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G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 1 CURSO DE ESPECIALIZAÇÃOCURSO DE ESPECIALIZAÇÃOCURSO DE ESPECIALIZAÇÃOCURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EMEMEMEM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHOENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHOENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHOENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO DISCIPLINADISCIPLINADISCIPLINADISCIPLINA SEGURANÇA EM CALDEIRAS E EMSEGURANÇA EM CALDEIRAS E EMSEGURANÇA EM CALDEIRAS E EMSEGURANÇA EM CALDEIRAS E EM VASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃOVASOS DE PRESSÃO CARGA HORÁRIA: 20 HORAS/AULAS.CARGA HORÁRIA: 20 HORAS/AULAS.CARGA HORÁRIA: 20 HORAS/AULAS.CARGA HORÁRIA: 20 HORAS/AULAS. PROFESSORPROFESSORPROFESSORPROFESSOR GIUSEPPE SARGIUSEPPE SARGIUSEPPE SARGIUSEPPE SARTO ARAUJO RODRIGUESTO ARAUJO RODRIGUESTO ARAUJO RODRIGUESTO ARAUJO RODRIGUES Maio / 2007Maio / 2007Maio / 2007Maio / 2007 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 2 PROGRAMA . Utilização de caldeiras e de vasos sob pressão na indústria. . Riscos de acidentes nos equipamentos. . Conseqüências de uma explosão. . Tipos de caldeiras e de vasos de pressão. . Características das caldeiras. . Partes de uma caldeira. . Segurança na operação de caldeiras e vasos de pressão. . Operadores habilitados. . Inspeção de segurança. . Profissional Engenheiro habilitado. . Inspeção de Segurança em Caldeiras e Vasos de Pressão. . Teste hidrostático. . Teste de acumulação. . Pressão Máxima de Trabalho Admissível – PMTA. . Atualização da PMTA. . Aferição de Manômetro. . Capacidade de produção de vapor. . Cálculo aproximado da área de produção de vapor. . Alimentação de água: bombas, injetores, burrinhos, etc. . Problemas devido à água de alimentação. . Tratamento da água de alimentação. . Formulários utilizados nas inspeções de segurança – Laudo de Inspeção. . Registro das Inspeções: DRT e CREA. . Registro de Segurança. . Prontuário de um equipamento. . Análise das Normas de Inspeção: NR-13 e NBR-12.177 da ABNT. . Prática de Inspeção de Caldeira e de Vasos de Pressão para o Engº de Segurança. . Equipamentos utilizados nas inspeções de segurança. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 3 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 4 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 5 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 6 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 7 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 8 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 9 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 10 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 11 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 12 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho– CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 13 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 14 Observações sobre diferentes pressões: Muito baixa: até 100 Psi. Baixa pressão: 100 a 200 Psi. Média pressão: 200 a 700 Psi. Alta pressão: 700 a 1500 Psi. Pressão muito alta: 1500 a 3209 Psi. Pressão supercrítica acima de 3.209 Psi. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 15 GERADORES DE VAPOR - RISCOS DE OPERAÇÃO. A UTILIZAÇÃO DE CALDEIRAS (GERADORES DE VAPOR) IMPLICA NA EXISTÊNCIA DE RISCOS DE NATUREZA DIVERSIFICADA, TAIS COMO: INCÊNDIOS, CHOQUES ELÉTRICOS, QUEIMADURAS, INTOXICAÇÕES, QUEDAS, FERIMENTOS DIVERSOS, ETC. DEVE-SE NO ENTANTO, DESTACAR A IMPORTÂNCIA DO RISCO DE EXPLOSÕES, POR QUATRO MOTIVOS PRINCIPAIS: 1) POR SE ENCONTRAR PRESENTE DURANTE TODO O TEMPO DE OPERAÇÃO, SENDO NECESSÁRIO O SEU CONTROLE CONTÍNUO, SEM INTERRUPÇÃO; 2) EM RAZÃO DA VIOLÊNCIA COM QUE AS EXPLOSÕES SE MANIFESTAM, NA MAIORIA DOS CASOS SUAS CONSEQUÊNCIAS SÃO CATASTRÓFICAS, EM FACE DA GRANDE QUANTIDADE DE ENERGIA LIBERADA INSTANTANEAMENTE; 3) POR ENVOLVER NÃO SÓ O PESSOAL DE OPERAÇÃO, COMO TAMBÉM, OS QUE TRABALHAM NAS PROXIMIDADES, PODENDO ATINGIR ATÉ MESMO A COMUNIDADE (VIZINHOS E VIAS PÚBLICAS) E A CLIENTELA, QUANDO SE TRATA DE EMPRESAS DE SERVIÇOS (HOSPITAIS, HOTEIS, ETC.) 4) PORQUE SUA PREVENÇÃO DEVE SER CONSIDERADA EM TODAS AS FASES: PROJETO, FABRICAÇÃO, TRANSPORTE, MONTAGEM, OPERAÇÃO, MANUTENÇÃO, INSPEÇÃO E OUTRAS. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 16 VASOS DE PRESSÃO - RISCOS DE OPERAÇÃO A UTILIZAÇÃO DE VASOS SOB PRESSÃO IMPLICA TAMBÉM NA EXISTÊNCIA DE RISCOS DE NATUREZA DIVERSIFICADA, TAIS COMO: EXPLOSÃO, INCÊNDIOS, QUEIMADURAS, INTOXICAÇÕES, QUEDAS, FERIMENTOS DIVERSOS, ETC. 1) COM A EXPLOSÃO, O RESERVATÓRIO SE FRAGMENTA, EMITINDO PEDAÇOS DE CHAPA PARA TODOS OS LADOS, COM EFEITOS SEMELHANTES AO DE UMA GRANADA, AFETANDO TODOS QUE SE ENCONTRAR NA ÁREA DE RISCO. 2) O VASO DE PRESSÃO PODE CONTER FLUÍDOS TÓXICOS, CORROSIVOS, IRRITANTES, ETC. EXPONDO AS PESSOAS QUE ATUAM NAS ÁREAS DE RISCO AOS FLUÍDOS PERIGOSOS E PREJUDICIAIS. 3) SE O VASO DE PRESSÃO CONTEM LÍQUIDOS INFLAMÁVEIS, A EXPLOSÃO TAMBÉM PODE PROVOCAR INCÊNDIOS NAS ÁREAS DE ARMAZENAMENTO. 4) VASOS DE PRESSÃO DE GRANDES DIMENSÕES PODEM PROVOCAR A QUEDA DAS PESSOAS QUANDO ACESSAM O MESMO. 5) OS VASOS DE PRESSÃO NORMALMENTE SÃO UTILIZADOS COMO RESERVATÓRIO DE FLUÍDOS E PODEM ESTAR ACOPLADOS A OUTROS EQUIPAMENTOS, TAIS COMO COMPRESSORES QUE FUNCIONAM COM ELETRICIDADE E POR ESTES SEREM METÁLICOS, PODEM TRANSMITIR A CORRENTE ELÉTRICA EXPONDO OS OPERADORES AO RISCO DE CHOQUE ELÉTRICO. 