Trabalho Caldeiras

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CALDEIRAS
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas
DECAT- CAT 134
Termodinâmica Técnica
Ouro Preto, 12 de abril de 2011
 Descrição
	Caldeira ou Gerador de vapor é um equipamento que se destina a gerar vapor através de um troca térmica entre o combustível e a água.
	 A energia necessária à operação, isto é, o fornecimento de calor sensível à água até alcançar a temperatura de ebulição, mais o calor latente a fim de vaporizar a água e mais o calor de superaquecimento para transformá-la em vapor superaquecido, é dada pela queima de um combustível.
	
História
No primeiro século da era cristã um estudioso chamado Heron de Alexandria, construiu uma espécie de turbina a vapor, chamada Eolípila;
A finalidade de se gerar o vapor veio da revolução industrial (séculos mais tarde), o vapor no início serviu para a finalidade de mover máquinas e turbinas para geração de energia e locomotivas, com advento da necessidade industrial se fez necessário à evolução das caldeiras
Foi somente no século XVII, que o físico francês Denis Papin usou esse princípio para bombear água.
James Watt notou que a máquina de Newcomen, usava a mesma câmara para alternar vapor aquecido e vapor resfriado condensado, como isso, desperdiçava combustível;
Em 1782, ele projetou a máquina rotativa de ação dupla na qual o vapor era introduzido de ambos os lados do pistão de modo a produzir um movimento para cima e para baixo;
No fim do século XVIII, as máquinas a vapor produzidas por Watt e seu companheiro Matthew Boulton forneciam energia para fábricas, moinhos e bombas na Europa e na América.
O aparecimento das caldeiras, que podiam operar com altas pressões e que foram desenvolvidas por Richard Trevithick na Inglaterra e por Oliver Evans nos Estados Unidos, no início do século XIX, tornou se a base para a revolução dos transportes uma vez que elas podiam ser usadas para movimentar locomotivas, barcos fluviais e, depois, navios.
O Uso do Vapor
O vapor é empregado para o aquecimento e para a produção de trabalho mecânico;
Para aquecimento, o vapor pode ser usado direto ou indiretamente.
Uso Direto
O vapor entra em contato direto com o material a ser aquecido;
Exemplos: lavagem de garrafas, aquecimento de água e outros líquidos, esterilização etc.
Uso Indireto
O vapor não entra em contato com o material a ser aquecido;
São empregados em processos que necessitam de grande quantidade de calor e que devem ser livres de contaminação;
Exemplos: radiadores, autoclaves.
Porque Utilizar Vapor D’Água?
Substancia mais abundante da Terra;
Possui grande conteúdo energético;
Pouco corrosivo;
Não é tóxico;
Não é inflamável;
Não é explosivo.
Tipos de Caldeiras
 Caldeiras Flamotubulares
	No primeiro caso, 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. As caldeiras flamotubulares são empregadas apenas para pequenas capacidades e quando se quer apenas vapor saturado de baixa pressão.
Caldeiras Horizontais
	Esse tipo de caldeira abrange várias modalidades, desde as caldeiras cornuália e lancashire, de grande volume de água, até as modernas unidades compactas.
 As principais caldeiras horizontais apresentam tubulações internas, por onde passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. As de 3 e 4 são usadas na marinha.
Caldeira Lancashire
	É constituída por duas (às vezes 3 ou 4) tubulações internas, alcançando superfície de aquecimento de 120 a 140 metros quadrados. Atingem até 18 kg de vapor por metro quadrado de superfície de aquecimento. Este tipo de caldeira está sendo substituída gradativamente por outros tipos.
Caldeiras Locomotivas e Locomóveis
Como sugere o nome, caldeiras locomotivas geram vapor movimentar a própria máquina e o restante das composições, praticamente fora de uso atualmete.
	A caldeira locomóvel é tipo multitubular, apresentando uma dupla parede metálica, por onde circula a água do próprio corpo. São de largo emprego pela facilidade de transferência de local e por proporcionarem acionamento mecânico em lugares desprovidos de energia elétrica. São construídas para pressão de até 21kg/cm2 e vapor superaquecido.
Caldeiras de Tubos Verticais
	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 fornalhas externas são utilizadas principalmente no aproveitamento da queima de combustíveis de baixo poder calorífico, tais como: serragem, palha, casca de café e de amendoim e óleo combustível 
Vantagens e Desvantagens
As principais vantagens das caldeiras deste tipo são:
 Custo de aquisição mais baixo;
 Exigem pouca alvenaria;
 Atendem bem a aumentos instantâneos de demanda de vapor.
Como desvantagens, apresentam:
 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 Aquatubulares
	Caldeiras Aquatubulares são também chamadas caldeiras de paredes de água ou de tubos de água. A água passa pelo interior dos tubos, que por sua vez são aquecidos pelas chamas. São as mais comuns em se tratando de plantas termelétricas ou geração de energia elétrica em geral, exceto em unidades de pequeno porte. A pressão de trabalho de caldeiras deste tipo pode chegar a 26 MPa, ou seja, superior a pressão do ponto crítico. Neste caso, o período de ebulição passa a não existir.
CALDEIRA AQUATUBULAR – BRUMAZI
Capacidade nominal: Até 300.000 Kg/h
Pressão de operação: Até 90,0 Kgf/cm²
Temperatura vapor na saída do superaquecedor: Até 530°C
Combustíveis: Bagaço de cana, cavaco de madeira, resíduo florestal, gás natural, óleo BPF
Aplicações da Caldeira
Industria alimentar: padarias industriais, bebidas, produtos derivados do leite;
Industria química: reatores e armazenamento;
Farmacêuticas: fabricação de medicamentos e esterilização;
Petrolífera: armazenamento e distribuição de óleos pesados;
Cimenteira;
Hospitais, hotéis, lavanderias, cozinhas.
Vantagens das Caldeiras a Vapor
Pelo grande volume de água que encerram, atendem também as cargas flutuantes, ou seja, aos aumentos instantâneos na demanda de vapor;
Construção fácil, de custo relativamente baixo;
São bastante robustas;
Exigem tratamento de água menos apurado;
Exigem pouca alvenaria;
Pressão elevada.
Desvantagens das Caldeiras a Vapor
Pressão manométrica limitada em até 2,2 MPa;
Pequena capacidade de vaporização(kg de vapor /hora);
São trocadores de calor de pouca área de troca por volume;
Oferecem dificuldades para a instalação de superaquecedor e preaquecedor de ar.
Riscos Operacionais
Explosões;
Incêndios;
Choques elétricos;
Intoxicações;
Ferimentos diversos.
Bibliografias
http://www.scribd.com/doc/4145026/Caldeira
http://www.pme.poli.usp.br/sisea/Portugues/disciplinas/2008/ArtigosCorretosRecebidosAte12Set-PROMINP.pdf
http://www.geracaovapor.com.br/site/index.php?option=com_content&task=view&id=14&Itemid=29