Queimadores e geradores de vapor

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Combustão e Geração de Vapor 
Queimadores e geradores de vapor 
Ighor Felipe de Melo Queiroz 201710572 
06/07/2020 
Resumo 
Após entender os tipos de combustíveis utilizados para os mais diversos fins, é 
necessário estudar os dispositivos utilizados para realizar as combustões. Neste primeiro 
momento, serão estudados os queimadores e geradores de vapor. Com a finalidade de 
aprofundar o conhecimento neste assunto, foram elaboradas perguntas para entender as 
diferenças entres os tipos de queimadores que existem, suas principais características, 
além das perguntas voltadas para geradores de vapores. Também é questionado suas 
importâncias na indústria e, por fim, características importantes das caldeiras. Espere-se 
que ao final do estudo, 
Introdução 
A humanidade tem utilizado diversos tipos de fontes de energia através dos tempos, 
porém, é a partir de combustões que resultam a maior parte da energia da qual necessita. Exemplos 
cotidianos de processos de combustão incluem desde a chama de uma vela, a queima da lenha ou 
do gás de fogão, até a queima de combustível que ocorre dentro dos motores de automóveis. 
Entretanto, a combustão pode ser uma reação perigosa se não for controlada ou pouco eficiente 
se não for utilizada da maneira correta, sendo assim, é necessário que sejam criados dispositivos 
e técnicas pra controlar esse fenômeno afim de que seja utilizado da maneira de interesse. [1] 
Neste estudo, será discutido alguns pontos a respeitos de alguns dispositivos que são 
utilizados para realizar a combustão. É importante ressaltar que esses equipamentos não possuem 
utilidade sem um combustível, sendo assim, deve-se estudar qual o combustível será usado para 
obter melhor eficiência na queima. 
Dentre os dispositivos de queima, tem-se os queimadores, que são utilizados para 
fomentar a reação entre o combustível e o comburente. [3] Pode ser classificado em alguns tipos 
de acordo com o estado físico do combustível que será utilizado. O queimador utilizado deve 
obedecer a alguns critérios de seleção levando em consideração a aplicação específica e o tipo de 
forno. 
Os geradores de vapor são considerados trocadores de calor complexos que produzem 
vapor de água sobre pressões superiores a atmosférica, são conhecidos como caldeiras a vapor. 
As caldeiras, por sua vez, são trocadores de calor que trabalham com pressão superior e inferior 
a pressão atmosférica, produzindo vapor. As caldeiras possuem o maior rendimento térmico 
possível além de maior segurança. 
 
 
 
Resultados e discussões 
Nesse tópico, serão respondidas as perguntas do Roteiro de Estudos Orientados e 
posteriormente será discutido os resultados obtidos. A resposta estará logo em sequência 
da pergunta. 
1. O que é um queimador e qual é sua importância na indústria? 
Queimador é um dispositivo que fomenta a combustão, ou seja, permite que o 
combustível e o comburente reajam. É importante sua aplicação na indústria pois pode-
se controlar e ajustar a combustão e com isso obter a melhor eficiência de queima do 
combustível utilizado. [3] 
2. O que é um queimador de gás de pre-mistura? Cite exemplos; 
São alimentados por uma mistura homogênea de gás combustível e gás comburente. 
Um exemplo de queimadores de gás é o queimador de Bunsen. Este queimador, muito 
usado no laboratório, é formado por um tubo com orifícios laterais, na base, por onde 
entra o ar, o qual se vai misturar com o gás que entra através do tubo. O bico de Bunsen 
queima em segurança um fluxo contínuo de gás, sem haver o risco da chama se propagar 
pelo tubo até o depósito de gás que o alimenta 
Os queimadores de gás de pre-mistura podem ser de pressão, atmosférico ou oxi-gás. 
o atmosférico recebe ar no tubo da mistura, no final do qual a chama é formada, por fim, 
os de oxi-gás, são utilizados quando são necessárias temperaturas altas ou fluxo de calor 
pontuais. [8] 
3. Quais são as características dos queimadores a gás para altas temperaturas? 
Os queimadores de alta temperatura podem funcionar utilizando diversos tipos de 
combustíveis, como gás natural, óleos pesados e ultraviscosos, e existem também os 
queimadores GLP, entre outros. Uma das principais vantagens dos queimadores de alta 
temperatura é que alguns desses combustíveis são anti-corrosivos, não poluentes e não 
tóxicos, porém é necessário ressaltar que em caso sejam inalados em grandes quantidades, 
eles produzem um efeito anestésico e podem inclusive asfixiar.[5] 
4. Quais são as diferenças entre os queimadores de gasificação e os queimadores de 
pulverização para combustíveis liquido? 
Vaporização ou gasificação: consiste em aquecer o combustível antes de entrar na 
câmara de combustão, promovendo a libertação de vapores combustíveis. [4] 
Pulverização: Utilização de um spray para atomizar o combustível, esse spray é 
aplicado antes do combustível ir para combustão, com isso sua densidade diminui e 
aumenta a área de contato. 
5. Que são os geradores de vapor? 
Geradores de Vapor (GV's) podem ser considerados como sendo trocadores de calor 
complexos que produzem vapor de água sob pressões superiores a atmosférica a partir da 
energia de um combustível e de um elemento comburente (Ar). [2] 
 
