Caldeiras - Principio de
Funcionamento
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=== Caldeiras flamotubulares ===
As
caldeiras de tubos de fogo ou tubos de fumaça,
flamotubulares ou ainda gás-tubulares são aquelas
em que os gases provenientes da combustão "fumos" (gases
quentes e/ou gases de exaustão) atravessam a caldeira no
interior de tubos que se encontram circundados por água,
cedendo calor à mesma.
==== Caldeiras verticais ====
Os
tubos são colocados verticalmente num corpo
cilíndrico, fechado nas extremidades por placas chamadas
espelhos . A fornalha interna fica no corpo cilíndrico, logo
abaixo do espelho inferior. Os gases de combustão sobem
através de tubos, aquecendo e vaporizando a água
que se encontra externamente aos mesmos. As fornalhas
externas são utilizadas principalmente para
combustíveis de baixo teor calorífico.
Podem
ser de fornalha interna ou externa (figura a baixo)
==== Caldeiras horizontais ====
Esse
tipo de caldeira abrange várias modalidades, desde as
caldeiras cornuália e lancashire, de grande volume de
água, até as modernas
unidades compactas. As principais caldeiras horizontais
apresentam tubulações internas, por onde passam
os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. As de 3 e 4
são usadas na marinha.
==== Caldeira cornuália ====
Fundamentalmente consiste de 2 cilindros horizontais unidos por placas
planas.
Seu funcionamento é bastante simples, apresentando
porém, baixo rendimento.
Para
uma superfície de aquecimento de 100 m²
já apresenta grandes dimensões, o que provoca
limitação quanto a pressão; via de
regra, a pressão não deve ir além de
10kg/cm².
==== Caldeira Lancashire ====
É
constituída por duas (às vezes 3 ou 4)
tubulações internas, alcançando
superfície de aquecimento de 120 a 140 metros quadrados.
Atingem até 18 kg de vapor por metro quadrado de
superfície de aquecimento. Este tipo de caldeira
está sendo substituída gradativamente por outros
tipos.
==== Caldeiras multitubulares de fornalha interna ====
Como o próprio nome indica, possui vários tubos
de fumaça.
Podem ser de três tipos:
* Tubos de fogo diretos
: Os gases percorrem o corpo da caldeira uma única vez.
* Tubos de fogo de retorno
: Os gases provenientes da combustão na
tubulação da fornalha circulam pelos tubos de
retorno.
* Tubos de fogo diretos e de retorno
: Os gases quentes circulam pelos tubos diretos e voltam pelos de
retorno.
==== Caldeiras a vapor ====
A água passa por um recipiente (caldeira) que é
esquentado, transformando-se em vapor. Foi projetada em 1708(sec
XVIII), por [[Thomas Newcomen]], a fim de retirar a água
depositada no interior das minas de carvão, permitindo a
mineração do carvão. Foi
projetada no período da [[Revolução
Industrial]].
==== Caldeiras multitubulares de fornalha externa
====
Em algumas caldeiras deste tipo a fornalha é
constituída pela própria alvenaria, situada
abaixo do corpo cilíndrico. Os gases quentes provindos da
combustão entram inicialmente em contato com a base inferior
do cilindro, retornando pelos tubos de fogo.
==== Caldeiras escocesas ====
Esse tipo de caldeira foi concebido para uso marítimo, por
ser bastante compacta. São concepções
que utilizam tubulação e tubos de menor
diâmetro. Os gases quentes, oriundos da combustão
verificada na fornalha interna, podem circular em 2,3 e até
4 passes.
Todos os equipamentos indispensáveis ao seu funcionamento
são incorporados a uma única peça,
constituindo-se, assim num todo trans portável e
pronto para operar de imediato.
Essas caldeiras operam exclusivamente com óleo ou
gás, e a circulação dos
gases é feita por ventiladores. Conseguem rendimentos de
até 83%.
