. Bloquear e raquetear as linhas
10. Abrir bocas de visita.
Regulagem e Controle
CALDEIRASCALDEIRAS
Regulagem e Controle
CALDEIRAS
 CONTROLE DE TEMPERATURA
 Objetivo: 
- Valor constante de temperatura do vapor na saída 
da caldeira.da caldeira.
 Tipos de Controle
- Pelo Lado Vapor: Injeção de água ou vapor 
saturado
- Pelo Lado dos Gases: Desvios dos Gases e Posição 
dos Maçaricos
CALDEIRAS
 Fatores que afetam o grau de superaquecimento
 Excesso de ar
 Temperatura de água de alimentação
 Tipo de combustível
 Posição dos maçaricos
 Fuligem nos tubos
CALDEIRAS
 CONTROLE DE PRESSÃO OU VAZÃO DE VAPOR
 Alguns sistemas podem operar controlando a 
pressão do vapor ou a vazão na saída da caldeira.
 Prioridade de resposta.
CALDEIRAS
 CONTROLE DE NÍVEL (1)
 O controle de nível pode ser de um elemento, para
caldeiras menores.caldeiras menores.
 Pode ser de dois ou três elementos para caldeiras
maiores.
 O controle a três elementos considera o nível no
tubulão, a vazão de vapor e a vazão de água. Este
controle permite uma antecipação no controle de
nível.
CALDEIRAS
 CONTROLE DE NÍVEL (2)
VAZÃO DE VAPOR
NÍVEL DO TUBULÃO
VAZÃO DE ÁGUA
CALDEIRAS
 VISOR DE NÍVEL
A NR 13 PROIBE CALDEIRAS OPERAREM SEM VISOR DE NÍVEL
CALDEIRAS
 PRINCIPAIS POLUENTES NAS CALDEIRAS
CALDEIRAS
• Partículas Sólidas ou Material Particulado
• Fumaça
• Fuligem• Fuligem
• Fuligem ácida
• Cinzas
CALDEIRAS
CALDEIRAS
CALDEIRAS
 PARTICULADOS - LEIS AMBIENTAIS
- A resolução nº. 8 do CONAMA fixa como limite
máximo de Densidade Colorimétrica 20%,
equivalente a Escala de Ringelmann nº1, exceto naequivalente a Escala de Ringelmann nº1, exceto na
operação de ramonagem e partida do
equipamento.
- A resolução nº. 8 do Conselho Nacional do Meio
Ambiente fixa como limite máximo de partículas
totais 350 gramas por milhão de quilocalorias (para
óleo combustível) e 1500 gramas por milhão de
quilocaloria (para carvão mineral).
CALDEIRAS
 MONÓXIDO DE CARBONO - LEIS AMBIENTAIS
- A Secretaria Estadual de Meio Ambiente fixa limites
para os casos de queima incompleta (Monóxido depara os casos de queima incompleta (Monóxido de
Carbono - CO) em 9 ppm de concentração média
em intervalo de 8 horas.
CALDEIRAS
 TEMPERATURA DOS GASES NA SAÍDA DA CHAMINÉ
 Esta temperatura deve ser mantida o mais baixo
possível buscando melhorar o rendimento da caldeirapossível buscando melhorar o rendimento da caldeira
e a diminuição do efeito estufa na atmosfera.
CALDEIRAS
 RESFRIAMENTO DA PURGA
 Toda água devolvida ao esgoto, em uma industria
em que não haja tratamento de efluentes, deve ter
uma temperatura próxima da temperatura naturaluma temperatura próxima da temperatura natural
do ponto de deságüe para evitar a poluição térmica
do curso d’água receptor.
 Lei
- A Secretaria Estadual de Meio Ambiente fixa como
limite máximo de temperatura de 30º a 40ºC
conforme a classificação do curso d’água.
CALDEIRAS
 DRENAGEM DAS LINHAS DE COMBUSTÍVEL
 O produto desta drenagem deve ser recolhido e
não lançado diretamente ao esgoto pluvial.
Algumas industrias possuem um sistema de esgotoAlgumas industrias possuem um sistema de esgoto
oleoso que sofre tratamento antes do descarte.
 Lei
- Aquelas que não o possuem deve
obrigatoriamente instalar Caixa Separadora de
Óleo normatizadas pela SEMA.