 
6. Que é o vapor e qual é sua importância na indústria? 
Fisicamente é a água no estado gasoso. O vapor de água é usado como meio de 
geração, transporte e utilização de energia desde os primórdios do desenvolvimento 
industrial. Inúmeras razões colaboraram para a geração de energia através do vapor. A 
água é o composto mais abundante do planeta e, portanto, de fácil obtenção e baixo custo. 
Na forma de vapor tem alto conteúdo de energia por unidade de massa e volume. Utilizada 
em grande parte da geração de energia elétrica, pois utiliza vapor de água como fluído de 
trabalho em ciclos termodinâmicos, transformando a energia química de combustíveis 
fósseis ou nucleares em energia mecânica, e em seguida, energia elétrica. [7] 
7. Indique e explique as diferencias entre vapor saturado e vapor superaquecido; 
Vapor Saturado: Amplamente utilizado na grande maioria das indústrias e 
processos, pois o vapor saturado tem a grande vantagem em manter temperatura constante 
durante a condensação a pressão constante. A temperatura pode variar entre 130ºC a 
350ºC, porém a faixa de temperatura até 170ºC com 8kgf/cm², corresponde a grande 
maioria de pequenos e médios consumidores de vapor. [2] 
Maiores temperaturas são possíveis à custa do aumento da pressão de saturação, 
o que implica num maior custo de investimento devido a necessidade de aumento da 
resistência mecânica e requisitos de fabricação e inspeção do gerador de vapor. [2] 
Vapor Superaquecido: Utilizado em grandes complexos industriais e na geração de 
energia elétrica ou mecânica em ciclos termodinâmicos. Vapor superaquecido é aquele 
que possui temperatura mais elevada geralmente na faixa de 400ºC a 560ºC. Para obtê-
lo, é necessário aquecer o vapor saturado, mantendo inalterada a sua pressão. [2] 
O vapor passa a condição de superaquecimento quando ultrapassa temperaturas de 
saturação de uma determinada pressão. O vapor superaquecido é isento de umidade e 
comporta-se nas tubulações como gás. Na geração do vapor superaquecido a limitação de 
temperaturas de trabalho fica por conta dos materiais de construção empregados. [2] 
8. Quais são os requisitos de uma caldeira? 
Os requisitos de uma boa caldeira são: Capacidade de gerar vapor a uma taxa desejada 
à pressão e temperatura desejadas com o mínimo consumo de combustível e custo; 
Capacidade de armazenamento de vapor de água; Circulação constante e completa da 
água; Capacidade de iniciar rapidamente a partir do frio; Totalmente equipado com as 
montagens necessárias; Construção simples e bom acabamento (peças de fácil acesso); 
Superfície de aquecimento quase em ângulo reto com a corrente de gases quentes; Mínima 
perda de energia por fricçãodurante o fluxo de gases quentes e água/vapor; Tubos com 
boa resistência ao desgaste e mínimo decomposição de fuligem; Resistencia a tensões 
térmicas; Caldeira deve ocupar menos área de piso e espaço. [7] 
9. Que parâmetros devem ser observado na seleção das caldeiras? 
Para seleção de caldeiras, devem ser analisados os seguintes parâmetros: Exigência 
de pressão de vapor; Exigência de temperatura de vapor; Taxa de geração de vapor; Custo 
inicial e restrições; Custos de funcionamento e manutenção; Disponibilidade de 
combustível e água; Requisitos de inspeção e manutenção. [7] 
 