01. GERADORES DE VAPOR (CALDEIRAS). G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 17 1.1. DEFINIÇÃO DE CALDEIRA: (NR-13, 13.1.1). Caldeira a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando- se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidade de processo. 1.2. DEFINIÇÃO DE CALDEIRA: MANUAL TÉCNICO. É um sistema de geração de vapor, na qual a água em estado líquido, circulando em seu interior é transformada em vapor através do calor liberado na queima de um combustível, sendo utilizada para produção de trabalho. 1.3. DEFINIÇÃO DE CALDEIRA: LIVRO TÉCNICO. É um trocador de calor complexo que produz vapor de água sob pressões superiores à atmosférica a partir da energia térmica de um combustível e de um elemento comburente, ar, estando constituído por diversos equipamentos associados e perfeitamente integrados para permitir a obtenção do maior rendimento térmico possível. 02. VASOS DE PRESSÃO G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 18 Pulmões de ar comprimido Reservatórios de Nitrogênio Autoclaves Vacuômetros Reservatórios de GLP Filtros de Compressores Panelões de restaurante. Reservatório de hidrogênio. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 19 Reservatório de Amônia. Vasos compressor Êmbolo. Filtro de ar/óleo de compressor. Tachos de derretimento de Cera. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 20 2.1. Definição:NR-13. Vasos de Pressão são equipamentos que contêm fluídos sob pressão interna ou externa. 2.2. Definição – Manual Técnico. Vasos de pressão são reservatórios de formatos geométricos diversos em função do tipo de utilização a que se destina, que podem conter fluídos variados sob pressão interna ou externa. 03. UTILIZAÇÃO DE VAPOR NA INDÚSTRIA G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 21 A finalidade de geração do vapor varia muito, dependendo do tipo da indústria. A maioria das indústrias depende do vapor para seus processos. Atualmente a utilização de vapor para processos de fabricação atinge a 90% do total. A produção de vapor através de caldeiras (geradores de vapor) é uma operação necessária em quase todos os processos industriais, e está também presente em muitos estabelecimentos comerciais, industriais e de serviços diversos. Exemplos. - Indústria metalúrgica (aquecimento de tubos de óleo) - Indústria de produtos alimentícios (cozimento de alimentos) - Indústria de bebidas (preparo, lavagem de embalagens, etc.) - Indústria têxtil (tinturaria, alvejamento, secagem) - Fábricas de Sabão (aquecimento dos produtos) - Renovadoras de pneus (colagem da banda de rodagem) - Usinas de Açuçar/Álcool (aquecimento, produção de energia). - Petroquímicas (produção de gasolina, óleo diesel, e derivados). - Hotéis (aquecimento de água, cozer de alimentos, engomar roupas). - Lavanderias (lavagem, secagem e engomação). - Hospitais (cozimento, lavagem de roupas, esterilização, etc.). - Geração de energia (termoelétricas, usinas atômicas). - Transporte marítimo (rotação das hélices) - Transporte Terrestre (Maria fumaça). 04. UTILIZAÇÃO DE VASOS DE PRESSÃO NA INDÚSTRIA. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 22 Os vasos de pressão podem conter líquidos, gases ou misturas destes. Algumas aplicações são: armazenamento final ou intermediário, amortecimento de pulsação, troca de calor, contenção de reações, filtração, destilação, separação de fluídos, criogenia, etc. Os vasos de pressão mais comuns são os reservatórios de ar comprimido, que são utilizados praticamente em todo o ramo de atividade industrial, bastante no ramo de serviços (hospitais, lavanderias, oficinas mecânicas, borracharias, etc.) podendo ser também utilizado no meio comercial. 05. PORQUE DA UTILIZAÇÃO DE CALDEIRAS (GERADORES DE VAPOR) . Baixo Custo: O combustível utilizado é normalmente o refugo da indústria (casca e quenga de coco, casca de castanha, bagaço de cana, sobras de madeira, e na falta de refugo: lenha, óleo diesel, BPF, gás natural, GLP, etc) . Facilidade de Água (utilizada para obtenção do vapor) . Equipamento relativamente barato. . Facilidade de manutenção e operação. . Fabricantes acessíveis locais e nacionais. 06. CLASSIFICAÇÃO DOS GERADORES DE VAPOR (CALDEIRAS) Existem vários tipos e modelos, desde equipamentos compactos, usados em restaurantes, hotéis e lavanderias, até os de grande porte utilizados em indústrias siderúrgicas, em petroquímicas, refinarias e em outras indústrias de porte. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 23 Além de variarem quanto a modelos e tamanhos, as caldeiras se diferenciam pelo tipo de energia que usam em seu funcionamento, por sua potência, pressão de trabalho, vazão de vapor, pela forma de circulação da água e dos gases em seu interior. Existem diversas formas para se classificar as caldeiras, podemos agrupar as mesmas em dois tipos básicos de acordo com a localização da água e dos gases de aquecimento. 