CALDEIRAS
 LEGISLAÇÕES AMBIENTAIS
 A resolução do CONAMA Nº. 8 de 06/12/90 estabelece,
limites máximos para emissão de poluentes no ar.
 É importante lembrar que as legislações estaduais e É importante lembrar que as legislações estaduais e
municipais podem ser mais restritivas nunca mais
brandas que a federal.
 O Banco Mundial estabelece seus próprios padrões a
serem respeitados para fins de obtenção de
financiamento.
CALDEIRAS
 FALHAS DE OPERAÇÃO (1)
 Causas:
 Falha do equipamento (desgaste).
 Falha da fonte de alimentação. Falha da fonte de alimentação.
 Perda do controle.
 Consumo além do previsto.
 Falha de automatismo.
 Liberações.
 Falha humana (desconhecimento).
CALDEIRAS
 FALHAS DE OPERAÇÃO (2)
 Como evitar falhas:
 Equipamentos prioritários redundantes Equipamentos prioritários redundantes
 Acionadores de fontes diferentes (motores e
turbinas)
 Alimentação elétrica de fontes diferentes
 Válvulas de controle operadas do painel ou do
local
 Alarmes preventivos.
CALDEIRAS
 FALHAS DE OPERAÇÃO (3)
 Câmaras de vídeo
 Varias caldeiras para distribuição de carga.
 Válvulas motorizadas para cortar consumidores não Válvulas motorizadas para cortar consumidores não
prioritários.
 Combustíveis diferentes.
 Teste automatismo.
 Manutenção preventiva.
 Planejamento de liberações.
 Treinamento.
CALDEIRAS
 ROTEIRO DE VISTORIAS DIÁRIAS (1)
 Verificar se os equipamentos na reserva estão prontos
para operar (Chave de comando).
 Verificar se os equipamentos em manutenção estão
corretamente bloqueados e etiquetados
 Verificar a ocorrência de vazamentos, ruídos estranhos
e vibração fora do normal (Etiquetar vazamentos).
CALDEIRAS
 ROTEIRO DE VISTORIAS DIÁRIAS (2)
 Verificar se indicadores locais e remotos não
apresentam valores discrepantes.
 Verificar indicadores de nível a intervalos regulares.
 Observar chama dos queimadores (incidência sobre
tubos).
 Testar equipamentos na reserva conforme programa
de rotinas.
CALDEIRAS
 ROTEIRO DE VISTORIAS DIÁRIAS (3)
 Fazer leitura dos indicadores a intervalos regulares.
 Fazer ramonagem uma vez por turno. Fazer ramonagem uma vez por turno.
 Operar purga e dosagem de produtos químicos
conforme resultado das analises.
 Verificar nível de lubrificante dos equipamentos
rotativos.
CALDEIRAS
 ROTEIRO DE VISTORIAS DIÁRIAS (4)
 Verificar se existem queimadores na reserva prontos
para operação.
 Verificar se existem variáveis com valores fora do
habitual que possam indicar alguma anormalidade.
 Verificar funcionamento dos purgadores.
CALDEIRAS
Fonte: Combustão e Combustíveis Industriais – Esso Brasileira de Petróleo S.A.
CALDEIRAS
 SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA (1)
 Nível alto
- Arraste para o coletor geral de vapor.
 Nível Baixo (desaparece do visor)
- Superaquecimento nos tubos.
 Nunca realimentar com água fria, poderá explodir.
CALDEIRAS
 SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA (2)
 Rompimento dos tubos.
 Percebida por fumaça branca na chaminé e vazão Percebida por fumaça branca na chaminé e vazão
de água maior que a vazão de vapor.
 Pode causar danos aos tubos adjacentes por
incidência do jato de vapor.
CALDEIRAS
 SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA (3)
 Explosão na Fornalha.
Ignição espontânea dos gases acumulados na
fornalha.fornalha.
 Causas:
Combustão incompleta, parada dos ventiladores,
formação de coque, atomização deficiente, falhas
de ignição, vazamentos de combustível, entre outras.
CALDEIRAS
 SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA (4)
 Maneiras de minimizar possibilidade de
explosão
na fornalha:
 Reduzir o combustível em vez de aumentar o ar de
uma fornalha que esteja fumaçeando.uma fornalha que esteja fumaçeando.
 Não tentar acender um queimador com a chama
de outro.
 Não by-passar a purga da fornalha.
