Curso Online de Operador de caldeiras

Curso Online de Operador de caldeiras

O que é um curso de operador de caldeiras? Muitas industrias que necessitam trabalhar com materiais quentes ainda utilizam caldeiras para...

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O que é um curso de operador de caldeiras?
Muitas industrias que necessitam trabalhar com materiais quentes ainda utilizam caldeiras para, por exemplo, fundir metal. Como as caldeiras trabalham com temperaturas extremamente altas, é essencial que as indústrias tenham em seu corpo de profissionais um operador de caldeiras, que possa analisar o grau certo do equipamento e também realizar a manutenção.

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  • SUMÁRIO

    I - Noções Gerais:
    1. Matéria 05
    2. Teoria Básica do Fogo 05
    3. Combustível 06
    4. Poder Clorifico 07
    5. Comburente 08
    6. Temperatura 08
    7. Processo de Combustão 10
    8. Calor 13
    9. Pressão 16 10.Vapor 20 11.Volume Específico 20 12.Entalpia 21 13.Tabela de Vapor Saturado 22

    II - Gerador de Vapor ( Caldeira )
    1. Histórico 23
    2. Definição 24
    3. Tipos de Caldeiras 25
    4. Classificação das Caldeiras 29
    5. Caldeira Flamotubular 29
    6. Componentes Principais de uma Caldeira Flamotubular---------- 33
    7. Caldeira Aquotubular 35 7.1Componentes Principais de uma Caldeira Aquotubular------- 36
    8. Componentes Comuns às Caldeiras--------------------------------- 39
    9. Caldeira Elétrica 47 9.1 Aquecedores para Fluido Térmico---------------------------------- 49

    III - Acessórios e Instrumentos de Controle de uma Caldeira
    1. Sistema de Alimentação de H2O----------------------------------- 50
    2. Visor de Nível 51
    3. Dispositível para Controle Automático do Nível de H2O----- 52
    4. Válvulas de Segurança 53 5. Válvulas de Descarga de Fundo-------------------------------------- 53
    6. Pressustato 54
    7. Manometros 54
    8. Ventiladores 54

    IV - Sistema de Redes
    1. Rede de Alimentação 55
    2. Rede de Óleo Combustível 55 3. Rede de Distribuição de Vapor--------------------------------------- 56

    Manual Operador de Caldeira
    2

  • V - Operação de Caldeiras.
    1. Partida 59
    2. Regulagem e Controle 61
    - Nível de água 61
    - circulação 62
    - processo de combustão 62
    - Sistema de controle de chamas-------------------------------- 63
    - tiragem 65
    3. Teste em operação 66
    4. Falhas de Operação, Causas e Providências--------------- 66
    5. Roteiro de Vistoria Diária 72
    6. Procedimento em Situação de Emergência------------------ 73

    VI - Tratamento da Água de Caldeira
    1. Introdução 78
    2. Água de Alimentação 78 3. Finalidade do Tratamento de Água----------------------------81
    4. Tratamento Químico 85 5. Tratamento Caldeiras Elétricas-------------------------------- 91

    VII - Manutenção das Caldeiras
    1. Prevenção Contra Corrosão----------------------------------- 93
    2. Rotina Manutenção Preventiva------------------------------- 95
    3. Inspeção 100

    VIII - Explosão
    1. Risco de Explosão 102 2. Causas que levam a explosão-------------------------------- 103
    3. Superaquecimento 104
    4. Corrosão 108
    5. Falhas Diversas 109

    IX Projeto de Caldeira
    1. Código de obras e regulamentos--------------------------- 118

    X - Legislação
    1. Portaria 128

    XI - Referências bibliográficas----------------------------------------- 140

    Manual Operador de Caldeira
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  • I - NOÇÕES GERAIS
    Introdução
    Neste capítulo forneceremos algumas noções sobre fogo, combustível, comburente, calor e combustão, assim como alguns conceitos sobre pressão, temperatura e vapor.
    Consideramos estas noções essenciais para que o Operador de Caldeiras possa ter uma base teórica, colaborando assim para o bom desenvolvimento e um melhor entendimento de suas tarefas e procedimentos diários.

