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27 Gerao de vapor - Caldeira27.1 - O que uma caldeira? um recipiente fechado onde se procede a queima de um combustvel qualquer (bagao, lenha, leo, gs, etc.) e o calor assim obtido transforma a gua, introduzida na caldeira, em vapor, o que utilizado nas vrias etapas dos processos industriais. Apesar de todo desenvolvimento dos instrumentos e dos controles automticos, o elemento humano ainda o fator principal no bom funcionamento de uma caldeira. Dependendo do cuidado, do trabalho e das decises, em momentos crticos, do operador, uma caldeira pode trabalhar mais de 20 anos sem problemas, ou ento, pode se estragar em alguns meses.

27.2 - Tipos de caldeiraExiste uma infinidade de tipos de caldeiras, desde pequenos aparelhos para aquecimento residencial at gigantescas caldeiras termoeltricas com capacidade de centenas de toneladas de vapor por hora, a presses elevadssimas a s mais variadas temperaturas de vapor. Tanto na caldeira de alta como na de baixa presso o consumo de combustvel por tonelada de vapor gerado o mesmo, porm o aproveitamento de energia do vapor de alta presso muito maior; naturalmente o investimento para a compra de uma caldeira de alta presso muito grande, contudo temos o retorno do investimento a curto prazo pela economia de energia eltrica.

O desenvolvimento tecnolgico neste campo torna imprescindvel uma melhor preparao dos operadores dessas caldeiras, por serem mais complexas e com controles automticos, necessitando de gua isenta de impurezas.

Alguns tipos de caldeiras:

Caldeira Vertical de circuito flamotubular para combustveis slidosProduo de vapor: 90 a 540 Kg/h.Presso de trabalho: at 21 Kgf/cm

Caldeira horizontal de circuito flamotubular para combustveis lquidos e gasososProduo de vapor: 250 a 20.000 kg/h.Presso de trabalho: at 21 Kgf/cm - Vapor saturado

Caldeira horizontal de circuito aquatubular para combustveis slidos, lquidos e gasososProduo de vapor: 20.000 a 50.000 kg/h.Presso de trabalho: at 50 Kgf/cm - Vapor superaquecido at 400 C

4.2 - Caldeiras Fogo tubulares , Flamotobular ou FumotubularEsse foi o primeiro tipo de caldeira construda. chamada de "tubo de fogo" ou tubo de fumaa por causa dos gases quentes provenientes da combusto que circulam no interior dos tubos, ficando a gua por fora dos mesmos. o tipo caldeira mais simples; sendo muito usada em locomotivas e navios, mesmo com o aparecimento de caldeiras mais modernas, esse tipo ainda continua em uso.

Caldeira Flamotubular compactaSo constitudas por um cilindro nas duas pontas por chapas, chamadas de "espelhos"; no seu interior so colocados, de um espelho a outro, at um acerta altura, vrios tubos de ao, os quais devem ficar cobertos de gua, caso contrrio ficaro vermelhos e queimaro. Os gases quentes da combusto passam sobre a parte inferior do cilindro e, em seguida, pelo interior dos tubos. Estas caldeiras trabalham com diversos tipos de combustveis, porm, devido sua construo, o aproveitamento do calor gerado no dos melhores. Sua presso de trabalho da ordem de 7 kg/cm (100 psi ), como uma temperatura de sada do gases da ordem de 300 a 350 C, havendo grande desperdcio de calor. So caldeiras compactas, pr montadas, transportadas por carretas, podendo entrar em funcionamento logo aps completadas todas as ligaes; de maneira geral so perigosas, pois vem com aparelhos automticos de controle de gua, de ar e de combustvel, e os operadores, em geral, acham esta instrumentao infalvel, dispensando pouca ateno em sua operao.

Vantagens destas caldeiras: - Construo bastante simples, consequentemente baixo custo; - Exigem pouca alvenaria

Desvantagens: - Baixo rendimento, principalmente quando alimentadas com gua fria; - Partida lenta devido a grande quantidade de gua; - Presso limitada at 15,5 kg/cm; - Pequena vaporizao; - O fogo e os gases tem contato direto com a chaparia provocando maior desgaste; - Apresentam dificuldades para instalao de economizador, superaquecedor e pr- aquecedor; - Devido a grande quantidade de gua atendem a aumentos instantneos na demanda de vapor.

27..3 - Caldeiras Aquotubular ou "Tubos de gua"Nas caldeiras fogo tubulares, a superfcie de aquecimento muito pequena, tendo que ser aumentada medida em que se aumenta o nmero de tubos por onde circulam os gases aquecidos provenientes da combusto. Por mais que se colocassem dentro da caldeira, essa superfcie ainda continuava pequena, causando alguns inconvenientes, tais como: baixo rendimento, demora na produo de vapor, etc., como vimos anteriormente. A crescente industrializao em todos os pases e a criao de novos mtodos industriais, exigiram caldeiras de maior rendimento, menor consumo, e rpida produo de vapor.

Baseados nos princpios cientficos e nas experincias com os tipos de caldeiras existentes na poca, os fabricantes resolveram inverter aquilo que era feito; trocaram os tubos de fogo por tubos de gua, tendo assim aumentado em muito a superfcie de aquecimento.