 Manter chama normal no queimador.
CALDEIRAS
 SOPRAGEM
 Linhas novas de vapor.
 Vapor a alta velocidade para arrastar sujeira do
interior das linhas.
 Vapor escuro no início e claro quando as linhas
estiverem limpas.
CALDEIRAS
 HIBERNAÇÃO
 Evitar a corrosão em caldeiras que devam ficar por
longos períodos fora de operação.
 Pressurização da caldeira com gás inerte.
 Adição de hidrazina na água da caldeira
completamente cheia.
 Do lado dos gases: fechamento com lonas plásticas
e distribuição de cal virgem em diversos pontos.
CALDEIRAS
 MANUTENÇÃO PREVENTIVA E INSPEÇÕES
 Manutenção preventiva.
 Aumentar eficiência e durabilidade. Aumentar eficiência e durabilidade.
 Manuais detalham programas de manutenção
necessários.
 NR-13 define períodos mínimos de inspeções.
CALDEIRAS
 VÁLVULAS DE SEGURANÇA
 Inspeção e regulagem anual.
 Normalmente a sede precisa ser retificada e polida.
CALDEIRAS
 QUEIMADORES
 Problemas: Oxidação dos furos abrasão e
desgaste.desgaste.
 Cuidados: Não usar materiais abrasivos na limpeza
pois a mínima mudança no perfil dos furos causam
perdas significativas.
Riscos de Explosões em 
Caldeiras
CALDEIRASCALDEIRAS
Caldeiras
CALDEIRAS
 IMPORTÂNCIA DE RECONHECER O RISCO DE EXPLOSÃO
EM CALDEIRAS
 Por se encontrar presente durante todo o tempo de
operação.
 Em razão da violência com que as explosões se
manifestam.manifestam.
 Por envolver não só o pessoal de operação, como
também os que trabalham na proximidade, a
comunidade e a clientela.
 Por que sua prevenção deve ser considerada em todas
as fases: projeto, fabricação, operação, manutenção,
etc.
CALDEIRAS
 ORIGEM DOS RISCOS
 Diminuição de resistência, que pode ser decorrente do
superaquecimento ou da modificação da estrutura do
material.material.
 Diminuição da espessura, que pode advir da corrosão
ou da erosão.
 Aumento da pressão que pode ser decorrente de
falhas diversas, operacionais ou não.
CALDEIRAS
 CAUSAS DE EXPLOSÕES LADO ÁGUA
 Superaquecimento
 Choque térmico
 Defeitos de mandrilagem
 Falhas em juntas soldadas
 Mudança na estrutura metalúrgica
 Corrosão
 Elevação da pressão
CALDEIRAS
 EXPLOSÕES NO LADO DOS GASES
 Acontecem na condição em que a fornalha se
encontra inundada com a mistura combustível-
comburente. Causada pela perda momentânea dacomburente. Causada pela perda momentânea da
chama; com isto a atmosfera da fornalha será
enriquecida com a mistura e a explosão ocorrerá,
deflagrada pelo sistema de ignição ou por partes
incandescentes da fornalha ou ainda a chama de
outro queimador que tenha permanecido aceso
CALDEIRAS
 RISCOS DE ACIDENTES PESSOAIS:
 Choques elétricos
 Queimaduras Queimaduras
 Quedas
 RISCOS A SAÚDE:
 Condições ergonômicas não condizentes;
 Ruído;
 Desconforto térmico
CALDEIRAS
 Desconforto térmico
 Exposição dos olhos a radiação infravermelha
 Fumaças, gases e vapores.
 Riscos inerentes ao manuseio, armazenagem e
processamento do combustível.
CALDEIRAS
 PREVENÇÃO:
 Os riscos de acidentes na operação de caldeiras são Os riscos de acidentes na operação de caldeiras são
controláveis pela prática da técnica correta em todas
fases:
Projeto, construção, inspeção de qualidade,
operação, manutenção e inspeção.
CALDEIRAS
 CALDEIRA EM PERFEITO ESTADO
CALDEIRAS
 CUIDADO ELAS PODEM EXPLODIR
REATORES
neto.taveira@terra.com.br
Cel: (71) 9195-9313
2011
REATORES
 DEFINIÇÃO (1)
 Reator é um equipamento onde ocorre uma ou Reator é um equipamento onde ocorre uma ou
mais reações químicas entre duas ou mais
substâncias. Em geral em grandes quantidades
REATORES
 DEFINIÇÃO (2)
 O Reator é um equipamento onde ocorrem as O Reator é um equipamento onde ocorrem as
transformações físico-químicas, ou seja, as reações
químicas, acompanhadas dos efeitos de
transferência de massa e calor.