    1. - Matéria:

    A matéria pode apresentar-se nos estados sólido, liquido e gasoso. A água é um exemplo familiar de substância que existe em qualquer dos três estados da matéria, como: gelo (sólido), água (liquido), vapor(gasoso).
    Estados da Matéria: Sólido:
    Líquido:
    Gasoso ( vapores ):
    Tem forma própria e volume definido;
    Não tem forma definida, mas volume bem definido;
    Não tem forma própria e nem volume definido. Assumem a forma e o volume do recipiente que os contém.
    Mudança de Estado:
    sublimação
    fusão
    vaporização
    S
    solidificação
    liquefação
    G
    sublimação
    2. - Teoria básica do Fogo:

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  • 3. Combustível:

    Em síntese, combustível é todo material, toda substância que possui a propriedade de queimar, de entrar em combustão.
    Os combustíveis podem apresentar-se em 3 estados físicos:
    - sólido (madeira, papel, tecido, etc.);
    - líquido (álcool, éter, gasolina etc.);
    - gasoso (acetileno, butano, propano, etc. ).
    *
    A) Considerações sobre alguns combustíveis:
    Hulha:
    Resultante da carborização e fossilização de imensas florestas que existiram a
    milhares de anos atrás;
    *
    *
    *
    *
    *
    Poder calorifico: 5000 a 8200 kcal / kg; Aspecto: forma rochosa e de cor negra; Alto teor de cinzas;
    Teor de enxofre (S) elevado;
    No caso do Brasil, geralmente as jazidas são distantes do pontos consumidores.
    *
    *
    *
    *
    *
    *
    Lenha:
    Composta principalmente de leguinina, celulose, resinas, águas e cinzas; Teor de enxofre desprezível;
    Baixo poder calorífico: entre 3000 e 4000 kcal/ kg;
    Ocasiona o desmatamento, obrigando a criação de florestas energéticas; Problemas de fornecimento e estocagem;
    Baixo custo (dependendo da região em relação aos derivados de petróleo.
    *
    Xisto:
    Betuminosos - rochas compactas impregnadas de betume (hidrocarbonetos
    naturais);
    *
    Perobetuminosos - rochas compactas formadas por complexos de matéria orgânica.
    *
    Petróleo:
    Formado por restos de matéria orgânica e vegetal acumulada no fundo dos antigos
    mares e , soterrados pelos movimentos da crosta terrestre;
    As principais jazidas no Brasil estão situadas nos seguintes Estados: Bahia, Sergipe, Alagoas, Rio Grande do Norte, Espírito Santo e Rio de Janeiro.
    *
    *
    *
    *
    Carvão Vegetal:
    Obtido através da carborização da lenha (2 m3 lenha - 1m3 de carvão); Poder calorífico aproximado de 7000 kcal / kg
    Praticamente isento de enxofre;
    Usado principalmente para siderurgias e gasogênios;
    *
    *
    *
    *
    *
    *
    Óleo BPF:
    Obtido através de destilação fracionada do petróleo; Poder calorífico inferior (aprox) = 9700 kcal / kg; Alto teor de enxofre (S);
    Evasão de divisas; Reservas limitadas;
    Necessidades de pré - aquecimento para queima;

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  • *
    *
    Gás Liqüefeito de Petróleo (GLP) / Compostos de gás propano + gás butano; Poder calorífico (aprox) = 11.900 kcal / kg.
    4. Poder calorífico
    O poder calorífico define-se como a quantidade de calor emitida pela combustão completa de um combustível.

    No caso da madeira que contém carbono, água e hidrogênio, a combustão acompanha-se de vapor de tal modo que o calor que sai da combustão é diminuído do calor da vaporização da água.

    O poder calorífico exprime-se em calorias (ou kilocalorias) por unidade de peso do combustível.

    Uma caloria (cal) é a quantidade de calor necessário para aumentar de um grau centrígrado a temperatura de uma grama de água.
    Um combustível é constituído sobretudo de hidrogênio e carbono, tento o hidrogênio o poder calorífico de 28700Kcal/kg enquanto que o carbono é de 8140Kcal/kg, por isso, quanto mais rico em hidrogênio for o combustível maior será o seu poder calorífico.