==== Caldeiras locomotivas e locomóveis ====
Como o sugere o nome, caldeiras locomotivas geram vapor movimentar a
própria máquina e o restante das
composições, praticamente fora de uso atualmete.
A caldeira locomóvel é tipo multitubular,
apresentando uma dupla parede metálica, por onde circula a
água do próprio corpo. São
de largo emprego pela facilidade de transferência de local e
por proporcionarem acionamento mecânico em lugares
desprovidos de energia elétrica.
São construídas para pressão de
até 21kg/cm2 e vapor superaquecido.
==== Vantagens das caldeiras de a vapor====
* Pelo grande volume de água que encerram, atendem
também as cargas flutuantes, ou seja, aos aumentos
instantâneos na demanda de vapor.
* Construção fácil, de custo
relativamente baixo.
* São bastante robustas.
* Exigem tratamento de água menos apurado.
* Exigem pouca alvenaria.
* Pressão elevada
==== Desvantagens das caldeiras de a vapor ====
* [[Pressão manométrica]] limitada em
até 2,2 [[pascal (unidade)|MPa]] (aproximadamente 22
[[Atmosfera (unidade)|atmosferas]]), o que se deve ao fato de que a
espessura necessária às chapas dos [[vasos de
pressão]] cilíndricos aumenta com a segunda
[[Exponenciação|potência]] do
diâmetro interno, tornando mais vantajoso distribuir a
água em diversos vasos menores, como os tubos das caldeiras
de tubos de água. Em [[ciclo a vapor]] para
geração de [[energia elétrica]], esta
limitação de pressão faz com que a
[[eficiência]] do [[ciclo temodinâmico|ciclo]] seja
fisicamente mais limitada, não sendo vantojoso o emprego
deste tipo de equipamento em instalações de
médio (em torno de 10 [[watt|MW]]) ou maior porte.
* Pequena capacidade de vaporização(kg de vapor
/hora)
* São [[trocador de calor|trocadores de calor]] de pouca
área de troca por volume (menos compactos).
* Oferecem dificuldades para a instalação de
[[superaquecedor]] e [[preaquecedor]] de ar.
=== Caldeiras aquatubulares ===
Caldeiras aquatubulares são também chamadas
caldeiras de paredes de água ou de tubos de água.
São as mais comuns em se tratando de plantas
[[termelétrica]]s ou geração de
[[energia elétrica]] em geral, exceto em unidades de pequeno
porte. A [[pressão]] de trabalho de caldeiras deste tipo
pode chegar a 26 [[pascal (unidade)|MPa]], ou seja, superior a
[[pressão]] do [[Ponto crítico
(termodinâmica)|ponto crítico]]. Neste caso, o
período de [[ebulição]]
(transição de [[líquido]] para
[[vapor]]) passa a não existir
Certificação |
A
fabricante é detentora do certificado de
autorização da American Society of Mechanical
Engineers, para uso do símbolo ASME, código S na
fabricação e montagem de caldeiras e
tubulações sob pressão.
Certificação
ASME:
- Mercado internacional
de mais de 113 países
- Autorização
de fabricação de Itens Selados
- Publicação
no Registro de Fabricantes Autorizados do ASME
- Competência
na utilização do Código ASME
- Ampla
responsabilidade como Fabricante certificado pelo ASME
- Sistema de Garantia
da Qualidade certificado pelo ASME
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Vale a pena saber :
1- Quais os tipos de caldeiras e descreve-as?
FOGO TUBULAR - O fogo é forçado a passar por dentro de tubos.
ÁGUA TUBULAR - É ao contrário, quem passa por dentro de tubos é a água.
2- Quais os combustíveis utilizados nas caldeiras de usinas geradoras.
* Pré-Ignitor- Gás para acendimento inicial;
* Ignitor- Diesel para elevação da rotação do grupo em rampa de carga;
* Ignição- Pulverização de carvão ou
elemento final, podendo ser até um elemento nuclear.
3- Quais as pré-condições a serem estabelecidas para o perfeito funcionamento da caldeira ?