REATORES
 REAÇÃO QUÍMICA (1)
 Chama-se de reação química a operação pela Chama-se de reação química a operação pela
qual uma ou mais substâncias, submetidas a
condições apropriadas, sofrem modificações,
originando novas substâncias.
REATORES
 REAÇÃO QUÍMICA (2)
 É um fenômeno onde os átomos permanecem
praticamente intactos. No máximo, perdem ou
ganham um ou mais elétrons na camada eletrônica
mais externa. Apenas, as moléculas sãomais externa. Apenas, as moléculas são
desmontadas e, aproveitando-se os mesmos
átomos, montam-se novas moléculas.
 EX: A síntese de amônia ocorre quando as moléculas de
nitrogênio e hidrogênio, denominadas de reagentes,
encontram-se, reagem e se transformam no gás de amônia,
denominado de produto.
N² + 3 H² ==> 2 NH³
REATORES
••Industrialmente,Industrialmente, osos reatoresreatores ququíímicosmicos podempodem serser dede
vvááriosrios formatos,formatos, dimensõesdimensões ee materiais,materiais,
dependendodependendo dasdas condicondiççõesões emem queque aa conversãoconversão
ququíímicamica sese realizarealiza ee osos reagentesreagentes emem excessoexcessoququíímicamica sese realizarealiza ee osos reagentesreagentes emem excessoexcesso
podempodem ouou nãonão retornarretornar aoao processo,processo, formandoformando oo
recicloreciclo;; podepode haverhaver catalisadorcatalisador ouou nãonão;; oo
catalisadorcatalisador podepode estarestar emem leitoleito fixofixo ouou emem leitoleito
fluidofluido..
REATORES
••PorPor questãoquestão dede rendimento,rendimento, geralmentegeralmente éé desejdesejáávelvel
que,que, nasnas reareaççõesões ququíímicasmicas realizadasrealizadas emem condicondiççõesões
industriais,industriais, umum ouou maismais reagentesreagentes estejamestejam emem
excessoexcesso relativamenterelativamente ààss quantidadesquantidades teteóóricasricasexcessoexcesso relativamenterelativamente ààss quantidadesquantidades teteóóricasricas
previstasprevistas pelaspelas equaequaççõesões ququíímicasmicas ee osos produtosprodutos
encerrarãoencerrarão algunsalguns dosdos reagentesreagentes nãonão consumidos,consumidos,
aoao ladolado dosdos compostoscompostos formadosformados nana reareaççãoão..
REATORES
(a)- Encamisado (b)- serpentina (c)- trocador interno (d)- trocador externo 
(e)- condensador de refluxo (f)- aquecedor externo.
REATORES
•• AsAs quantidadesquantidades máximasmáximas dosdos produtosprodutos formadosformados serãoserão
determinadasdeterminadas pelapela quantidadequantidade dodo REAGENTEREAGENTE--
LIMITE,LIMITE, queque éé aqueleaquele queque nãonão sese encontraencontra emem excessoexcessoLIMITE,LIMITE, queque éé aqueleaquele queque nãonão sese encontraencontra emem excessoexcesso
relativamenterelativamente aa qualquerqualquer outrooutro dodo processoprocesso;; esteeste
reagentereagente serveserve comocomo basebase parapara oo cálculocálculo dodo excessoexcesso
dosdos demaisdemais..
REATORES
 REATOR E SUAS ALIMENTAÇÕES
REATORES
 TIPOS DE PROCESSOS EM REATORES
 Descontínuo ou Batelada
 Contínuo ou Mistura Contínuo ou Mistura
 Semi Batelada ou Semi Continuo
REATORES
(a) REATOR DE BATELADA; (b) REATOR CONTÍNUO; (c), (d) (e) VÁRIAS FORMAS DO REATOR SEMI- BATELADA 
REATORES
 VARIAÇÃO DO VOLUME E COMPOSIÇÃO
REATORES
 TIPOS DE REATOR (FOCO NAS REAÇÕES HOMOGÊNEAS)
 Reator descontínuo ou batelada;
 Reator Contínuo ou de misturaReator Contínuo ou de mistura
 Reator Tubular;
REATORES
 REATOR DESCONTÍNUO (BATELADA) (1)
 DEFINIÇÃO
• É um vaso com agitação mecânica no qual
todos os
reagentes são introduzidos no reator uma única vez,reagentes são introduzidos no reator uma única vez,
sendo misturados, reagem entre si e após um tempo,
os produtos obtidos são descarregados.