    Há dois tipos de poder calorífico:
    poder calorífico superior
    poder calorífico inferior

    Poder Calorífico Superior
    É a quantidade de calor produzido por 1kg de combustível, quando este entra em combustão, em excesso de ar, e os gases da descarga são resfriados de modo que o vapor de água neles seja condensado.

    Poder Calorífico Inferior
    É a quantidade de calor que pode produzir 1kg de combustível, quando este entra em combustão com excesso de ar e gases de descarga são resfriados até o ponto de ebulição da água, evitando assim que a água contida na combustão seja condensada.
    Poder Calorífico (PCS)

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  • 5. Comburente:

    Normalmente, o oxigênio combina-se com o material combustível, dando início à combustão.
    O ar atmosférico contém, na sua composição, cerca de 21% de oxigênio. Forneceremos agora, basicamente a composição do ar (em volume):
    Através de experiências realizadas verificou-se que é necessário, no mínimo 13% de oxigênio para que exista chama, caso contrário poderemos ter queima lenta, mas sem a existência de chama (é o que ocorre nos fornos para a fabricação de carvão vegetal).

    6. Temperatura:

    Ainda que a temperatura seja uma propriedade bastante familiar, é difícil encontrar- se uma definição exata para ela. Estamos acostumados à noção de temperatura antes de mais nada pela sensação de calor ou frio quando tocamos um objeto. Além disso aprendemos pela experiência, que ao colocarmos um corpo quente em contato com um corpo frio, o corpo quente se resfria e o corpo frio se aquece.
    A temperatura de um corpo representa seu estado térmico com relação a sua possibilidade de transmitir calor a outros corpos.
    Para a medição da temperatura, criaram-se escalas térmicas, tais como, Celsius ou Centígrada, Fahrenheit, Kelvin, etc. A escala utilizada no Brasil é a Celsius ou Centígrada.

    Aproximando-se um fósforo aceso, esses gases transformar-se-ão em chamas. Por aí, nota-se que um combustível sólido (madeira), a certa temperatura, desprende gases que se misturam ao oxigênio (comburente) e que inflamam em contato com a chama do fósforo aceso.

    O fogo não continua porque os gases são insuficientes, formam-se em pequena quantidade. O fenômeno observado indica o “ponto de fulgor” da madeira (combustível sólido) que é de 150° C (cento e cinqüenta graus centígrado. O ponto de fulgor varia de combustível a combustível: para a gasolina ele é de -42°C (menos quarenta graus centígrados); já para o asfalto é de 204°C (duzentos e quatro graus centígrados).

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  • Uma substância só queima quando atinge pelo menos, o ponto de combustão. Quando ela alcançar a temperatura de ignição, bastará que seus gases entrem em contato com o oxigênio para pegar fogo, não havendo necessidade de chama ou outra fonte de calor para provocá-lo. Convém lembrar que, mesmo que o combustível esteja no ponto de combustão, se houver chama ou outra fonte de calor não se verificará o fogo.

    d) Temperatura de Vaporização:

    Considere o aquecimento de um determinado volume de água. Após alguns minutos de aquecimento ao atingir uma determinada temperatura, a água ferverá (entrará em ebulição) a esta temperatura dá-se o nome de Temperatura de Vaporização (temperatura de vaporização depende da pressão).

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  • 7. Processo de Combustão:

    Definição: É toda reação química que há entre uma substância qualquer (combustível) e o oxigênio do ar (comburente), na presença de uma fonte de calor, produzindo calor e luz é definida como combustão.

    7.1. Eficiência da Combustão

    A eficiência da combustão esta intimamente ligada a três fatores, que
    são:
    temperatura
    tempo
    turbulência

    7.2. Reações químicas básicas

    C + O2 CO2 + calor liberado (aproximadamente 8.100 kcal/kg) C + 1/2O2 CO + calor liberado (aprox. 2.400 kcal/kg)
    2H2 + O2 2H2O + calor liberado (aprox. 34.000 kcal/kg) S + O2 SO2 + calor liberado (aprox. 2.200 kcal/kg)

    Obs: 1 kg de enxofre (S) produzira 2.200 kcal
    Observações
    Notamos que o enxofre ao reagir com o oxigênio (produz uma determinada quantidade de calor liberado; apesar deste fato tem-se alguma desvantagem.