Este tipo de caldeira baseado num princpio fsico de que: "quando um lquido aquecido, as primeiras partculas aquecidas ficam mais leves e sobem, enquanto que as partculas frias que so mais pesadas descem, recebendo calor elas torna, a subir, formando assim um movimento contnuo, at que o lquido entre em ebulio". Podemos ver isso nitidamente quando colocamos gua para ferver.

27.4 - Tratamento de gua para Caldeiras

Tratamento Convencional O tratamento convencional para abrandamento da dureza consiste basicamente no uso de fosfatos, lcalis, colides e dispersantes.Tratamento Com QuelatosO Tratamento base de quelatos difere do tratamento convencional para preveno de incrustaes nos tubos da caldeira. Este tipo de tratamento visa complexar os ons clcio e magnsio e no precipitar como no tratamento convencional, formando compostos solveis e impassveis de sofrer incrustaes nas condies de operao.Tratamento Com Polmeros O tratamento base de polmeros foi desenvolvido para tratar guas de caldeiras de baixa e media presso. Os polmeros so usados como inibidores de incrustao e dispersantes, possuem uma atuao diferenciada dos quelatos, pois no seqestram os ons clcio e magnsio presentes na gua.Tratamento Conjugado O tratamento qumico dito Conjugado quando usa-se um quelato ou fosfato junto com polmeros na gua da caldeira.A concentrao e o tipo de composto qumico a ser usado depender do problema verificado na caldeira, pois o tratamento conjugado geralmente utilizado quando o mtodo anterior no demonstrou eficincia. Em caldeiras aquatubulares pode-se fazer uma limpeza mecnica, a qual facilita a limpeza qumica, porm em caldeiras flamotubulares (flamotubulares), compactas a limpeza mecnica torna-se extremamente difcil. Sabe-se que processos de incrustao nas paredes dos tubos diminui consideravelmente o rendimento trmico da caldeira, alm de submeter o metal a um superaquecimento provocando deformaes plsticas, abaulamentos e at ruptura do material. O tratamento da gua de alimentao para a caldeira mesmo sendo eficiente e adequado, s vezes no impede que ocorra uma certa quantidade de depsitos na tubulao. Estes depsitos acarretam uma srie de inconvenientes, que comprovam a necessidade de uma limpeza qumica para a remoo dos mesmos.

27.5 Limpeza Qumica Pr-operacional Os geradores de vapor devem sofrer uma preparao especial antes que inicie sua operao, isto se faz necessrio porque durante o perodo de construo o equipamento pode ficar sujeito a chuvas, umidade, poeira, barro, exposio ao ar, entre outros fatores de deteriorao. As caldeiras ainda podem conter leo e graxa sobre a tubulao, resduos de solda, limalhas de ferro, etc.Portanto o objetivo principal da limpeza pr- operacional a retirada de depsitos soltos no interior da caldeira e a parte oxidada do metal, preparando-o para receber um tratamento qumico adequado.

Limpeza Qumica de Caldeiras em Operao As caldeiras sujeitas a operao por um determinado perodo de tempo, apresentam uma srie de depsitos diferentes daqueles encontrados em geradores de vapor novos. Podemos citar como exemplo de depsitos existente em caldeiras os carbonatos e sulfatos de clcio, sulfatos de sdio, silicatos, xidos de ferro e hidrxido de magnsio entre outros.Geralmente a remoo destes depsitos feita por meio de uma soluo cida que circulada no interior da caldeira tendo o seu tempo de residncia uma funo da quantidade, espessura e tipos de depsitos encontrados.Costuma-se fazer uma lavagem alcalina quente antes de proceder a limpeza qumica cida, com a funo de amolecer e tornar porosos os depsitos facilitando a reao cida.

Acomodao das crostasO processo consiste em fazer uma lavagem alcalina quente para a remoo das graxas e leos alm de amolecer e tornar porosos os depsitos, o que facilitar posteriormente a limpeza qumica cida.

Limpeza cidaO cido mais utilizado para a limpeza qumica o clordrico, mas o sulfrico, fosfrico e sulfmico so tambm bastantes empregados industrialmente sempre acompanhados por um inibidor de oxidao.

NeutralizaoAps a lavagem com jato de gua sob presso a caldeira dever ser enchida com gua limpa e adicionada uma soluo alcalina com inibidor para neutralizao, mantendo-se a temperatura da soluo a 60C por um perodo de 8 a 16 horas.

Cuidados com a atmosfera de HidrognioO hidrognio desprendido durante a limpeza qumica pode causar dois grandes problemas: fragilidade do ao pelo hidrognio e atmosfera explosiva na caldeira.

28. Tratamento de gua Industrial28.1 ETA compacta

28.1.1 IntroduoBasicamente as Estaes de Tratamento de gua (ETA) compactas so compostas de 3 fases distintas, ou seja: a) Tratamento qumico b) Decantao c) Filtrao

Que em conjunto asseguram um tratamento eficaz para a remoo de cor, turbidez e matrias em suspenso, obtendo-se assim gua para uso industrial ou potvel (necessrio proceder-se uma desinfeco)

a) Tratamento Qumico

O trat