• Em inglês é conhecido como Batch Reactor
REATORES
 REATOR DESCONTÍNUO (BATELADA) (2)
 Reatores batelada são usualmente vasos cilíndricos
e a orientação usualmente é vertical.
 São mais fáceis de serem fabricados e limpos e os
custos de construção para unidades de alta
pressão são consideravelmente menores do que
configurações alternativas.
REATORES
 REATOR DESCONTÍNUO (BATELADA) (3)
 Devido aos efeitos de energia envolvidos na
reação, é usualmente necessário empregar um
trocador de calor externo e/ou jaquetas outrocador de calor externo e/ou jaquetas ou
serpentinas externas ou internas.
 A agitação pode ser conseguida por agitadores
de vários tipos ou por circulação através de
bomba.
REATORES
 REATOR DESCONTÍNUO (BATELADA) (4)
 Neste reator, um dos reagentes é introduzido no
sistema reacional antes de iniciar a reação. O outro
reagente é introduzido enquanto a reação química
está ocorrendo. Após a reação, se faz oestá ocorrendo. Após a reação, se faz o
descarregamento do produto.
REATORES
 REATOR DESCONTÍNUO (BATELADA) (5)
 Vantagem:
- Quando a capacidade de produção é baixa,
processos baseados em reatores batelada terãoprocessos baseados em reatores batelada terão
usualmente, menor investimento de capital do que
os chamados processos contínuos.
 Desvantagem:
- altos custos de manipulação de materiais
envolvidos no preenchimento, esvaziamento e
limpeza do reator.
REATORES
 REATOR DESCONTÍNUO (BATELADA) (6)
REATORES
 REATOR DE MISTURA (CONTÍNUO)
 DEFINIÇÃO
 É um vaso, agitado com escoamento contínuo e
sem acúmulo de reagentes ou produtos e é
operado de acordo com as seguintes
características:características:
- Composição uniforme dentro do reator;
- Composição de saída igual à composição do
interior do reator
- A taxa de reação é a mesma em todo reator.
REATORES
 REATOR DE MISTURA OU CONTÍNUO (1)
 Utilizado principalmente para reações em fase
líquida quando apreciável tempo de residência são
requeridos.requeridos.
 Em inglês é conhecido como Continuous Stirred
Reactor (CSTR)
REATORES
 REATOR DE MISTURA OU CONTÍNUO (2)
 Vantagens:
 São preferíveis aos reatores batelada, quando a São preferíveis aos reatores batelada, quando a
capacidade de processamento requerida é grande.
Apesar do investimento de capital necessário ser
maior, os custos operacionais por unidade de produto
são bem menores.
 Facilidade do controle de qualidade dos produtos
devido ao controle automático do processo.
REATORES
 REATOR SEMI CONTÍNUO OU SEMI BATELADA
 Muito similar ao reator em batelada. Pode ser
operar de diversas maneiras, como por exemplo
carregar algum dos reagentes dentro do tanque ecarregar algum dos reagentes dentro do tanque e
então alimentar o material remanescente
gradualmente.
 É vantajoso quando grandes efeitos de
transferência de calor acompanham a reação.
REATORES
 Reator com Jaqueta
REATORES
 Reator com Serpentina
REATORES
 REATOR TUBULAR
 DEFINIÇÃO:
• É um tubo sem agitação no qual as partículas• É um tubo sem agitação no qual as partículas
escoam com a mesma velocidade na direção do
fluxo.
• Em inglês é conhecido como Plug Flow Reactor
(PFR)
REATORES
 Reator Tubular (PFR)
casco com tubos preenchidos com catalisador
reagentes produtos
REATORES
 REATOR TUBULAR (FIGURA)
REATORES
 Tipos de Reator (Foco nas Reações Heterogêneas)
 Reatores de Leito Fixo Reatores de Leito Fixo
 Reatores de Leito Fluidizado
REATORES
 Reator de Leito Fixo
 É um reator onde normalmente o meio reacional
encontra-se numa fase (líquida ou gasosa) e existe
um catalisador na fase sólida. É também chamadoum catalisador na fase sólida. É também chamado
de reator catalítico de leito fixo, onde o catalisador
sólido é constituído de inúmeras e pequenas
partículas depositadas ao longo do comprimento
de um tubo.