    O SO2 (ou SO3) tende a combinar-se com a água formada na reação ou com a unidade presente no combustível, resultando o ácido sulfúrico (H2 SO4) ou ácido sulfuroso (H2SO3). Ocorrendo o resfriamento destes gases, em virtude de termos uma temperatura de saída na chaminé próxima de 170C (ponto de orvalho), os mesmos irão condensar-se provocando sérios problemas de corrosão nas chapas metálicas da chaminé, chapéu da chaminé, cobertura e estruturas metálicas.

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  • 7.3. Reações básicas na combustão

    Reação Ideal
    A quantidade de ar ideal para proporcionar a queima completa do combustível. Deve-se salientar que esta quantidade de ar é teórica (obtida através de cálculos).

    Combustível + ar = gases de combustão + N2 + calor liberado.

    Reação com excesso de ar (ideal)
    Para que a combustão seja completa, devido a vários fatores, é necessário que sempre haja excesso de ar.

    Combustível + ar = gases de combustão + N2 + calor liberado + ar
    A porcentagem de excesso de ar, ideal, varia de acordo com o tipo de combustível: observe as recomendações abaixo;
    Lenha = 11,0 a 43,0
    Óleo BPF Óleo Tipo-E
    = 10,0 a 36,0
    = 6,5 a 33,0
    Para garantir a combustão completa recorre-se a uma quantidade adicional de ar, garantindo desse modo que as moléculas de combustível encontrem o numero apropriado de moléculas de oxigênio para completar a combustão. Essa quantidade de ar adicional utilizada é chamada de excesso de ar. O excesso de ar é a quantidade de ar fornecida além da teórica.

    Características de uma boa combustão
    Teor de CO2 = Lenha = 14 a 18
    = Óleo BPF = 12 a 14
    = Óleo Tipo-E = 12 A 14
    quase inexistente branca acinzentada
    Fuligem:
    Fumaça :
    Teor de CO : desprezível
    Aspecto da chama: cor alaranjado-clara
    O excesso de ar proporciona uma melhor mistura entre o combustível e o comburente, mas deve ser criteriosamente controlado durante o processo de combustão. Deveremos conhecer a quantidade ideal mínima possível de excesso a ser introduzida na queima, pois o ar que não participa da combustão tende a esfriar a chama, sem contribuir para a reação.

    Devemos evitar (se possível) que o excesso de ar seja maior do que o necessário, pois o mesmo causará:
    - Resfriamento da fornalha;
    - Maior consumo de combustível;
    - Baixo teor de CO2;
    - Chama muito branca.

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  • Reação com falta de ar
    Nesta reação a quantidade de ar será insuficiente para promover a queima completa do combustível

    Combustível + ar = gases de combustão + N2 + CO + calor liberado.
    Características
    Teor de CO2: elevado ( pouca falta de ar )
    Fuligem (partículas de carbono): em alto grau (desperdício de combustível) Fumaça: escura (ocasionando poluição)
    Presença de CO nos gases da chaminé: é um gás poluente (tóxico) Aspecto da chama: vermelho-fuliginosa

    7.4. Controle Visual da Combustão
    Existem algumas formas, não muito precisas, para se conseguir um controle xisual da combustão em um gerador de vapor, que podem ser:
    Quanto a fumaça na saída da chaminé
    Branca excesso de ar Preta - excesso de óleo
    - falta de ar
    - fornalha fria
    - pulverização do óleo atinge fornalha

    Fagulhas, fuligem, fumaça e choque na fornalha;
    - Óleo frio
    -Queimador defeituoso
    -Ar primário insuficiente
    -Excesso de óleo
    -Queimador fora de centro
    -Óleo atingindo fornalha

    Chama pulsante e intermitente;
    -Ar na tubulação do óleo
    -entrada de ar na bomba de óleo
    -fluxo de óleo intermitente
    -tubo de óleo entupido
    -passagem de ar do ventilador ao queimador com defeito
    -água no óleo
    -queda de pressão no óleo
    -superaquecimento do óleo

    Quanto à chama
    - Chama vermelho-fuliginosa combustão incompleta
    - Chama muito branco excesso de ar
    - Chama com fagulhas má atomizaçao
    - Chama alaranjada-clara boa combustão

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  • 8. Calor:

    É o elemento que fornece a energia de ativação necessária para iniciar a reação entre o combustível e o comburente, mantendo e propagando a combustão, como a chama de um palito de fósforos.
    Nota-se que o calor propicia:
    - elevação da temperatura;
    - aumento do volume dos corpos;
    - mudança no estado físico das substâncias.