* Nível de água OK;
* Temperatura de água de entrada OK;
* By pass da pré-condição do sistema supervisor OK;
* Temperatura de óleo OK;
* Temperatura de óleo "no queimador " ( caldeiras mais precisas ) OK;
* Nível extra-baixo OK;
* Proteção de retaguarda de pressão OK;
* Sistema de ventilação OK.
4- Qual a finalidade do purgador e qual a sua importância.
Tem por finalidade separar a água condensada do vapor, é
de vital importância pois tudo pode estar perfeito, mas se o
purgador não estiver OK colocará todo o sistema em perigo
e nada funcionará.
5- Em uma caldeira caso falte combustível e o fogo apague durante o funcionamento, o que acontece ?
Deverá acontecer o bloqueio da entrada de combustível,
desligará a caldeira. Foto célula deixa de enxergar o
fogo e bloqueia a caldeira.
6- Quais os tipos de misturas que um operador observa quando está operando uma caldeira ?
* Mistura Pobre: Muito ar e pouco óleo, surgimento de " fumaça muito clara ";
* Mistura Rica: Muito óleo e pouco ar, surgimento de " fumaça preta ";
* Mistura Correta: Dosagem certa ar/óleo, surgimento de " fumaça clara em pouca quantidade ".
7- Qual a função da foto-célula ?
A foto-célula não é uma
pré-condição e sim um fator de segurança,
que serve para proteger a caldeira caso falte combustível.
8- Qual a finalidade do pressostato de 180 libras no automatismo da caldeira ?
Desligar a caldeira quando a mesma estiver funcionando em automático.
9- Cite três proteções de sobre pressão em automático ?
Pressostato de 180 libras, pressostato de 200 libras e válvula de alívio.
10- Qual a condição em que a caldeira acende com fogo mínimo ?
Quando está em automático e desligou pelo pressostato de 180 PSI.
11- Como é feito o controle de temperatura do auto-clave ?
É feito por termostato ou manômetro.
12- O que é necessário para o controle da pressão em um auto-clave ?
É necessário um regulador automático de pressão e válvula de alívio.
13- O que é um auto-clave ?
É uma câmara fechada onde coloca-se latas de alimentos em
conserva cozidos e larga-se vapor a fim de eliminar as possíveis
bactérias que possam existir nas latas.
14- Qual a finalidade do relé de tempo definido temporizado na desenergização?
Não permitir que haja retenção quando a caldeira estiver operando em automático.
15- Como é feito o sistema de proteção de contrapressão em uma caldeira operando em manual ?
Pressostato de retaguarda e válvula de alívio.
16- De que forma coloca-se vapor para dentro de um auto-clave ?
Através de uma válvula manual e de uma válvula
automática. Existe uma válvula de alívio acionada
manualmente, fazendo com que o ar vá para a atmosfera, quando
parar de sair o ar e começar a sair vapor, solta-se a
válvula.
17- Quais as condições para o auto-clave operar ?
Deverá possuir um manômetro ou termômetro, válvula automática ou manual e um purgador.
18- Quem manda no auto-clave ? Por que ?
É o purgador, pois sem ele o auto-clave não funciona,
também as válvulas de alívio são
importantes.
19- O que é o queimador ?
É um módulo responsável pela injeção
do combustível auxiliar e do principal, o óleo
geralmente, pulverizado por bicos injetores ou cone rotativo, este
combustível vem sob pressão de uma bomba.
20- Conceitue disjuntor.
É um componente que serve para ligar e desligar circuitos com tensão, carga e até sobre curtos-circuitos.
21- Em uma rampa de carga, elevação de potência
reativa, a pressão poderá cair, para isso não
acontecer o que o operador deverá fazer ?
O operador passará o comando de carga para manual, abrindo total o modutról.
22- Quem tira a pré-demarragem ?
É o relé 10 T.
23- Quais as finalidades de uma seccionadora ?
Abrir, fechar ou transferir ligações em um circuito
elétrico com tensão e sem carga, algumas podem abrir com
mas tensão baixa.