6.1. CALDEIRAS FLAMOTUBULARES Este foi o primeiro tipo de caldeira construída, é também chamada de fogotubulares, pirotubulares ou de tubos de fogo, pôr causa dos gases quentes provenientes da combustão que circulam o interior dos tubos em um ou mais passes, ficando a água por fora dos mesmos, já que estes se encontram dentro do reservatório cilíndrico que contém água. Estas caldeiras são formadas essencialmente por um corpo cilíndrico com dois espelhos fixos nos quais os tubos atravessam o cilindro e são mandrilhados (prensados nos espelhos) ou soldados. A água contida no corpo cilíndrico envolve todos os tubos na parte interior do cilindro. Características: . Utilizada para baixas produções de vapor (até 20.000kg/h); . Utilizada para baixas pressões de vapor (20 kg/cm²); . Baixo rendimento (60%); G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 24 . Demora na produção de vapor; . Superfície de aquecimento limitada; . Facilidade na troca de tubos; . Fácil manutenção; . Facilidade de limpeza; . Baixo custo. 6.1.1. Caldeiras Flamotubulares Horizontais: tubos de fogos colocados na posição horizontal. - Utilizadas para maiores produções; - Utilizadas onde não existe restrição de espaço. 6.1.2. Caldeiras Flamotubulares Verticais: tubos de fogos colocados na posição vertical. - Utilizadas para pequenas produções (até 2.000 kg/h) - Onde existem problemas de espaço físico. - Rendimento muito baixo (somente uma passagem de gases) G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160,Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 25 6.2. CALDEIRAS AQUATUBULARES G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 26 Com a necessidade de maiores produções de vapor e maiores pressões de trabalho, surgiram as caldeiras aquatubulares, cuja produção de vapor é praticamente ilimitada, baseada no princípio de transmissão de calor por convecção, onde a água fria desce, enquanto a quente sobe, trazendo uma série de vantagens sobre as flamotubulares. As áreas de produção de vapor são conseguidas através de tubos de pequenos diâmetros, que resistem a maiores pressões, se caracterizam por produzir vapor de forma inversa das anteriores, ou seja, a água corre por dentro dos tubos e o aquecimento é feito por fora dos tubos. 6.2.1.Características das Caldeiras Aquatubulares: G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 27 . Maior rendimento . Altas produções de vapor . Superfície de aquecimento ilimitada . Rápida produção de vapor . Manutenção mais difícil . Difícil troca de tubos . Necessidade de tratamento de água. Tipos: . tubos retos. . tubos curvos. 07. CALDEIRAS ELÉTRICAS G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 28 São basicamente construídas pelo casco ou tambor, contendo uma cuba interna e os eletrodos. O casco é um, vaso de pressão, cilíndrico, isolado termicamente e convenientemente aterrado. A cuba interna é isolada eletricamente pôr meio de porcelanas adequadas. - A alimentação de energia elétrica é feita através de eletrodos. - A corrente elétrica passando através da água, no interior da cuba, provoca seu aquecimento e vaporização. Observações: 1. A água pura é considerada um mal condutor de corrente elétrica, portanto se deve adicionar determinados sais à mesma para que se possa obter uma determinada condutividade. 2. devido ao custo elevado com energia elétrica, este tipo de caldeira, atualmente é muito pouco utilizado. 3. Principais características: . Não necessita de área para estocagem de combustível . Ausência total de poluição (não há emissão de gases) . Baixo nível de ruído; . Produção de vapor de forma rápida e precisa . Alto rendimento térmico (98,0%) . Área reduzida para instalação da caldeira . Necessita de aterramento da caldeira de forma rigorosa . Tratamento de água rigoroso 08. PARTES DE UMA CALDEIRA Os elementos fundamentais para o funcionamento de uma caldeira são: - Vaso de pressão, que serve de reservatório para a água e para o vapor; - Uma fonte de energia (elétrica ou química) para gerar a energia térmica; - Um sistema para a transmissão da energia térmica para a água, para que a troca térmica produza o vapor; - Um sistema de distribuição do vapor produzido; - Válvulas de segurança para escape de vapor em excesso 8.1. FORNALHA OU CÂMARA DE COMBUSTÃO. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 29 É o compartimento onde ocorre á combustão, Suas características variam de acordo com o combustível usado, pois estão relacionadas com o formato e o comprimento da chama que será produzida pelo queimador. As fornalhas podem estar localizadas na parte interna ou externa ao equipamento, onde acontece a queima do combustível, com a conseqüente liberação de calor que aquecerá os tubos e chapas componentes das áreas de produção do vapor. Fornalha Externa. Fornalha Interna. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 30 8.2. TUBULAÇÃO G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 31 São os elementos que recebem a maior quantidade de calor na fornalha. Estes tubos têm a finalidade de transferir o calor dos gases quentes para a água (flamotubulares) ou coletar o calor da fornalha para os tubos d’água (aquatubulares). 8.3. CORPOS CILINDRICOS G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 32 São reservatórios normalmente cilindros feitos de aço onde a água e/ou vapor são armazenados. Nas caldeiras flamutubulares é o principal componente tem as extremidades fechadas por espelhos e o cilindro é atravessado pôr tubos defogo. Nas caldeiras elétricas, contém os eletrodos ou resistências e nas caldeiras aquatubulares são reservatórios cilíndricos localizados normalmente nas partes superiores e inferiores, sendo estes ligados pelos tubos. 