 Em inglês é conhecido como Packed-Bed Reactor
(PBR).
REATORES
 Reator de Leito Fixo
REATORES
 Reator de Leito Fluidizado
 Funcionamento parecido com o PBR. Na prática
trata-se de um tubo vertical onde pequenas
partículas sólidas são suspensas em uma corrente
de fluxo ascendente.de fluxo ascendente.
 A velocidade do fluxo é suficiente para “suspender”
as partículas, mas não grande o suficiente para
arrastá-las para fora do reator. Em função deste
efeito, as partículas sólidas “dançam” no fluido e
permitem que se forme uma excelente mistura
entre ambos (partículas sólidas e fluido).
REATORES
 Reator de Leito Fluidizado
Características dos Reatores
Modo de Operação
• Contínuo
• Descontínuo
• Semi-contínuo
• Semi-descontínuo
Tipo de Reator • Catalítico
• Não catalítico
Número de Fases
Geometria do Reator
• Homogêneo
• Heterogêneo
• Tanque com agitação
• Tubular
• Leito Fixo
• Leito fluidizado
Modo de Operação dos Reatores
Descontínuo
• Reagentes adicionados no início da operação
• Reação termina quando atinge o grau de conversão
• Operação em regime transiente
• Aplicado à indústria de pequena escala
Contínuo
• Reagentes adicionados ao longo da operação
• Produtos retirados continuamente
• Operação em regime estacionário (fora partida e término)
• Aplicado à indústria de grande escala
• Operação entre os dois tipos anterioresSemi-descontínuo
e semi-contínuo
• Operação entre os dois tipos anteriores
• Variação da composição da massa reagente
• Adição de um reagente ou inerte ou purga de produtos
• Aplicado aos sistemas complexos
REATORES
REATOR DE MISTURA (TELA 1)
TELA DE SDCD DE
UM PROCESSO REAL
REATORES
REATOR DE MISTURA (TELA 2)
TELA DE SDCD DE
UM PROCESSO REAL
REATORES
REATOR DE MISTURA (TELA 3)
TELA DE SDCD DE
UM PROCESSO REAL
REATORES
REATOR DE MISTURA (TELA 4)
TELA DE SDCD DE
UM PROCESSO REAL
REATORES
 REATOR EM BATELADA (TELA 1)
TELA DE SDCD DE
UM PROCESSO REAL
REATORES
 REATOR EM BATELADA (TELA 2)
TELA DE SDCD DE
UM PROCESSO REAL
REATORES
 REATOR DE MISTURA (FIGURA)
REATORES
 REATOR DE MISTURA (FOTO)
REATORES
INTERIOR DE UM REATOR VITRIFICADO DE FABRICAÇÃO PFLAUDER
REATORES
REATOR VITRIFICADO EM CORTE
REATORES
 REATOR DA POLIBRASIL – CAPACIDADE 90 t
REATORES
REATORES
 PARTES CONSTITUINTES (1)
 O vaso em si, fabricado com os mais diversos
materiais que atendam as necessidades do
processo, e, em alguns casos, com a utilização deprocesso, e, em alguns casos, com a utilização de
revestimento.
 Camisa ou a jaqueta, para os casos de
necessidade de resfriamento ou aquecimento
externo.
 chicanas quebra-ondas, poços para termopares,
agitadores, medidores de nível, pressão e
temperatura.
REATORES
 PARTES CONSTITUINTES (2)
 Há que se considerar os periféricos, tais como
medidores e controladores de vazão dosmedidores e controladores de vazão dos
reagentes, condensador de topo, bombas de
recirculação e transferência, tubulações, bocais de
entrada e saída de produto, válvulas de
segurança, discos de ruptura, alarmes e
intertravamentos.
REATORES
REATORES
REATORES
REATORES
REATORES
FOTO DE UM REATOR 
DO PROCESSO 
CONTÍNUO DE MMA 
DA PROQUIGEL
REATORES
 REATOR ESFÉRICO
REATORES
REATORES
REATORES
 FUNCIONAMENTO (1)
 Parte principal de qualquer unidade de produção
onde ocorre a transformação dos reagentes em
produtos.produtos.
