Videoaula 12A: Geradores de Vapor e Caldeiras de Vapor

CAMPUS DE ITAPETININGA Máquinas Térmicas MTEM7 Engenharia Mecânica a Videoaula 12A a Professor Rafael dos Santos CAMPUS DE ITAPETININGA Geradores de Vapor Ø É um aparelho térmico que produz vapor a partir do aquecimento de um fluido vaporizante Na prática adotamse alguns nomes a saber Caldeiras de Vapor são os geradores de vapor mais comuns queimam algum tipo de combustível como fonte geradora de calor Caldeiras de Recuperação são aqueles geradores que não utilizam combustíveis como fonte geradora de calor aproveitando o calor residual de processos industriais gás de escape de motores gás de alto forno de turbinas etc Caldeiras de Água Quente são aqueles em que o fluido não vaporiza sendo este utilizado em fase líquida calefação processos químicos etc CAMPUS DE ITAPETININGA Caldeiras de Vapor ü Quanto à posição dos gases quentes e da água Aquatubulares Aquotubulares Fogotubulares Flamotubulares Pirotubulares ü Quanto à posição dos tubos Verticais Horizontais Inclinados ü Quanto à forma dos tubos Retos Curvos ü Quanto à natureza da aplicação Fixas Portáteis Locomóveis geração de força e energia Marítimas CAMPUS DE ITAPETININGA Categorias de Pressão üPara os propósitos da Norma Regulamentadora 13 NR13 as caldeiras são classificadas em 2 duas categorias conforme segue Caldeiras da categoria A são aquelas cuja pressão de operação é igual ou superior a 1960 KPa 1998 Kgfcm2 com volume superior a 100 L cem litros Caldeiras da categoria B são aquelas cuja a pressão de operação seja superior a 60 kPa 061 kgfcm2 e inferior a 1960 kPa 1998 kgfcm2 volume interno superior a 100 L cem litros e o produto entre a pressão de operação em kPa e o volume interno em m3 seja superior a 6 seis CAMPUS DE ITAPETININGA Caldeiras de Vapor üComo se pode observar existem várias classificações de caldeiras de vapor A escolha de um tipo se faz principalmente em função de Tipo de serviço Tipo de combustível disponível Equipamento de combustão Capacidade de produção Pressão e temperatura do vapor Fatores de caráter econômico CAMPUS DE ITAPETININGA Macrocomponentes de uma Caldeira Aquatubular Tubulões superior vapor e inferior água Tubulação conjunto de tubos água no interior gases de combustão no exterior Câmara de Combustão ou Fornalha região de queima de combustível e geração de gases de combustão Economizador aquecedor de água de alimentação Superaquecedor onde o vapor saturado é aquecido a uma temperatura superior Préaquecedor de ar onde ar primário e secundário são aquecidos Chaminé saída dos gases CAMPUS DE ITAPETININGA Macrocomponentes ØTubulões de VaporÁgua constituído por um vaso fechado à pressão contendo água que será transformada em vapor ØSuperaquecedor consiste de um ou mais feixes tubulares destinados a aumentar a temperatura do vapor gerado na caldeira ØReaquecedor tem função equivalente a dos superaquecedores A sua presença tornase necessária quando se deseja elevar a temperatura do vapor proveniente de estágios intermediários de uma turbina CAMPUS DE ITAPETININGA Macrocomponentes Ø Fornalha principal equipamento para a queima do combustível Entre as suas funções estão a mistura de arcombustível a atomização e vaporização do combustível e a conservação de uma queima contínua da mistura Ø Cinzeiro local de deposição das cinzas e restos de combustível que caem da fornalha Ø Câmara de Combustão às vezes se funde com a fornalha sendo que em outras é completamente independente É um volume que tem a função de manter a chama em uma temperatura elevada com duração suficiente para que o combustível queime totalmente antes