8.4. QUEIMADOR G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 33 Utilizado nos geradores de vapor que utilizam combustíveis líquidos ou gasosos, para cada tipo de combustível, existe um queimador adequado ou uma regulagem adequada, estes possuem a finalidade de pulverizar e dosar o combustível, projetando para o interior da fornalha interna. (BPF, óleo diesel, gás natural, GLP, etc). As fornalhas externas normalmente utilizam os combustíveis sólidos (casca e/ou quenga de coco, bagaço de cana, casca de castanha, lenha, sobras de madeira, tarugos de raspa de madeira, tarugos de casca de castanha, etc.) G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 34 8.5. TAMBOR DE VAPOR (Tubulão superior) G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 35 Característico das caldeiras aquatubulares, o tambor de vapor é o local onde o vapor se separa da água, localizado nas partes mais elevadas das caldeiras, podendo existir mais de um numa mesma caldeira. 8.6. TUBULÃO DE LAMA (tubulão inferior) Reservatório existente nas caldeiras aquatubulares, destinado à deposição de sólidos e de impurezas existentes na água. 8.7. CHAMINÉ G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 36 A chaminé é uma parte importante da caldeira. Ela ajuda na tiragem (saída dos gases da combustão) devido à diferença de pressão atmosférica que existe entre a sua base e o seu topo, provocada pela diferença de temperatura dos gases de combustão. Pode ser confeccionada com chapas de aço, alvenaria de tijolo comum ou refratário, etc. Atualmente exige-se que os gases produzidos sejam filtrados e limpos para não poluir o meio ambiente. Obs: a tiragem das caldeiras é dita forçada, quando é auxiliada por ventiladores ou exaustores. 09. ACESSÓRIOS E DISPOSITIVOS DE CALDEIRAS 9.1. Dispositivos de Alimentação d’água. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 37 Estes equipamentos desempenham um importante papel nas caldeiras, pois mantém o nível de água para que a caldeira possa atender à demanda de vapor. Deve ser muito bem controlado para repor no mínimo a quantidade de água que foi evaporada a manter o regime permanente de geração, de forma segura para os operadores e para o equipamento. 9.1.1. Injetores. São equipamentos para alimentação de água, usados em pequenas caldeiras de comando manual e também foi muito empregado em locomotivas a vapor. Seu princípio, simples, baseia-se no uso do próprio vapor de caldeira ou de ar comprimido que é injetado dentro do aparelho, onde existem os cônicos divergentes e as válvulas de retenção, de controle e de sobrecarga. Quando o ar ou vapor passa pêlos cônicos divergentes, formam vácuos, faz com que a válvula de admissão seja aberta e arrasta pôr sucção a água do reservatório para dentro da caldeira. A água que entrar em excesso, sai através da válvula de sobrecarga do aparelho. Obs: a) Toda caldeira deve ter um dispositivo para que possa na falta de energia elétrica, ser alimentada com água. Este equipamento geralmente é um injetor, que funciona com vapor e água fria. b) É um equipamento obrigatório para ser utilizado nas caldeiras com combustível sólido (NR-13, item 13.1.4, letra c) 9.1.2. Bomba d’água. Esse equipamento importante para o funcionamento de uma caldeira, visto que fornece a água de alimentação. É um equipamento que deve ter uma pressão superior à pressão de trabalho da caldeira para que possa introduzir água no G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 38 sistema. Na sua instalação hidráulica é dotada de válvulas de retenção evitando o retorno do líquido de trabalho, bem como a entrada de ar no circuito de aspiração. 9.1.2.3. Bombas Alternativas Este equipamento também é encontrado em vários modelos e tamanhos de acordo com as necessidades do gerador de vapor. As bombas alternativas normalmente utilizam também próprio vapor da caldeira para realizar o acionamento de seus êmbolos, no entanto esta pode aproveitar outras fontes de energia para o seu acionamento. As bombas alternativas são vulgarmente chamadas de bombas de pistão e aquelas que usam conjunto de êmbolos, utilizando vapor para o seu acionamento são chamadas de burro ou burrinhos d’água. 9.1.2.4. Bombas Centrífugas São bombas, que tem dado os melhores resultados, pela simplicidade de seus componentes, facilidade de manutenção e pela grande vazão e pressão que nosoferece, atingindo até 500.000 litros/hora. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 39 Seu funcionamento consiste em um disco com um jogo de palhetas que giram em alta velocidade, garantindo a sucção da água. Os discos são chamados de estágios, cuja quantidade pode variar de acordo com a capacidade da bomba. Nas caldeiras de baixa pressão empregam-se bombas com apenas um estágio e nas de alta pressão são utilizadas bombas com vários estágios. Normalmente a bomba utilizada é a bomba centrífuga com rotores em série, onde se consegue pressões de injeção elevadas. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 40 Dimensionamento da bomba de alimentação de água. A capacidade de alimentação de uma bomba para caldeira deve ser de 1.5 a 2.0 vezes maior do que a capacidade máxima de geração de vapor da mesma. A Bomba de alimentação também deve ser capaz de alimentar a caldeira na sua PMTA, ou seja, a bomba deve ter uma capacidade de pressão superior a pressão interna da caldeira para poder alimentar a mesma com segurança. 