    O calor pode ser obtido de várias maneiras:
    - Atrito entre dois corpos;
    - Resistência elétrica;
    - Queima de combustíveis;
    - Aquecimento provocado pelo sol ( energia solar ).

    a) Transmissão de Calor Convecção:
    Ocorre quando aquecemos um fluido as partículas em contato com a superfície aquecida tornam-se menos densas, tendendo a afastar-se da mesma, como conseqüência ocorrem correntes de deslocamento fazendo com que as
    partículas mais frias venham a entrar em contato com a superfície aquecida.

    Condução:
    Experimente segurar uma colher ou algum outro objeto metálico comprimido, com a outra extremidade colocada na chama de um fogão. Depois de algum tempo, a temperatura da parte que está em sua mão ficará tão alta que você não conseguirá mais segurá-la. Isso acontece pelo processo de condução, que é a transmissão de calor através das moléculas de um meio material.

    Radiação:
    É a capacidade que os corpos possuem de irradiar energia, a radiação não necessita de um meio de transmissão.
    Exemplo: se você estiver próximo a um material aquecido, após alguns instantes você sentirá sensação de calor
    O aquecimento da Terra pelo Sol, o cozimento de alimentos no forno de fogão, o aquecimento de água através de um coletor solar e a Geração de vapor na Fornalha da Caldeira são exemplos onde a troca de calor é realizada
    predominantemente através da Irradiação.

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  • Noções Gerais:
  • 1. Matéria------------------------------------------------------------------ 05
  • 2. Teoria Básica do Fogo------------------------------------------ ------- 05
  • 3. Combustível---------------------------------------------------------- 06
  • 4. Poder Clorifico----------------------------------------------------------- 07
  • 5. Comburente------------------------------------------------------------- 08
  • 6. Temperatura-------------------------------------------------------------- 08
  • 7. Processo de Combustão ---------------------------------------------- 10
  • 8. Calor-------------------------------------------------------------------- 13
  • 9. Pressão------------------------------------------------------------------- 16
  • 10.Vapor---------------------------------------------------------------------- 20
  • 11.Volume Específico------------------------------------------------------ 20
  • 12.Entalpia---------------------------------------------------------------- 21
  • 13.Tabela de Vapor Saturado--------------------------------------------- 22
  • II - Gerador de Vapor ( Caldeira )
  • 1. Histórico------------------------------------------------------------------ 23
  • 2. Definição------------------------------------------------------------------ 24
  • 3. Tipos de Caldeiras------------------------------------------------------- 25
  • 4. Classificação das Caldeiras------------------------------------------- 29
  • 5. Caldeira Flamotubular------------------------------------------------- 29
  • 6. Componentes Principais de uma Caldeira Flamotubular---------- 33
  • 7. Caldeira Aquotubular-------------------------------------------------- 35
  • 7.1Componentes Principais de uma Caldeira Aquotubular------- 36
  • 8. Componentes Comuns às Caldeiras--------------------------------- 39
  • 9. Caldeira Elétrica------------------------------------------------------- 47
  • 9.1 Aquecedores para Fluido Térmico---------------------------------- 49
  • III - Acessórios e Instrumentos de Controle de uma Caldeira
  • 1. Sistema de Alimentação de H2O----------------------------------- 50
  • 2. Visor de Nível------------------------------------------------------------ 51
  • 3. Dispositível para Controle Automático do Nível de H2O----- 52
  • 4. Válvulas de Segurança------------------------------------------------- 53
  • 5. Válvulas de Descarga de Fundo-------------------------------------- 53
  • 6. Pressustato-------------------------------------------------------------- 54
  • 7. Manometros------------------------------------------------------------ 54
  • 8. Ventiladores------------------------------------------------------------ 54
  • IV - Sistema de Redes
  • 1. Rede de Alimentação------------------------------------------------- 55
  • 2. Rede de Óleo Combustível-------------------------------------------- 55
  • 3. Rede de Distribuição de Vapor-------------------------------------