dos produtos alcançarem os feixes dutos de troca de calor CAMPUS DE ITAPETININGA Macrocomponentes Ø Grelhas utilizadas para amparar o material dentro da fornalha podendo ser fixas rotativas ou inclinadas Ø Economizador utilizando o calor residual dos gases aquece a água de alimentação É normalmente instalado após os superaquecedores Além de melhorar o rendimento da unidade sua instalação minimiza o choque térmico entre a água de alimentação e a já existente no tubulão Ø Aquecedor de Ar aproveita o calor residual dos gases de combustão préaquecendo o ar utilizado na queima de combustível Aquece o ar entre 120 e 300C dependendo do tipo de instalação e do tipo de combustível queimado CAMPUS DE ITAPETININGA Macrocomponentes ØCondutos de gases de combustão são canais que conduzem os gases da combustão até a chaminé ØChaminé tem função de retirar os gases da instalação lançandoos na atmosfera tiragem ØRetentor de Fuligem tem como função separar a fuligem resultante da queima não estequiométrica do combustível dos gases antes de saírem pela chaminé CAMPUS DE ITAPETININGA 11 CaldeiraGerador de Vapor ØCaldeiras de pequeno porte CAMPUS DE ITAPETININGA 12 CaldeiraGerador de Vapor ØCaldeiras de grande porte CAMPUS DE ITAPETININGA Caldeiras Fogotubulares CAMPUS DE ITAPETININGA Caldeiras Aquatubulares CAMPUS DE ITAPETININGA Comparação Aquatubular X Fogotubular Parâmetros Comparativos Fogotubulares Aquatubulares Taxa de Geração de Vapor Menor Maior Resposta a variações de carga Maior Menor Pressão de Operação Limitada a 25 kgfcm2 Excede 225 kgfcm2 Tratamento de água Menor necessidade Obrigatório Facilidade de instalação Comprada pronta Construída no local Complexidade de projeto Menor Maior Necessidade de espaço Menor Maior Peso com água Maior Menor Custo de construção Menor Maior Custo de manutenção Menor Maior Custo de vapor gerado Maior Menor Habilidade necessária a operação Menor Maior CAMPUS DE ITAPETININGA 16 Função ü Produzir uma determinada quantidade de vapor a pressão e temperatura constantes Exemplo 50 th a 75 kgfcm2 e 450ºC Entradas Água de alimentação Bombas de água de alimentação Água em circuito fechado Combustível Ar Saídas Vapor Com determinadas características de pressão e temperatura Fumos Através da chaminé CALDEIRA sistema Vapor Fumo Água de Alimentação Combustível Ar ENTRADAS SAÍDAS CaldeiraGerador de Vapor CAMPUS DE ITAPETININGA Fluxo de Energia em Sistema de Caldeira CAMPUS DE ITAPETININGA Gerando vapor üA pureza da água e a pressão absoluta exercida sobre ela são os fatores que irão impor a temperatura na qual se tem a vaporização Assim quanto maior for a pressão maior será a temperatura de vaporização da água Pressão kgfcm2 Tvaporização C 00306 2408 10197 9963 10332 1 atm 10000 407886 25040 611830 27564 917744 30340 CAMPUS DE ITAPETININGA Mecanismos de transferência de calor ü Condução Ocorre dentro de uma substância ou entre substâncias que estão em contato físico direto Na condução o calor é transferido por colisões entre átomos e moléculas vizinhas ü Convecção Somente ocorre em líquidos e gases Consiste na transferência de calor dentro de um fluído através de movimentos do próprio fluído O fluxo de energia é criado pelo movimento físico de partículas das zonas quentes para as zonas frias ü Radiação Consiste de trocas de calor por ondas eletromagnéticas A radiação é a única troca de calor que pode ocorrer no vácuo CAMPUS DE ITAPETININGA Funcionamento ü Vejamos o funcionamento de uma caldeira Acesse ao vídeo em httpsbitly3bs39nF CAMPUS DE ITAPETININGA Até a próxima aula Nos vemos em breve Professor Rafael dos Santos rafasantos01ifspedubr