UNIP 5 semestre

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Engenharia Mecânica
TEMA: CALDEIRAS.
Dependência/Adaptação: Atividades Práticas Supervisionadas - 2018
Caio Luiz Jodas Nogueira, R.A.: 207425-7
São José do Rio Preto
2018
Caio Luiz Jodas Nogueira R.A.: 207425-7
CALDEIRAS.
Atividades praticas supervisionadas do curso de graduação em engenharia mecânica apresentada ao coordenador do curso forma de trabalho, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro Mecânico.
São José do Rio Preto
2018
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 4
2. CALDEIRAS ........................................................................................................... 5
2.1.Definição .................................................................................................... 5
3. TIPOS DE CALDEIRAS ......................................................................................... 6
3.1. Caldeiras Flamotubulares......................................................................... 6
3.2. Caldeiras Aquotubulares........................................................................... 6
4. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO............................................................................ 8
5. SOLDAGEM............................................................................................................ 9
6. CONCLUSÃO ...................................................................................................... 10
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 11
INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como finalidade o estudo de caldeiras, que são equipamentos utilizados para transformar água em vapor. Abordaremos as suas classificações, os materiais de construção e soldagem.
A finalidade de se gerar o vapor veio da revolução industrial e os meios da época que se tinha era de pouca utilização, mas o vapor no inicio serviu para a finalidade de mover máquinas e turbinas para geração de energia e locomotivas, com advento da necessidade industrial se fez necessário à necessidade de cozimentos e higienização e fabricação de alimentos, se fez necessário à evolução das caldeiras.
Esses equipamentos são usados para instalações onde se deseja ter a obtenção de vapor ou vapor superaquecido, na qual trocara calor com um fluido de menor temperatura, por exemplo, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento de alimentos e de outros produtos orgânicos, entre outros empregos. 
CALDEIRA
Definição
Caldeira ou Gerador de vapor é um equipamento que se destina a gerar vapor através de uma troca térmica entre o combustível e a água, sendo que isto é feito por este equipamento construído com chapas e tubos cuja finalidade é fazer com que água se aquece e passe do estado líquido para o gasoso, aproveitando o calor liberado pelo combustível que faz com as partes metálicas da mesma se aqueçam e transfiram calor à água produzindo o vapor.
A finalidade de se gerar o vapor veio da revolução industrial e os meios da época que se tinha era de pouca utilização, mas o vapor no inicio serviu para a finalidade de mover máquinas e turbinas para geração de energia e locomotivas, com advento da necessidade industrial se fez necessário à necessidade de cozimentos e higienização e fabricação de alimentos, se fez necessário à evolução das caldeiras.
Com isto se utiliza o vapor em lacticínios, fabricas de alimentos (extrato de tomate, doces), gelatinas, curtumes, frigoríficos, indústrias de vulcanização, usinas de açúcar e álcool, tecelagem, fabricas de papel e celulose entre outras.
As caldeiras são classificadas em caldeiras flamotubulares ou fogotubular e aquatubular ou mista (Flamotubulares e aquotubulares). 
Caldeira é um recipiente metálico cuja função é, entre muitas, a produção de vapor através do aquecimento da água. As caldeiras em geral são empregadas para alimentar máquinas térmicas, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento de alimentos através do vapor ou calefação ambiental. 
Os combustíveis que podem ser utilizados são: serragem, palha, casca de café e de amendoim, óleo combustível, gás natural, gás de hulha, bagaço de cana de açúcar, carvão mineral, entre outros.
TIPOS DE CALDEIRAS
Caldeiras Flamotubulares.
Nesse tipo de caldeira, os gases quentes passam por dentro de tubos, ao redor dos quais está a água a ser aquecida e evaporada. Os tubos são montados à maneira dos feixes de permutadores de calor, com um ou mais passos dos gases quentes através do mesmo. Na figura 1, podemos ver em corte uma caldeira deste tipo. As caldeiras flamotubulares são empregadas apenas para pequenas capacidades e quando se quer apenas vapor saturado de baixa pressão.
 			Figura 1 – Caldeira Flamotubulares
	Nesse tipo de caldeira, predomina a troca de calor por radiação luminosa e nas partes posteriores da caldeira (caixas de reversão e tubos) a troca de calor se processa essencialmente por radiação gasosa e convecção.
	Os gases quentes provenientes da queima do combustível passam por tubos imersos em água. Os tubos aquecem a água formando vapor. Esse tipo de caldeira tem a construção mais simplificada, quanto à distribuição de tubos, podendo ser classificadas em verticais e horizontais.
	Nas caldeiras de tubos verticais, os tubos são colocados verticalmente num corpo cilíndrico fechado nas extremidades por placas, chamadas espelhos. A fornalha interna fica no corpo cilíndrico logo abaixo do espelho inferior. Os gases de combustão sobem através dos tubos, aquecendo e vaporizando a água que está em volta deles. 
	As caldeiras de tubos horizontais abrangem vários modelos, desde as caldeiras Cornuália e Lancaster, de grande volume de água, até as modernas unidades compactas. As principais caldeiras horizontais apresentam tubulões internos nos quais ocorre a combustão e através dos quais passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubulões por fornalha.
	