24- Qual a finalidade técnica do sistema de anti-bombeamento do 52 ?
Não permite que haja o religamento quando tiver algum problema.
25- Quem ativa o contator de ICS do relé ASA 51 ?
É a corrente solicitada pela bobina de desligamento.
26- Qual a finalidade do contato 52 A, do disjuntor, atribuindo
função ligada ao relé de disco de
indução ?
Desativa a contatora do ICS.
27- Em um projeto foi colocado um TC 1000/5 A. Porém, a carga
real é de 500 A. O que deveremos alterar e de que maneira a fim
de possibilitar a operação do relé ?
Devemos alterar o número de espiras, aumentando o número das mesmas ( através do TAB ).
28- Após a regulagem do Drop-Out o relé ficou
atuando indevidamente devido a corrente necessária para a
partida do motor. Qual a regulagem que deve ser feita e por onde
é realizada ?
Deve-se regular a distância entre a parte móvel e a parte
fixa da atraca. Deve-se regular o tempo, que é feito
através do DIAL.
29- O que significa Pick-Up de um relé de corrente ?
É a menor corrente necessária para ativar a proteção.
30- O que significa Drop-Out ?
É o maior múltiplo capaz de desacionar os contatos do relé.
31- Como se classificam os disjuntores, segundo o tipo do meio da extinção ?
* Disjuntor a grande volume de óleo;
* Disjuntor a reduzido volume de óleo;
* Disjuntor a ar comprimido;
* Disjuntor a SF6;
* Disjuntor a sopro magnético.
32- Quais as vantagens do disjuntor a grande volume de óleo ?
São de construção robusta e resistente,
normalmente necessitam pouca manutenção preventiva e
não causam poluição ambiental.
33- Quais as desvantagens do disjuntor a grande volume de óleo ?
Possível aparecimento de sobretensão,
reignição do arco elétrico, desgaste dos contatos,
grande quantidade de óleo ( em torno de 2000 litros ), baixa
velocidade de operação ( lentos no desligamento e no
ligamento ).
34- Quais as vantagens do disjuntor a reduzido volume de óleo ?
O restabelecimento da rigidez dielétrica entre os contatos
é feita com grande rapidez, usa-se pequena quantidade de
óleo, a extinção do arco é feita por um
jato de óleo dirigido ( sem participação de agente
externo ), rápida extinção do arco.
35- Quais as desvantagens do disjuntor a reduzido volume de óleo ?
Perigo de explosão ocasionada pelo óleo, necessita de
manutenção freqüente, após cada desligamento
de curto requer manutenção imediata que pode incluir
substituição total dos contatos.
36- Em relação ao disjuntor a reduzido volume de óleo, quais os comandos usados ?
Os comandos usados são por mola e o acionamento pode ser manual,
motorizado ou a óleo sob pressão ( óleo
pneumático ).
37- Como podemos identificar um disjuntor a ar comprimido ?
São equipados com compressores de ar. São usados nas
altas e extra-altas tensões, pois nestes casos são
necessários disjuntores de grande rapidez de
operação e grande capacidade de interrupção.
38- Quais as vantagens do disjuntor a ar comprimido ?
Operações rápidas, proporcionam grande
número de operações sem manutenção.
39- Quais as desvantagens do disjuntor a ar comprimido ?
Um de seus principais problemas é o ruído produzido durante sua operação.
40- Onde é empregado o disjuntor SF6 ( hexafluoreto de enxofre ) ?
O emprego do SF6 é uma das importantes inovações
tecnológicas atuais. É empregado em SE blindados (
seccionadoras, banas, buchas dos transformadores dos transformadores,
em fim tudo fica blindado por tubos com SF6 ).
41- Em relação a segurança como podemos classificar o disjuntor SF6 ?
É seguro, só oferece perigo porque é mais pesado
que o ar, e em SE fechados, se caso vazar o lugar do ar e por ser
inodoro e invisível faz-se necessário o uso de
proteção ( sensores de gás ).