10. Quais são os principais componentes das caldeiras. 
Os principais componentes das caldeiras são: Sistema de controle de nível e água de 
alimentação; Economizador; Pré aquecedor de ar; Válvulas de segurança; Cinzeiro e 
soprador de fuligem. [6] 
Um dos fatores mais importantes ao se tratar de combustão é o controle das condições 
na qual a reação irá acontecer, sendo assim pode-se obter a melhor eficiência possível da 
queima. Também é notável que os queimadores atuam em objetos do nosso dia a dia, 
como por exemplo em um fogão. Os geradores de vapores por sua vez, possuem um alto 
rendimento com sua função de aquecer a água e transforma-la em vapor a partir de uma 
fonte de energia. 
É necessário saber qual é o melhor estado do vapor para ser aplicado, entre saturado 
e superaquecido, o primeiro pode manter a temperatura constante durante a condensação 
a pressão constante, já o segundo é isento de umidade e comporta-se nas tubulações como 
gás, pois a temperatura do vapor é elevada em pressão constante. Além disso, as 
caldeiras, recipiente cuja função é, entre muitas, a produção de vapor através do 
aquecimento da água, demonstram grande complexidade em sua composição e pré 
requisitos para instalação. 
Conclusões 
 Tendo em vista os objetivos da disciplina, em desenvolver a capacidade do 
discente de entender os principais conceitos de combustão e geração de vapor, pode-se 
afirmar que este estudo representa mais um passo para o domínio do tema. Analisando 
desde o princípio a estrutura do curso, é possível notar que neste momento o discente já 
tenha conhecimento sobre os tipos de combustíveis e dispositivos que serão utilizados 
para realizar as reações de combustão. 
 Um dos principais fatores para as caldeiras é a água, em especial no estado gasoso, 
podendo ser manipulada entre saturado e superaquecido dependendo da aplicação. Essa 
substância possui alto conteúdo de energia por unidade de massa e volume, por ser 
encontrada em abundância no planeta é amplamente utilizada nas indústrias. 
 Apesar de receber mais destaque em industrias os queimadores são utilizados no 
dia a dia das pessoas, como por exemplo em bocas de fogões ou em laboratórios de 
química (bico de bulsen). Os queimadores geralmente estão associados a fornos e 
aplicação específicas, por isso estão sujeitos a critérios para sua seleção que podem 
envolver tanto o produto quanto o forno em que está instalado, além de critérios genéricos 
como temperatura a atingir, flexibilidade de operação. 
 Mesmo não sendo tratado nenhum tipo específico, os queimadores e caldeiras 
possuem vários tipos que podem ser selecionados de acordo com a necessidade, os 
queimadores por exemplo, podem ser divididos de acordo com o combustível que será 
utilizado e subdivididos dependendo da aplicação. As caldeiras também possuem divisões 
que são classificadas em aplicação, orientação, tipo de combustível e o que circula nos 
tubos, existe um número maior de classificações para as caldeiras do que para 
queimadores podendo assim abranger uma grande gama de aplicações. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua
 
Referencias 
1. Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais. Disponivel em: 
<http://www.las.inpe.br/~microg/combustao.htm>. Acesso em: 4 Julho 2020. 
2. ANDRADE, A. S. D. Geradores de Vapor. UFPR. Curitiba, p. 40. 
3. CONCEITO.DE. Conceito.De. Conceito de Queimador, 2015. Disponivel em: 
<https://conceito.de/queimador#:~:text=Queimador%20%C3%A9%20um%20termo%2
0que,a%20combust%C3%A3o%20de%20algum%20elemento.>. Acesso em: 4 Julho 
2020. 
4. NEVES, R. C. Reforma de gás de gaseificação por meio. Unicamp. Campinas, p. 164. 
2013. 
5. TECNOLOGIA EM CALOR. Queimadores de alta temperatura. Tecnologia em calor. 
Disponivel em: <http://www.teccalor.com.br/informacoes/queimadores-alta-
temperatura.php>. Acesso em: 4 Julho 2020. 
6. TOGAWA, V. Partes que compõem um caldeira. Togawa Engenharia, 2017. 
Disponivel em: <https://togawaengenharia.com.br/blog/partes-que-compoem-uma-
caldeira/>. Acesso em: 4 Julho 2020. 
7. C. E. Castilla Alvarez, "Geradores de Vapor I e II," ed, 2020 
 
8. C. E. Castilla Alvarez, "Queimadores I e II," ed, 2020