 Antes de entrarem no reator, reagentes ou matérias-
primas passam através de vários equipamentos, onde
pressão, temperatura,
composição e fase são
ajustadas para que sejam alcançadas as condições
em que ocorrem as reações químicas.
REATORES
 FUNCIONAMENTO (2)
 Os efluentes do reator são, em geral, uma mistura de
produtos, contaminantes e reagentes não reagidos
que devem ser separados em equipamentosque devem ser separados em equipamentos
apropriados para se obter o(s) produto(s) na pureza
adequada.
REATORES
 FUNCIONAMENTO (3)
 Em toda planta industrial é necessário transportar
reagentes e produtos para diferentes pontos da
planta. Na maioria dos casos, os materiais são fluidosplanta. Na maioria dos casos, os materiais são fluidos
(gases ou líquidos) e há necessidade de determinar
os tamanhos e os tipos de tubulações, acessórios
,bombas e compressores para movimentá-los.
REATORES
 FUNCIONAMENTO (4)
 A maioria das reações químicas não ocorre a
temperaturas ambiente e, portanto, os reagentes e
produtos devem ser aquecidos ou resfriados.produtos devem ser aquecidos ou resfriados.
 Algumas reações são exotérmicas, o calor deve ser
removido; outras são endotérmicas, o calor deve ser
fornecido.
 São necessários cálculos de taxas de calor
envolvidas e dimensionar os equipamentos
(trocadores de calor) necessários.
REATORES
 FUNCIONAMENTO (5)
 Uma operação importante nos reatores é a
agitação e mistura. É uma operação normal em
plantas químicas para homogeneizar a misturaplantas químicas para homogeneizar a mistura
formada por diferentes componentes (reagentes
e produtos). São utilizados diferentes tipos, sempre
levando em consideração o tipo de reação
como, por exemplo, processos em fase líquida ou
gasosa, tipo de reagente etc.
REATORES
 FUNCIONAMENTO (6)
 A escolha do tipo de agitador uso de chicanas,
velocidade, e outras características importantesvelocidade, e outras características importantes
estão relacionados, principalmente, com a
viscosidade e estado físico de reagentes e
produtos.
REATORES
 FUNCIONAMENTO (7)
 Tipos de agitadores em reatores:
Pá Torcida Pá Virada Turbina Hélice Âncora
REATORES
 FUNCIONAMENTO (8)
 Tipos de agitadores em reatores (2):
 A escolha do tipo de agitador uso de chicanas,
velocidade, e outras características importantes
estão relacionados, principalmente, com a
viscosidade e estado físico de reagentes e
produtos.
TUBULAÇÕES
neto.taveira@terra.com.br
Cel: (71) 9195-9313
2011
TUBULAÇÕES
 DEFINIÇÃO
 Tubos são condutos fechados destinados ao transporte
de fluidos.
 As tubulações são constituídas de tubos de tamanhos
padronizados, colocados em série.padronizados, colocados em série.
 Na prática, são chamados de tubos, somente os
condutos rígidos.
 Os condutos flexíveis recebem a denominação de
tubos flexíveis, mangueiras ou mangotes.
TUBULAÇÕES
TUBULAÇÕES
TUBULAÇÕES
TUBULAÇÕES
TUBULAÇÕES
TUBULAÇÕES
TUBULAÇÕES
 NR- 26 Sinalização de Segurança
 NB -54 R ABNT Emprego de Cores para Identificação 
de Tubulações (ABNT 6493:1994).
TUBULAÇÕES
 Função das Cores na Segurança
 Identificação de Tubulações de líquidos e gases 
advertindo contra riscos;advertindo contra riscos;
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Vermelho; 
 Amarelo;
 Branco;
 Preto; Preto;
 Azul;
 Verde;
 Laranja
 Lilás;
 Cinza;
 Alumínio;
 Marrom.
