Aula 01 Unidade 1 Seção 1 - Sistemas de potencia a vapor_compressed

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Geração e Distribuição de Vapor
Unidade 1 Seção 1 
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
• 1 – Heron de Alexandria
• Matemático construiu o primeiro engenho a vapor
• 2 – Eolípila
• Engenho a vapor de Heron
• 3 – Revolução industrial 
– Mudanças na Europa substituição do trabalho artesanal pelo assalariado e o uso de 
máquinas – 1 - 760 a 1860 – Inglaterra – Industria de tecidos – máquinas a vapor 
aprimoradas – 2 – 1960 a 1900 – Outros países, entrada do aço e energia elétrica e
– combustíveis do petróleo, motor a explosão, locomotiva a vapor e produtos químicos 
3 – Século XX e XXI - tecnologia
• 4 – Denis Papin – Inventor do precursor da panela de pressão
• 5 – Thomas Savery – Bomba de água a vapor – Miner’s friend – Vácuo do condensado
• 6 – Thomas Newcomen – 1712 1ª Caldeira industrial – Bombear ‘água de minas
• 7 – James Watt – Melhorou máquina de Newcomen – separou condensador da caldeira - > 
eficiência
• 8 – Qual era a profissão de James Watt? – Fabricante de instrumento na Universidade de 
Glasgow – Requisitado pela universidade para fazer uma máquina de Newcomem – usar 
nas aulas
• 9 – James Watt – 1782 – Cria a 1ª máquina a vapor com eixo e volante - patente
• 10 – Final do Século XVIII – Matthew Boulton – Criam empresa e patente de Watt é 
estendida por 25 anos
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Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
• 11 – Século XIX – Máquina a vapor com pressão e cilíndrica
• 12 – Thomas Newcomen e John Calley – Patentearam a máquina a vapor e foram 
parceiros de negócios
• 13 – Thomas Savery – melhorou a máquina a vapor montando um bomba de água com 
o vapor do condensador.
• 14 – Quanto tempo durou a era do vapor? – De 1600 a 1800 – 200 anos
• 15 – Qual metal era utilizado para as primeiras caldeiras e como se mantinham as placas 
unidas? – Eram de cobre, em placas rebitadas
• 16 – Qual metal que sucedeu o material anterior? - Ferro
• 17 – Qual era a forma das primeiras caldeiras? – De Concha
• 18 – Qual o formato que passou a ser utilizado depois? - Cilíndricas e horizontais
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Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
• 19 – O inventor americano Oliver Evans introduziu que tipo de caldeira? Nos EUA Evans inventou 
a máquina a vapor com caldeira cilíndrica e alta pressão
• 20 – Qual a grande vantagem da caldeira de forma cilíndrica horizontal quando ela foi 
introduzida?
• Como os gases passavam em volta do cilíndrico da caldeira havia uma maior área de
• transferência de calor e puderam ser fabricadas de modo mais barato. A pressão pode ser
• aumentada por causa do formato cilíndrico.
• 21 – Qual a contribuição do Engenheiro Britânico Richard Trevithick par aa utilização do vapor?
• Cria uma máquina estacionária a alta pressão de depois a locomotiva a vapor
• 22 – Qual era o grande problema das caldeiras no inicio em termos de segurança? – Elas 
explodiam facilmente.
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Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
• 23 – O engenheiro Britânico William Fairbarn melhorou a caldeira de Evans e Trevithick 
introduzindo uma caldeira de que tipo em 1845 (Patente)
– A caldeira flamo tubular – gases quentes passavam pelos tubos imersos na ‘água e 
aumentaram a superfície de transferência de calor. 
• 24 – A caldeira do item anterior passou a ser utilizada para que tipo de utilização? 
Movimentar motores para fins de potência
• 25 – Os Inventores George Herman Babcock e Stephen Wilcox patentearam que tipo de 
caldeira em
• 1867. –
– Babcok & Wilcox patentearam a caldeira aquatubular com maior superfície de 
aquecimento e melhor circulação de água e reduziram drasticamente o risco de 
explosão. Virou um padrão para caldeiras maiores
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Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
• 27 – Quais as vantagens da caldeira patenteada por Babcok e Wilcox?