	
Caldeiras Aquotubulares.
As caldeiras aquotubulares se caracterizam pela circulação externa dos gases de combustão e os tubos conduzem massa de água e vapor. Este tipo de caldeira, cuja produção de vapor é maior que a das flamotubulares. As caldeiras aquotubluares são de utilização mais ampla, pois possuem vasos pressurizados internamente e de menores dimensões relativas. Isso viabiliza economicamente e tecnicamente o emprego de maiores espessuras e, portanto, a operação em pressões mais elevadas. Outra característica importante desse tipo de caldeira é a possibilidade de adaptação de acessórios, como o superaquecedor, que permite o fornecimento de vapor superaquecido, necessário ao funcionamento das turbinas.
Esta configuração de caldeira a vapor é muito utilizada em modernos projetos de usinas termoelétricas, devido à maior produção de vapor e maior pressão de trabalho, resultando em maior rendimento na geração de energia, além de oferecer um melhor controle operacional e alimentação de combustível.
4. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Muitos materiais podem ser empregados na construção de vasos de pressão e de seus componentes, mas o que mais se emprega é o aço-carbono.
De todos esses materiais o aço-carbono é o de maior uso e empregado na construção da grande maioria dos vasos de pressão. O aço-carbono é o denominado “material de uso geral”, porque, ao contrário dos outros materiais, não tem casos específicos de emprego, sendo usado em todos os casos, exceto quando alguma circunstância não permitir seu emprego. Todos os demais materiais são empregados justamente nesses casos em que, por qualquer motivo, não é possível o uso do aço-carbono.
O aço-carbono de baixo carbonoé empregado em peças estruturais que exijam boa soldabildade, usinabilidade e baixa solicitação mecânica, já o aço-carbono de alto carbono é utilizado em peças de espessura maiores que exijam boa resistência.
O cobre e suas ligas, dentro do campo dos vasos de pressão, esses metais empregam-se quase somente para espelhos e tubos de aparelhos de troca de calor em alguns serviços corrosivos.
SOLDAGEM
O processo adequado deve ser selecionado para os materiais utilizados. Juntas soldadas e zonas adjacentes devem estar livres de defeitos superficiais ou defeitos internos que são prejudiciais à execução das soldas. As propriedades mecânicas devem satisfazer aquelas especificadas para os materiais a serem soldados.
A qualificação deve considerar as condições de fabricação e operação, tais como: materiais, posição de soldagem etc., e deve incluir exames e testes apropriados.
Tubos- Aço baixo carbono, todos devem ser utilizados o 7010-G. Desde que a especificação não seja contrariada, os eletrodos revestidos da classe E60XX ou E70XX devem ser empregados.
Tubos-Alta temperatura, CMSH70. Desde que a especificação não seja contrariada, os eletrodos revestidos da classe E60XX ou E70XX.
Baixo carbono, E161-72 tubos-destilaria T1. Desde que a especificação não seja contrariada, os eletrodos revestidos da classe E60XX ou E70XX.
CONCLUSÃO
Caldeira, ou também chamada de gerador de vapor, é um equipamento responsável por transformar a água em vapor, através da troca térmica entre o combustível e a água.
A energia para vaporização pode ser obtida através da queima de combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos. As caldeiras podem ser classificadas por sua finalidade, conteúdo nos tubos, pressão de serviço, princípio de funcionamento, fonte de aquecimento, tipo de fornalha, dentre outros.
Com a vasta quantidade de tipos de caldeiras e vasos de pressão, vê-se um grande número utilizado por vários tipos de segmentos, de forma que para cada tipo de caldeira pode ser usado um material diferente, manutenção e cuidados diferentes e medidas preventivas para se evitar os acidentes.
O que nos leva, a uma gama de situações, que devem ser bem conhecidos e estudados para se selecionar e adequar o material e o funcionário ao ambiente ideal, procurando preservar o trabalhador e o ambiente em que se aplica a atividade
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Disponível em <http://www.mecanicaindustrial.com.br/conteudo/77-o-que-faz-um-operador-de-caldeira> Acesso em 19 de maio de 2018.
Disponível em <http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/GeradorDeVapor/546077.html> Acesso em 19 de maio de 2018.
 Forato, Thaís C. M. Isaac Newton. Grupo de historia, teoria e ensino de ciências – GHTC, Universidade de São Paulo, USP. Disponível em: <http://www.ghtc.usp.br/Biografias/Newton/Newton3.html> Acesso em 07 de Abril de 2018.
Sir Isaac Newton. Física CDCC. Disponível em: <http://fisica.cdcc.sc.usp.br/Cientistas/IsaacNewton.html>. Acesso em 12 de Abril de 2018.
	Editora S.A
	
INCROPERA, F. P. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Mendes Juanico;Geradores de Vapor, 1995