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
- Vermelho
- Para identificar tubulações de água para combate a
incêndios;
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Amarelo
Para identificar tubulações de gases não liquefeitos;
ex: linhas de nitrogênio
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Branco
 Para identificar tubulações de vapor;
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Preto
 Para identificar tubulações de inflamáveis e
combustíveis de alta viscosidade;
ex: Óleo combustível
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Azul
 Para identificar tubulações de Ar comprimido;
ex: Ar de instrumento
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Verde
 Para identificar tubulações de Água exceto água
utilizada para combate a incêndio;
ex: água potável
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Laranja
 Para identificar tubulações contendo ácidos;
ex: Tubulação de ácido sulfúrico
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Lilás
 Para identificar tubulações que contenham álcalis 
(base);
ex: Soda Cáustica (NaOH)
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Cinza
 Para identificar tubulações em vácuo;
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Alumínio
 Para identificar tubulações de gases liquefeitos e 
combustíveis de baixa viscosidade;
 Ex; gasolina, querosene
TUBULAÇÕES
 Cores Adotadas para Sinalização
 Marrom
 Para identificar à critério da empresa fluidos não 
identificáveis pelas demais cores.
TUBULAÇÕES
 ESCOAMENTO
 O escoamento de qualquer fluido em uma tubulação
resulta sempre em uma certa perda de energia doresulta sempre em uma certa perda de energia do
fluido devido as resistências que se opõem ao
escoamento.
TUBULAÇÕES
 RESISTÊNCIAS AO ESCOAMENTO (1)
 Resistência externa
- São resultantes do atrito contra as paredes do tubo,
das acelerações e mudanças de direção e dos
turbilhonamentos consequentes.
TUBULAÇÕES
 RESISTÊNCIAS AO ESCOAMENTO (2)
 Resistências internas
- São resultantes do atrito das próprias moléculas do
fluido, umas com as outras; é o que se chama
viscosidade.
TUBULAÇÕES
 PERDA DE CARGA
 É a queda de pressão que um fluido sofre durante o
escoamento em uma tubulação, devido o atrito doescoamento em uma tubulação, devido o atrito do
fluido com a tubulação.
TUBULAÇÕES
 Fatores que determinam a perda de carga em
tubulações
 Comprimento, rugosidade, diâmetro e acidentes Comprimento, rugosidade, diâmetro e acidentes
de tubulação.
 Viscosidade e densidade do fluido
 Vazão
TUBULAÇÕES
Fatores que determinam a perda de carga em tubulações
TUBULAÇÕES
 CLASSIFICAÇÃO (1)
 METÁLICOS:
 Podem ser de dois tipos: tubos metálicos ferrosos e
tubos metálicos não ferrosos.tubos metálicos não ferrosos.
 Metálicos Ferrosos: Aço Carbono, Aço Liga (à base
de Cr, Mo Ni, Si), Aço inoxidável, Ferro Fundido.
 Metálicos Não Ferrosos: Cobre e ligas de cobre
(latão, bronze), Alumínio, Chumbo, Níquel.
TUBULAÇÕES
 CLASSIFICAÇÃO (2)
 NÃO METÁLICOS: NÃO METÁLICOS:
 Cimento-amianto, PVC, Borracha, Concreto, Vidro,
Plástico, etc.
TUBULAÇÕES
 Aço Carbono
 Baixo custo
 Excelentes qualidades mecânicas Excelentes qualidades mecânicas
 Fácil de soldar e conformar
 Utilização:
 Água, vapor, condensado, ar comprimido, óleo
e outros pouco corrosivos.
TUBULAÇÕES
 Aço Ligas/Aço inox
 Possui pelo menos 12% de Cr.
 Propriedade de não enferrujar Propriedade de não enferrujar
 Utilização:
 Altas e baixas temperaturas
 Alta corrosão
 Necessidade de não contaminação
 Segurança
TUBULAÇÕES
 Ferro fundido
 Ótima resistência a corrosão do solo
Utilização: Utilização:
 Água, gás, água salgada, esgoto, baixa
pressão, temperatura ambiente e sem grandes
esforços físicos.
TUBULAÇÕES
 Cobre
 Utilização:
 Serpentinas, como tubos de aquecimento ou Serpentinas, como tubos de aquecimento ou
refrigeração
 Não deve ser usado em produtos alimentícios ou
farmacêuticos.
TUBULAÇÕES
 Plásticos (Vantagens)
 Pouco peso
 Alta resistência a corrosão
 Coeficiente de atrito muito baixo
 Facilidade de fabricação e manuseio
TUBULAÇÕES
 Plásticos (Desvantagens)
 Baixa resistência ao calor