9.2. Coluna de Nível / Visor de nível G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 41 Consiste em um tubo de vidro colocado no vaso de pressão da caldeira que tem a finalidade de dar ao operador a noção exata da altura onde se encontra a água dentro da caldeira. Na maioria das caldeiras o nível de água é exatamente no centro do tubo de vidro, o que corresponde ao centro do vaso de pressão ou a cobertura dos tubos de fogo na caldeira flamotubular. Manter o nível da água da caldeira é um importantíssimo papel do operador que terá que manter sempre uma especial atenção. Antes de iniciar a operação da caldeira, deve ser feita uma drenagem na descarga do nível, a fim de que se eliminem algumas impurezas localizadas na coluna de nível ou em suas conexões. Nas caldeiras manuais, o nível é importantíssimo porque dará ao operador uma noção exata de quando a água deverá ser introduzida na caldeira. Obs: Nível da água no vaso de pressão da caldeira: 3/4 > nível normal > 1/2 9.2.1.Sistema de Controle de nível G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 42 . Regulador de nível com bóia. Poderão ser construídos de várias formas, mas os principais constam de uma câmara que é ligada ao tambor de vapor e uma bóia que por sua vez está ligada a uma chave que comanda o circuito elétrico da bomba de alimentação de água. . Regulador de nível com eletrodos Este sistema consiste em aproveitar a condutividade elétrica da água, através de três eletrodos que podem ser de aço inoxidável e de tamanhos diferentes, correspondendo, cada tamanho, a um nível de água: central (nível normal), nível máximo e nível mínimo. Este dispositivo é montado na parte superior do tambor de vapor ou na própria coluna de nível, e os eletrodos estão ligados a um relé de nível de água que, através de seus contatos, comandará o funcionamento da bomba de alimentação de água. 9.3. Manômetro G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 43 Aparelho com o qual se mede a pressão de gases, de vapores e de outros fluídos. É muito utilizado na indústria, entre outros fins, para verificar a pressão de caldeiras e de vasos sob pressão. O conhecimento desta pressão é obrigatório, não só sob o ponto de vista de segurança, como também, para a operação econômica da caldeira. Obs. a) Cada caldeira tem uma capacidade de pressão determinada. Sendo assim, os manômetros utilizados em cada caldeira devem ter a escala apropriada. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 44 b) A pressão máxima de funcionamento da caldeira deverá estar sempre marcada sobre a escala do manômetro, com um traço feito à tinta vermelha, para servir de alerta ao operador no controle da pressão. c) É recomendada a utilização de manômetro com escala, contendo pelo menos o dobro da PMTA do equipamento. 9.4. Válvulas de Segurança. Sua função é de promover o escape do excesso de vapor, caso a pressão máxima de trabalho permitida da caldeira ou do vaso de pressão venham a ser ultrapassadas, e os outros dispositivos de segurança venham a falhar. Tipos utilizados: . Válvulas de contrapeso G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 45. Válvulas de Segurança de mola G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 46 . Válvula de Segurança + Válvula de Alívio G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 47 9.5. Fotocélulas Utilizadas no sistema de proteção e controle das chamas. O seu funcionamento é baseado na coloração da chama. Se estas apagarem, a luminosidade no interior da fornalha será diminuída, a célula fotoelétrica comandará o amplificador e o relé que abrirá seus contatos, interrompendo o circuito dos queimadores, desligando o mesmo. 9.6. Pressostatos. Tem a finalidade de controlar o funcionamento de diversos equipamentos utilizando a pressão interna da caldeira e dos vasos de pressão (motor, queimador, exaustor, ventilador, etc) Gerador de Vapor. Vaso de Pressão. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 48 9.7. Válvulas Diversas. Nas caldeiras e vasos de pressão, existem diversos tipos de válvulas, necessárias ao controle do equipamento. 9.7.1. Válvula Principal de Saída de Vapor. Permite a vazão de todo o vapor produzido pela caldeira. Na maior parte das aplicações industriais, são utilizadas válvulas do tipo globo, por assegurarem controle mais perfeito da vazão. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 49 9.7.2. Válvulas de Alimentação Destina-se a permitir ou interromper o suprimento de água no gerador de vapor. 9.7.3. Válvulas de Retenção São utilizadas para impedir o retorno da água do vapor ou de um fluído qualquer sob pressão para o interior ou para fora do vaso ou da caldeira. 9.7.4. Válvulas de Descarga (Descarga de Fundo, descarga de nível) Também conhecidas como válvulas de dreno, permitem a purga da caldeira ou do vaso. Estão sempre ligadas às partes mais inferiores dos vasos de pressão e das caldeiras. O lodo do material sólido em suspensão, geralmente acumulado no fundo dos coletores ou tambores inferiores das caldeiras e vasos, é projetado violentamente para fora da unidade, quando se abrem estas válvulas. Estas têm como finalidade extrair da caldeira os sólidos indesejáveis que adentrarem no interior da caldeira através da alimentação de água ou reações químicas da água. Deve ser acionada periodicamente de acordo com as características da água de alimentação e do tratamento químico a ser realizado na água de alimentação da mesma. 9.8. Purgadores G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 50 São dispositivos automáticos que servem para eliminar o condensado formado nas linhas de vapor e nos aparelhos de aquecimento, sem deixar escapar o vapor. 