42- A que se deve a evolução dos disjuntores ?
A necessidade de estabelecer e interromper correntes em
altíssimas tensões ( tais como a de Foz da Areia 550 KV e
Itaipu 750 KV ) é uma das causas da evolução dos
disjuntores.
43- Como funciona do disjuntor a sopro magnético ?
O arco é extinto por efeito de um campo magnético ( por
uma bobina que tende a arrancar o arco dos contatos ), é pouco
usado, apenas com baixo nível de tensão.
44- Quais as precauções que as concessionárias devem tomar para proteger o sistema ?
* Aumento de carga não previsto;
* Elaborar programa de geração;
* Utilizar o modo mais econômico de geração;
* Repartição geográfica da geração disponível;
* Esquema de interligação;
* Padronização de freqüência.
45- Quais os objetivos das proteções ?
* Assegurar, o melhor possível, a continuidade no fornecimento ao usuário;
* Proteger os equipamentos das instalações.
46- Onde são usadas as caldeiras fogo tubular ?
Na industria, geradores são muito usados para serviços pesados.
47- Onde são usadas as serpentinas ?
São usadas nas caldeiras de pequeno porte, caldeira residencial, de equipamentos lava a jato, etc.
48- O que é a pré-demarragem ?
É o tempo que o isqueiro fica ligado, é a garantia para
que se caso a caldeira apague pois muitas vezes com o óleo
vem o ar, ainda teremos o isqueiro, ela irá ligar.
49- Qual a função do relé 2T ?
Retirar o By-pass da foto-célula e colocar a bomba de óleo.
50- Qual a função do relé 27 ?
Garantir que o relé 2 seja energizado por um curto tempo.
51- Qual a função do relé 1AD ?
Relé temporizador na desenergização, ele
não deixa entrar a linha de retenção quando a
caldeira estiver ligada em automático.
52- O que é demarragem ?
É o funcionamento normal da caldeira.
53- Como é o funcionamento do nível de água de abastecimento do tanque principal ?
O nível de água do tanque de abastecimento principal
recebe água de uma fonte externa e também de uma fonte de
água condensada, quando a caixa estiver cheia. Este nível
é controlado por chave bóia ou eletrodos. Caso o
condensado não seja suficiente o tanque será completado
por uma fonte externa.
54- Qual a função do eletrodo de topo ?
O eletrodo de topo desliga a bomba de água ou fecha a
válvula solenóide do condensado ou óleo bomba do
tanque do condensado. Esta água só poderá entrar
na caldeira em uma temperatura determinada.
55- Como é controlado o nível de água do tanque da caldeira.
É controlado por eletrodos de nível que indicam:
Nível alto, nível normal, nível baixo e
nível extra-baixo.
56- Qual a função do nível alto ?
O nível alto faz com que a água volte para o tanque
principal, desligando a bomba da caldeira ou fechando a válvula
de recebimento.
57- Qual a função do nível baixo ?
O nível baixo liga a bomba ou abre a válvula de
recebimento ou ainda aciona o sistema de retorno para o tanque
principal, assim a água deixa de retornar e ruma para o tanque
da caldeira. Este último sistema é muito usado para
evitar o liga/desliga da bomba de água. Este sensoriamento manda
alarme sonoro e visual, também aciona um temporizador caso essa
condição permaneça, será bloqueado o
sistema, provocando o desligamento da caldeira.
58- Como é controlado o nível extra-baixo.
É controlado por eletrodos situados um pouco abaixo. Na falha do
sistema anterior ou do automatismo nivelador, caso a água chegue
em tal posição haverá um bloqueio, isto é,
desligamento total da caldeira, também será emitido um
alarme sonoro e visual.
59- Quando o óleo pesado deve ir para o queimador ?
O óleo só vai para o queimador quando a sua temperatura
estiver adequada, pois se estiver com a temperatura muito baixa,
ficará sólido e entupirá o condutor de passagem.