– Maior taxa de transferência de calor e aproveitamento dos gases e tubos tornaram mais 
barato o custo de fabricação
• 28 – Em termos de construção de caldeira qual a vantagem do uso de tubos em relação 
placas de metal?
– O uso de tubos permitiu redução no custo de produção das caldeiras
• 29 – O que Babcok e Wilcox fizeram em 1867? EM que Pais?
– Fundaram uma empresa de fabricação de caldeiras e até hoje estão no mercado nos 
USA
• 30 – Qual o nome da empresa de Babcok e Wilcox? Babcok & Wilcox Company
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Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
• 31 – Em seguida apareceram as caldeiras tipo “Drum boilers” ou caldeiras tambor qual era a 
inovação delas?
– Separar o vapor da água, com uma nova tecnologia de fabricação de tubos e permitam a 
ligação
– dos tubos com o tambor. Manufatura mais fácil
• 32 – A caldeira “ Tube Walled Furnace” proporcionou uma importante
– Uso de solda nos tubos , o que levou a utilização de paredes de água
• 33 – Em seguida a Segunda Guerra Mundial houve a introdução de caldeiras com que tipo de
• vapor?
– Uso do vapor superaquecido, com o melhoramento dos materiais e tratamento de água
• 34 – O uso de caldeiras com altas temperaturas e altas pressões se deu a partir de qual 
década?
– Década de 30
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Unidade 1 Seção 1 – História do Vapor
LINHA DO TEMPO – HISTÓRIA DO VAPOR
LINHA DO TEMPO – HISTÓRIA DO VAPOR
LINHA DO TEMPO – HISTÓRIA DO VAPOR
LINHA DO TEMPO – HISTÓRIA DO VAPOR
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Geradores de vapor 
• DEFINIÇÃO de GERADOR DE VAPOR
• Trocador de calor que produz vapor de água em pressão superior
a atmosférica a partir de energia de um combustível e de um
elemento comburente (Ar).
• Caldeiras de vapor são recipientes pressurizados onde a água é
introduzida e pela aplicação contínua de energia é evaporada,
que se torna vapor, o fluido de trabalho mais utilizado na
indústria
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – VAPOR
• DEFINIÇÃO de VAPOR
• Vapor – em termos físicos é a agua no estado gasoso
• Vapor – meio de transporte e utilização de energia
• Água é abundante e de fácil obtenção e baixo custo
• Como vapor tem alto conteúdo de energia por unidade de massa 
e volume
• Utilizado para produção de energia elétrica em ciclos 
termodinâmicos ( Gerador de vapor – Turbina a vapor
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – VAPOR
• Utilização do vapor
• Fonte de aquecimento:
–Reatores químicos, trocadores de calor, evaporadores, 
secadores e processos e equipamento térmicos. 
Indústria metalúrgica , metalomecânica e eletrônica
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – VAPOR
• Utilização do vapor
• Processos são 
dimensionados para 
utilizar:
– Vapor Saturado
– Vapor Superaquecido
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR –
Máquinas Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – VAPOR
• VAPOR SATURADO 
• Utilizado na maioria das indústrias e processos
• Vantagem em manter temperatura constante durante a 
condensação a pressão constante
• Temperatura varia entre 130°C a 350°C
• Maioria 170°C com 8 KGf/cm2
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – VAPOR
• VAPOR SUPERAQUECIDO 
• Utilizado em grandes complexos industriais
• Geração de energia elétrica ou mecânica em ciclos 
termodinâmicos
• Possui a temperatura mais elevada na faixa de 400°C a 
560°C
• Aquecimento do vapor saturado, mantendo inalterada a 
sua pressão
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
• VAPOR SUPERAQUECIDO 
• Vapor fica superaquecido quanto ultrapassa temperatura 
de saturação de uma determinada pressão
• Vapor superaquecidoé isento de umidade e comporta-se 
nas tubulações como gás
• Limitação da temperatura – materiais
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – VAPOR
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• Vapor – primeira maneira eficiente de produzir energia sem força 
muscular de homem ou animal ou do vento e águas
• Revolução industrial
• Máquinas de vapor – água se expande ocupando volume até 
1600 vezes maior que o original – pressão atmosférica
• Denis Papin 1690 bombeou água 
• Thomas savery 1698 utilização efetiva
• Thomas Newcomen e John Calley – aperfeiçoam
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• - 1711 - Thomas Newcomen 
desenvolveu a caldeira com 
reservatório esférico e 
aquecimento direto no 
fundo – Caldeira de 
Haycock 
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• - 1711 - Thomas Newcomen 
desenvolveu a caldeira com 
reservatório esférico e 
aquecimento direto no 
fundo – Caldeira de 
Haycock
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• - 1769 – James Watt 
modificou – desenho a 
caldeira vagão, precursora 
das utilizadas em 
locomotivas,
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• Todos os modelos 
apresentavam problemas 
de explosões – Grande 
acúmulo de vapor no 
recipiente – fogo direto
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• John Stevens – Caldeira 
com tubos de água – barco 
a vapor no Rio Hudson. 