9.9. Termômetros São dispositivos destinados a medir a temperatura do vapor e/ou dos gases de combustão da caldeira ou dos fluídos diversos utilizados nos vasos de pressão. Obs: a temperatura ideal de funcionamento de uma caldeira é quando seus gases de escape estão entre 220 a 280ºC. Temperatura acima desta marca representa: a) excesso de ar na combustão, causando arraste excessivo de calorias à chaminé; b) excesso de fuligem depositada na tubulação da caldeira; c) passagem de gases de um passe de fogo para outro, refratários danificados; d) incrustação das partes internas da caldeira devido aos sais minerais da água de alimentação, isolando as partes metálicas em contato com o calor e água. 10. OUTRAS EXIGENCIAS LEGAIS (Gerador de Vapor E Vasos de Pressão). G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 51 10.1. Prontuário do Equipamento. São todas as informações, de construção, manutenção, operação e descrição técnicas do equipamento, normalmente fornecidos pelo fabricante do mesmo ou reconstituída por um profissional habitado. 10.2. Plaqueta de Identificação. É uma plaqueta confeccionada com material resistente e indelével que deve ser fixada no equipamento e deve conter todas informações técnicas exigidas pela NR- 13 (13.1.5 e 13.6.3). 10.3. Registro de Segurança. Trata-se de um livro onde deve ser feito o registro de todas as ocorrências que de uma forma ou de outra comprometam a segurança do equipamento. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 52 10.4. Operador Habilitado.Todos os geradores de vapor e todos os vaso de pressão de categoria I e II devem ser operado por um empregado legalmente habilitado de acordo com as exigências da NR-13 (Caldeira - 13.3.4 e Vaso de pressão - 13.8.3). 10.5. Manual de Operação. Todo gerador de vapor e todo vaso de pressão de categoria I e II devem possuir manual de operação de acordo com as exigências da NR-13 (Caldeira - 13.3.1 e Vaso de pressão - 13.8.1). G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 53 10.6. Inspeção de Segurança. Todo gerador de vapor e todo vaso de pressão devem ser submetidos à inspeções de segurança inicial, periódica e extraordinária de acordo com a NR-13. 11. SISTEMAS DE SEGURANÇA 11.1. SISTEMA ELÉTRICO Nível de água controlado através de eletrodos ou por bóia. Controle de pressão máxima de trabalho através de pressostato elétrico, que desliga a caldeira e controle de através de fotocélula; 11.2. SISTEMA MECÂNICO Trata-se de um fusível que se rompe quando por qualquer motivo os sistemas elétricos falharem. É instalado no interior do lado de fogo da caldeira e composto de um a peça metálica com miolo em liga de chumbo. Quando a caldeira superaquecer por qualquer motivo, nível muito baixo de água, por exemplo, a liga funde-se e através deste orifício, passa vapor em alta velocidade e pressão emitindo um forte apito. A caldeira deverá então ser desativada e o fusível trocado. 12. VASOS DE PRESSÃO. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 54 Os vasos de pressão podem ser construídos de materiais e formatos geométricos variados em função do tipo de utilização a que se destinam. Desta forma existem vasos de pressão esféricos, cilíndricos, cônicos, etc., construído em aço carbono, alumínio, aço inoxidável, fibra de vidro e outros materiais. Os vasos podem ocupar posições diversas, dependendo das necessidades de utilização, podendo ser verticais, horizontais, inclinados, etc. Obs: a) Os vasos de pressão, como também possuem fluidos sob pressão, devem ser equipados com válvulas de segurança, válvulas de alívio e manômetros. b) As mesmas exigências contidas na NR-13 para os geradores de vapor, também se estendem para os vasos de pressão. c) Os vasos de pressão normalmente não possuem os riscos de queimaduras características nos geradores de vapor, por outro lado podem conter fluídos tóxicos, corrosivos, explosivos, inflamáveis, etc. 13. LEGISLAÇÃO CONSULTADA. 13.1. Norma Regulamentadora de nº 13 (NR-13) G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 55 13.2. Norma Brasileira NBR 12.177 - Inspeção de Segurança 13.3. Norma Brasileira nº 227 (NB-227) - Projeto e Construção. 14. INSPEÇÃO DE SEGURANÇA É a verificação obrigatória periódica das condições de segurança de uma caldeira ou de um vaso de pressão, verificação essa realizada de conformidade com as exigências da Norma Regulamentadora (NR-13) e da Norma Técnica NBR-12.177 da ABNT. 14.1. Tipos de Inspeção - Inicial: É a primeira que se realiza numa caldeira, ou num vaso de pressão, antes de ser posto em serviço normal, depois de instalada num local ou reinstalada noutro. (antes do equipamento entrar em funcionamento no local de montagem) - Periódica: É aquela à qual toda caldeira ou vaso de pressão deve ser submetido periodicamente, após a inicial, a intervalos de tempo determinados pôr norma ou pelo perito inspetor. (anualmente, ou no intervalo de tempo estabelecido pelo perito). - Extraordinária: É uma inspeção suplementar, além da inicial e das periódicas, a ser realizada nos casos especiais, previstos, tais como na ocorrência de qualquer risco que possa comprometer a segurança da caldeira ou do vaso de pressão. (A qualquer tempo quando da ocorrência de anormalidades graves) 14.2. Seqüência de Uma Inspeção de Segurança 14.2.1.Exame do Prontuário a) Verificar se ele está devidamente organizado, completo e deve ser mantido em dia, conforme previsto; G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 56 b) Colher dados e elementos necessários para a realização da inspeção; c) Verificar se a data para a realização da inspeção não foi ultrapassada. d) Verificar se foi atendida as recomendações eventualmente consignadas nos relatórios das inspeções anteriores. e) Verificar se o equipamento pode ser continuar a ser operado com a devida segurança de acordo com as exigências legais. 