Esta temperatura é controlada por termostatos e tem que ficar
entre 60º e 80ºC.
60- Como é feito o acionamento inicial da caldeira ?
O acionamento inicial da caldeira é feito por uma bomba de
gás e um autotransformador ( combustível
pré-ignitor ).
61- Quais as finalidades do relé temporizador ?
* Retirar o By-pass da foto-célula;
* Ligar a bomba de óleo.
62- Quando o By-pass desliga ?
O By-pass só desliga depois que tiver fogo na foto-célula, ou seja depois que a foto-célula ver fogo.
63- O que é LDR ?
Sensor que enxerga fogo dentro da caldeira.
64- Qual a finalidade do relé 10 T ?
Abrir os contatos, desligando o isqueiro a alta tensão e o gás, ficando só o fogo na caldeira.
65- Para que serve o contato de carga ?
Serve para diminuir o fogo.
66- Qual a função do purgador ?
Separa a água condensada do vapor em panelas industriais ou
auto-claves, o vapor condensa e a temperatura cairá se o
purgador não existir no final da linha ou abaixo do cozinhador.
67- Quais os tipos de barragem possíveis para a utilização em hidrelétricas ?
* Terra e concreto;
* Enrocamento maciço de pedras ( a mais utilizada );
* Concreto.
68- Quais as características das barragens ?
* De acumulação: É o represamento total do rio;
* A fio de água: É o semi-represamento do rio, apenas um desvio do fluxo principal.
69- Quais as formas de barragens ?
Gravidade, abábada e gravidade e abábada ( cobertura curvada ).
70- Para que serve o vertedouro e qual o tipo mais usado ?
Regula o nível de água do lago artificial, mantém
o rio navegável. O vertedouro mais utilizado é do tipo
setor.
71- O que é o reservatório ?
É o local onde situa-se a tomada de água para as máquinas.
72- Onde situa-se a tomada de água ( T.D.A.) e para que serve ?
Situa-se a montante da casa de força e conduz água para a mesma.
73- O que deve ser feito para evitar o “ Golpe de Aríete “ ?
Deve haver a perfeita equalização das pressões a montante e a jusante, para podermos abrir a comporta.
74- O que é a comporta ?
É o componente que libera a passagem de água para a casa
de força, onde situa-se a montante da mesma ( no
reservatório ).
75- Qual a importância do By Pass ?
Permite o enchimento do conduto forçado, somente quando as
pressões estiverem equilibradas ( equalizadas ), evitando assim
o golpe de Aríete.
76- Quais os tipos de comportas e qual a mais utilizada ?
* Deslizante;
* Tipo wagan ( a mais utilizada );
*Sloney.
77- Qual a função da Chaminé de Equilíbrio ?
Libera o ar no enchimento do conduto forçado e também as
pressões do interior do conduto numa rejeição de
carga da unidade geradora, poderá a mesma até expelir
água durante a rejeição de carga.
78- Para que ser o canal de fuga ?
Serve como caminho para água que passa na casa de força
após ter feito sua função, retorna para seu
segmento natural.
79- Quais os tipos de turbinas e qual a sua utilização ?
* Grande Queda: Mais de 200m, é usada turbina Pelton ( alta rotação );
* Média Queda: Entre 30 à 200m, é usada turbina Francis ( a mais utilizada );
* Baixa Queda: entre 2 à 30m, é usada turbina Kaplan.
80- O que é a válvula borboleta ?
É uma válvula que localizada no conduto que poderá
ser comum a vários geradores, está em uma
atuação do 86 H evita o esgotamento do conduto.
81- Qual a localização da casa de força ?
Situa-se a jusante (após ) da T.D.A. e a montante ( antes ) do
canal de fuga, nesta encontra-se a sala de comando e os geradores.
82- Qual a vista área que se têm de uma hidrelétrica ?
1º- Reservatório;
2º- Barragem ( comporta T.D.A );
3º- Canal de adição;
4º- Conduto forçado;
5º- Casa de força;
6º- Canal de fuga.
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