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• Babcock e Wilcox 1856 –
Gerador de vapor com 
tubos inclinados –
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
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Unidade 1 Seção 1 – Desenvolvimento dos Geradores de vapor
• 1880 – Stirling – caldeira de 
tubos curvados –
concepção básica é ainda 
hoje utilizada nas grandes 
caldeiras
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Fontes de aquecimento:
• Elétricas
• Combustíveis
– Sólidos – Carvão, Biomassa
– Líquidos – óleo combustíveis
– Gasosos – GN e GLP
• Reatores Nucleares
• 1880 – Stirling – caldeira de tubos curvados – concepção 
básica é ainda hoje utilizada nas grandes caldeiras
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas
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Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Classificação por pressão de Trabalho
• Baixa Pressão: 10 kgf/cm2– 0,980665 MPa
• Média Pressão: 11 kgf/cm2 (1,07MPa) a 40 kgf/cm2 
(3,92266MPa)
• Alta Pressão: >40 kgf/cm2 (3,92266MPa)
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Classificação – posição dos gases quentes
– Flamotubulares
– Aquatubulares
– Mistas
• Classificação – Posição dos tubos
– Verticais
– Horizontais
– Inclinados
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Flamotubulares
– Gases quentes circulam pelo 
interior dos tubos e a água se 
encontra na parte externa
– Fácil construção e operação
– Baixa produção de vapor – 10 
ton/h
– Baixa pressão de operação 15 
kgf/cm2 (1,47 Mpa) a 20 kgf/cm2
(1,96MPa)
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Flamotubulares
– Verticais
– Horizontais
• Geradores de chama direta
• Geradores de chama de 
retorno
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR –
Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Flamotubulares
– Verticais
– Horizontais
• Geradores de chama direta 
passam num só sentido até a 
chaminé
• Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR –
Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras 
Flamotubulares
– Horizontais
• Geradores de chama 
de retorno
• Gases percorrem dois 
ou mais sentidos antes 
de seguir para a 
chaminé
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR –
Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras 
Flamotubulares
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR –
Máquinas Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Flamotubulares
– Projetada para combustão 
ocorrer totalmente no interior 
pois contato da chama com 
partes metálicas pode danificar 
a caldeira
– Combustíveis líquidos ou 
gasosos – para demanda de 
vapor variável
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Flamotubulares
– Vantagens
– Custo de aquisição mais baixo
– Exigem pouca alvenaria
– Atendem bem a aumentos 
instantâneos da demanda de 
vapor
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Flamotubulares
– Desvantagens
• Baixo rendimento térmico
• Limitação de pressão de 
operação
• Baixa taxa de vaporização ( kg de 
vapor/m2.hora)
• Dificuldade para instalação do 
economizador, superaquecedor, 
pre-aquecedor
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas -
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Gases quentes circulam 
pela parte externa dos 
tubos e a água se 
encontra na parte 
interna dos mesmos, 
dispostos na forma de 
paredes de água ou de 
feixes tubulares
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR –
Máquinas Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Caldeiras mais difíceis de 
serem construídas e 
necessitam maior controle na 
operação. 