14.2.2. Exame Externo a) Verificar se a caldeira funciona normalmente; b) Verificar se a caldeira satisfaz a todas as condições de segurança exigidas pelas Normas; c) Verificar se à parte da caracterização da caldeira acessível a este exame confere com o que, sobre ela, consta do prontuário; d) Detectar qualquer anomalia, capaz de prejudicar a segurança; e) Colher outros dados ou elementos, eventualmente necessários; 14.2.3. Exame Interno a) Verificar se o equipamento antes de ser limpo apresentava alguma anomalia; G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 57 b) Verificar se o equipamento depois de limpo satisfaz a todas as condições de segurança; c) Verificar se à parte da caracterização do equipamento acessível a este exame confere com o que consta no prontuário;d) Detectar qualquer anomalia, capaz de prejudicar a segurança; e) Colher outros dados ou elementos, eventualmente necessários para cálculos, exames, análises, ensaios, etc. espessura das paredes, amostra de resíduos. Porta de Visita para acesso interno. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 58 14.2.4. Atualização da PMTP / PMTA Haverá necessidade de reavaliação/atualização da PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL sempre que, no vaso de pressão ou na G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 59 caldeira, ocorrer redução da resistência de um ou mais trechos pressurizados, que pode ocorrer com a diminuição da espessura das chapas pressurizáveis. Após tal reavaliação, a PMTA pode ser mantida ou deve ser reduzida, de modo que, em nenhum ponto, a tensão máxima ultrapasse a correspondente tensão admissível do material utilizado. A) Calcular o valor atual da pressão admissível de cada um dos trechos, usando os preceitos de cálculos do código, para cada um dos modos de solicitação considerados para eles na etapa de projeto (NBR-12.177 e NBR-227). B) Identificar o menor valor encontrado e adotá-lo como referência para a PMTA a ser calculada para o gerador de vapor. C) Colher no prontuário o valor da PMTA original; D) Se a Pressão Mínima encontrada, for superior ou igual a PMTA atual, esta deve ser mantida. E) Se Pressão Mínima / PMTA (pressão mínima encontrada, dividida pela PMTA atual) for menor que 0.95, deve ser adotado um novo valor para PMTA. Obs: A atualização somente é obrigatória quando a redução da PMTA for irreversível e decorrente de problema insanável. 14.2.5. Ensaio Hidrostático O ensaio hidrostático visa detectar, a frio e em curto prazo, vazamentos e insuficiência de resistência dos componentes sujeitos à pressão. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 60 A) Valor da pressão a ser aplicada: Pressão = K x PMTA Valores utilizados para o “K” 1. O valor de K deve ser igual ao valor original máximo, aplicado nos ensaios hidrostáticos realizados durante a construção da caldeira, de acordo com o código adotado no manual do fabricante. 2. Quando o valor de K for desconhecido adotar: K = 1,5 para PMTP inferior a 3900 kpa (39,75 kgf/cm²/566 lbf/pol²) K = 1,2 para PMTP igual ou superior a 3900 kpa. NR-13, 13.10.3.7 – Quando não houver outra alternativa, o teste pneumático pode ser executado, desde que supervisionado pelo “Profissional Habilitado”. 14.2.6. Ensaio de Acumulação Este teste visa comprovar experimentalmente a suficiência das válvulas de segurança. Condições de Suficiência G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 61 Toda caldeira ou vaso de pressão deve possuir válvula(s) de segurança capaz (es), em separado ou em conjunto, de descarregar(em) todo o vapor ou pressão que ela possa gerar, sem que a maior pressão no seu interior ultrapasse o limite seguro dado por: 1.06 x PMTA (se fabricado segundo a Norma ASME), para outros códigos de Construção, a PMTA não pode ser ultrapassada. 14.2.7. Ensaio dos Dispositivos de Alimentação de Água. Este ensaio visa comprovar experimentalmente a suficiência dos dispositivos de alimentação de água das caldeiras. Obs: Para caldeiras com superfície de aquecimento superior a 50m², devem existir pelo menos dois dispositivos de alimentação de água, preenchendo cada qual isoladamente a condição de suficiência. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 62 Condições de Suficiência Os dispositivos de alimentação de água devem ser capazes de fornecer à caldeira, estando esta na PMTA, água em vazão e pressão suficientes para que o seu nível no interior da caldeira possa atingir no mínimo seu valor nominal. 14.2.8. Calibração das Válvulas de Segurança A calibração das válvulas visa ajustá-las para abertura na pressão estabelecida para proteção da caldeira ou do vaso de pressão. 14.2.9. Outros Ensaios . Verificação do funcionamento dos demais dispositivos de segurança que possam existir no equipamento: - pressostatos, - relés, - fotocelulas, - etc. 15. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NUMA INSPEÇÃO DE SEGURANÇA . bomba de pressão . manômetro aferido e calibrado. (manômetro padrão) . medidor de espessura de chapas . líquidos penetrantes . lanternas . martelos . lupas. . conexões diversas. . flanges. . chaves de grifo ,inglesa, etc. 16. RELATÓRIO DE INSPEÇÃO Concluída a inspeção, o inspetor deve redigir o correspondente relatório em três vias, assinadas pelo Engenheiro Inspetor; a primeira via fica em poder doproprietário e passa a fazer parte integrante do “Prontuário“ da caldeira, devendo ser anotada no “Registro de Segurança” a data da realização da inspeção; a segunda via fica na Delegacia Regional do Trabalho (DRT), e a terceira via, conforme exigência da NR-13 (13.5.12), deve ser enviada pelo Perito/empresa, num prazo de 30 dias, a contar do G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 63 término da inspeção, à representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento. Obs: Toda inspeção de Caldeira ou de vaso de pressão deve ser acompanhada de Anotação de Responsabilidade Técnica – ART, com visto no CREA. 17. TRATAMENTO DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRAS. O tratamento da água de alimentação de uma caldeira é indispensável. É a maior causa de acidentes em caldeiras, o não tratamento da água de alimentação, independendo da origem da água. É errado admitir-se que água a com tratamento para potabilidade seja boa para alimentar as caldeiras. Deve-se evitar o uso de águas subterrâneas, pois estas contêm uma concentração muito grande de sais minerais, que são altamente prejudiciais ao interior de uma caldeira. Caldeiras que funcionam com água natural têm rendimento gradativamente reduzido, até o ponto de ser necessária à substituição das partes metálicas em contato com o fogo. Obs. todas as caldeiras são feitas para trabalhar exclusivamente com água limpa, purificada e tratada de modo a manter a sua eficiência térmica e segurança mecânica. A água é um excelente solvente. Os componentes sólidos, líquidos e gasosos da terra e da atmosfera, em pequena ou grande parte, são dissolvidos nela, por isso a água quimicamente pura, não pode ser encontrada na natureza. Até a água da chuva tem impurezas de gases, N², O², CO², e nas zonas industriais mais SO², SO³, N²O5. A água mineral geralmente tem grande quantidade de sais. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 64 O equipamento purificador e o processo de tratamento da água de alimentação da caldeira deve ser baseado no exame e na análise da água utilizada, inclusive da água proveniente de poços artesianos ou nascentes. A água de alimentação pode ser abrandada por: 1. Tratamento externo 1.1. Purificador 1.2. Desmineralizada 1.3. Desgaseificada (eliminando o O² e o CO²) 2. Tratamento interno 2.1. Quimicamente tratada. Obs. Estruturalmente, as caldeiras e os vasos de pressão devem resultar de um cálculo cuidadoso e de uma construção aprimorada, prevista para resistir durante muitos anos de trabalho, desde que sejam seguidas as instruções de manutenção do fabricante. Lembre-se, contudo que fenômenos não previsíveis nas considerações construtivas dos vasos de pressão, podem abreviar sensivelmente este tempo. Entre as maiores causas de inutilização de corpos de caldeiras e de vasos de pressão e da troca precoce da tubulação, indiscutivelmente, estão: a) A falta de tratamento da água de alimentação da caldeira, quando este se faz necessário. b) O uso de tratamento indevido ou inadequado na água de alimentação da caldeira. c) A falta de pintura ou de proteção externa das chapas submetidas à pressão. A falta dos itens acima citados poderão ocasionar os seguintes problemas: 1. INCRUSTAÇÃO. Trata-se da formação de um depósito de natureza alcalina na superfície dos tubos (localizada no lado da água ). Esta casca criada, é isolante. A conseqüência primeira, do fenômeno é a queda gradativa do coeficiente de transmissão de calor através das paredes dos tubos. Pelo aspecto econômico temos um abaixamento da produtividade do gerador de vapor. Teremos menor produção de vapor pôr quilograma de combustível. Mais drástico, porém é o aspecto técnico que versa sobre os efeitos nocivos do fenômeno sobre a tubulação. G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 65 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 66 G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 67 2. CORROSÃO G S ENGENHARIA DE SEGURANÇA Giuseppe Sarto Araújo Rodrigues Engenheiro Mecânico / Segurança do Trabalho – CREA: CE4509/D. Av. Santos Dumont, 847 Sala 301 – Centro, CEP: 60.150-160, Fortaleza, CE Fone: (85) 3248-1945 / 9982-7457 / Fax: 3248-1616 E-mail: gssarto@gmail.com 68 É devido ao ataque de ácidos existentes em alta concentração na água, no interior da caldeira. Esse ataque se dará, com mais intensidade na superfície dos tubos e da fornalha, diminuindo sensivelmente sua durabilidade. Pode-se, entretanto, proceder uma rápida análise do pH da água que deverá ser levemente básico. Obs. O valor do PH da água de alimentação é sempre mais baixo (8,0 a 9,0) que o da água dentro da caldeira (10,8 a 11,5 ) por causa da vaporização, que causa uma certa concentração. 3. SEDIMENTAÇÃO A alta concentração de sólidos dissolvidos ou em suspensão no interior da caldeira sem a evaporação contínua do líquido solvente, tende a depositar sobre o dorso dos tubos e fornalha, diminuindo assim o coeficiente de transmissão de calor através dessas paredes. Os tubos localizados na parte inferior sofrerão mais, pois a lama que forma no bojo da caldeira tenderá a envolvê-los. Uma vez assim isolados, os tubos ficarão submetidos a maiores temperaturas, em conseqüência da maior dificuldade de resfriamento pôr parte da água. A incrustação