– Alta produção – até 750 ton/h
– Normal entre 15 e 150 Ton
– Alta pressão de operação – de 
90 Kgf/cm2 a 200 kgf/cm2
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Vapor corre nos tubos que 
interligam dois ( paredes de água) 
ou mais reservatórios cilíndricos, 
chamados coletores ou tubulões
• Tubulão superior – separação da 
fases liquida e do vapor
• Tubulão inferior – onde é feita a 
adição de água e decantação e 
purga do material sólido e em 
suspensão
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Circulação de água entre o tubulão 
superior e inferior pode ser por :
• Circulação natural – diferença de densidade faz 
com que agua circula entre os tubulões
• Circulação assistida: Quando se utiliza uma 
bomba para circular o líquido entre os tubulões
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR– Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Circulação de água entre o tubulão 
superior e inferior pode ser por :
• Circulação natural – diferença de densidade faz 
com que agua circula entre os
• Circulação assistida: Quando se utiliza uma 
bomba para circular o líquido entre os tubulões
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Circulação de água ocorre por diferenças de densidade, provocada pelo aquecimento de água e 
vaporização, ou seja por circulação natural. Se a circulação for deficiente poderá ocorrer uma 
superaquecimento localizado com consequente ruptura dos tubos
– HÁ duas seções distintas de transcal nessas caldeiras
• Seção de radiação: A troca de calor ocorre por radiação direta da chama dos tubos de água , os quais geralmente 
delimitam a câmara de combustão.
• Seção de convecção: A troca de calor se dá por convecção forçada, dos gases quentes que saíram da Câmara de 
combustão atravessando um banco de tubos de água
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras Aquatubulares
– Paredes de água
– Totalmente integrais: Quando um tubo 
esta encostado no outro formando uma 
parede impermeável aos gases;
– Tubos aletados: Quando há aletas soldadas 
nos tubos, interligando um tubo ao outro;
– Tubos espaçados e parede refratária: O 
calor que não atinge diretamente o tubo é 
re-irradiado pelo revestimento refratário;
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Classificação – posição dos gases 
quentes
– Aquatubulares
– Paredes de água
• Totalmente integrais
• Tubos aletados
• Tubos espaçados e parede refratária
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Aquatubulares
– Vantagens e desvantagens das 
caldeiras
• Como vantagens, apresentam:
– alto rendimento térmico;
– altas pressões de operação;
– relativa facilidade de inspeção;
– relativa facilidade para instalação 
de economizador, 
superaquecedor e pré-aquecedor.
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Aquatubulares
– Vantagens e desvantagens das 
caldeiras
• Como desvantagens:
– Custo de aquisição alto 
– Custo de manutenção alto
– Exigem muita alvenearia
– Demorada a partida e a parada do 
equipamento
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas 
Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras mistas
– Combustíveis sólidos
– São caldeiras flamotubulares com uma 
antecâmara de combustão com paredes 
revestidas de tubos de água. 
– Na antecâmara se dá a combustão de 
sólidos usando grelhas de diversos tipos 
e possibilitando o volume de câmara 
necessários aos combustíveis sólidos: 
como lenha em toras, cavacos etc.
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – Classificação dos Geradores de vapor
• Caldeiras mistas
– Media de produção
– 3 a 25 ton.... / h
– Pressão de operação 15 a 30 Kgf/cm2
– Fonte: ANDRADE. A. S. UFPR – Máquinas Térmicas
• Diálogo Aberto
• Engenheiro – atuar na produção e potência
• Trainee – Projeto – otimizar ciclo de potência – equipamento desativado – avaliar
• Relatório qualitativo – melhorias
• Componentes – completo?
• Não pode Faltar
• Importância do vapor
• Destilação de combustíveis, reações químicas, turbinas geradores de potência, aquecimento de 
residências (Europa, EUA, Canadá, Sibéria, Alaska, Artivo, Islândia, Ásia
• Panelas de pressão – indústria de alimentos
• Profissional – suprir vapor economicamente
• Usinas hidrelétricas convertem energia potencial em elétrica – reservatório – altura
• Turbina no fundo – Itaipu 95 metros
• Agua rotacional turbina – energia elétrica
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
• Diálogo aberto
• Indústria
• Não dá para ter reservatório de água
• Outra fonte de potência – Vapor – energia cinética – captada na turbina e transformada em 
potência
• EXEMPLIFICANDO
– Queima de biomassa, óleo, ou gás
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
• SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
• Instalação de equipamentos em conjunto que produz potência líquida a partir da queima 
de combustível fóssil, energia solar ou nuclear utilizando água como fluido de trabalho.
• Análise de sistemas de geração de potência
– Etapas constituintes
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR 
Fonte: adaptada d Moran et. Al (2003,p.186)
• FIGURA –
• Quatro SUBSISTEMAS – A, B, C , D
• SUBSISTEMA B – Queima de combustível na caldeira – Energia – Aquecimento – vaporização –
Vapor a alta temperatura e pressão – Turbina – vapor reduz T e P
– Gera trabalho pela conversão de calor
– Diferença entre energia do fluido na entrada e saída é aproveitada para movimentar o eixo do 
gerador elétrico ( entalpia )
• SUBSISTEMA C – resfriamento da água que sai do condensador na torre – aumento de área 
especifica para resfriar ( gotículas) - parte da água se perde – evaporação – reposição –
bombeamento – linhas extensas mais bombas
– Qualidade da água - Sais dissolvidos, gases dissolvidos e microrganismos – corrosão e depósitos
– Preocupações ambientais – não pode jogar água quente nos rios e córregos – LEI 9433 
8/01/1997.
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
• FIGURA –
• Quatro SUBSISTEMAS – A, B, C , D
• SUBSISTEMA B – Circulação do fluido
– Natural – sem mecanismo propelente
– Forçada – Bomba impulsiona o fluido na fase 
líquida – ( placa de orifício regula a vazão)
– Sistema com produção contínua de vapor
– Tubulão – Parte cilíndrica das caldeiras – onde a 
água é alimentada – ocorre separação do vapor
– Tubos descendentes - - fluido de trabalho 
circula sem aquecimento ( AB)
– Amos sistemas contém fornalhas – recebe o 
combustível e ocorre mistura com ar e ocorre a 
combustão – gases quentes – transcal –
vaporização – Segmento BC
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
• Exemplo de estrutura – Fábrica de Papel e Celulose
• Dimensiona pela condição mais rigorosa
– Produção de 63 Mpa – cozimento dos cavacos de madeira
– Vapor a 42 Mpa para geração de potência (turbine e gerador)
– Vapor a 11 Mpa para processos de fabricação
– Vapor a 0,2 Mpa – outros processos
– Como distribuir o vapor?
• Pressão máxima maior que necessária – 70MPa
• Diferença de pressão – escoamento
• Vapor de cozimento – reaquecido – 42 Mpa - - turbina
• Segunda Caldeira – produz 11 Mpa e 0,2 Mpa
• Linha de processo – válvulas redutoras
•
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR
Pascal 
(Pa)
Mega Pascal 
(MPa)
Kilo Pascal 
(KPa) 
Psi (Libra por 
/pol2
BAR Kgf/cm2 mH2O
1 0,000001 0,001 0,000145038 0,00001 0,000010197- 0,00010197
10 0,00001 0,01 0,00145038 0,0001 0,00010197 0,00101974
100 0,0001 0,1 0,0145038 0,001 0,00101972 0,01019744
1.000 0,001 1 0,145038 0,01 0,0101972 0,10197442
10.0000 0,01 10 1,450377 0,1 0,1019716 1,01974428
100.000 0,1 100 14,503774 1 1,0197162 10,1974428
1.000.000 1 1000 145,037738 10 10,1971621 101,974428
10.000.000 10 10000 1450,377377 100 101,971623 1019,74428
AULA Geração e Distribuição do Vapor INTRODUÇÃO
Unidade 1 Seção 1 – SISTEMADE POTÊNCIA A VAPOR