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Sumário

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O vapor no século X

No século X, a máquina a vapor, como fornecedora de energia foi sendo substituída por: · turbinas a vapor, para a geração de energia elétrica; • motores de combustão interna para transporte;

• por motores elétricos, para uso industrial e doméstico.

Mesmo assim, o vapor ainda hoje tem extensa aplicação industrial, nas mais diversas formas, dependendo do tipo de indústria e da região onde está instalada

O vapor produzido em um gerador de vapor pode ser usado de diversas formas: • em processos de fabricação e beneficiamento;

Nos processos de fabricação e de beneficiamento, o vapor é empregado em: * Indústria de bebidas e conexos: nas lavadoras de garrafas, tanques de xarope, pasteurizadoras.

* Indústrias madeireiras: no cozimento de toras, secagem de tábuas ou lâminas em estufas, em prensas para compensados.

* Curtumes: no aquecimento de tanques de água, secagem de couros, estufas, prensas, prensas a vácuo.

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* Indústrias de laticínios: na pasteurização, na esterilização de recipientes, na fabricação de creme de leite, no aquecimento de tanques de água, na produção de queijos, iogurtes e requeijões (fermentação).

* Indústria de doces em geral: no aquecimento do tanque de glicose, no cozimento de massa em panelas sob pressão, em mesas para o preparo de massa, em estufas. * Indústria de vulcanização e recauchutagem: na vulcanização, nas prensas.

* Indústria têxtil: utiliza vapor no aquecimento de grandes quantidades de água para alvejar e tingir tecidos, bem como para realizar a secagem em estufas.

* Indústria de petróleo e seus derivados: nos refervedores, nos trocadores de calor, nas torres de fracionamento e destilação, nos fornos, nos vasos de pressão, nos reatores e turbinas. * Indústria metalúrgica: nos banhos químicos, na secagem e pintura.

A geração de energia elétrica através de vapor é obtida nas usinas termoelétricas e outros pólos industriais. Para isso, os equipamentos são compostos basicamente de um gerador de vapor superaquecido, uma turbina, um gerador elétrico e um condensador.

O vapor é também utilizado para a movimentação de equipamentos rotativos, na geração de trabalhos mecânicos.

Nas indústrias onde é usado “óleo combustível pesado”, é necessário o aquecimento das tubulações e reservatórios de óleo, a fim de que ele possa fluir livremente e proporcionar uma boa combustão. Isso é feito por meio dos geradores de vapor.

Além desses usos industriais, os hospitais, as indústrias de refeições, os hotéis e similares utilizam o vapor em suas lavanderias e cozinhas e no aquecimento de ambientes.

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Classificação das caldeiras

As caldeiras podem ser classificadas de acordo com: Þ classes de pressão; Þ grau de automação; Þ tipo de energia empregada; Þ tipo de troca térmica.

De acordo com as classes de pressão, as caldeiras foram classificadas segundo a NR-13 em: • Categoria A: caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 kPa (19,98kgf/cm2);

• Categoria C: caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 kPa (5,99kgf/cm2) e volume interno igual ou inferior a 100 litros; • Categoria B: caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores.

De acordo com o grau de automação, as caldeiras podem se classificar em: manuais, semi-automática e automática.

De acordo com o tipo de energia empregada, elas podem ser do tipo: combustível sólido, liquido, gasoso, caldeiras elétricas e caldeiras de recuperação.

Existem outras maneiras particulares de classificação, a saber: quanto ao tipo de montagem, circulação de água, sistema de tiragem e tipo de sustentação.

Tipos de caldeiras

A classificação mais usual de caldeiras de combustão refere-se à localização de água/gases e divide-as em: flamotubulares, aquatubulares e mistas.

As caldeiras flamotubulares ou fogotubulares são aquelas em que os gases provenientes da combustão (gases quentes) circulam no interior dos tubos, ficando por fora a água a ser aquecida ou vaporizada.

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A ilustração a seguir é uma representação esquemática da caldeira flamotubular.

Ao se acompanhar o processo evolutivo por que passaram os geradores de vapor, nota-se que nas caldeiras flamotubulares primitivas a superfície de aquecimento era muito pequena, tendo como conseqüência uma baixa vaporização específica (12 a 14kg de vapor gerado/m²).

Embora essa capacidade tenha sido ampliada com o aumento do número de tubos, por mais tubos que se colocassem dentro da caldeira, essa superfície ainda continuava pequena, causando o baixo rendimento térmico e a demora na produção de vapor.

Com a evolução dos processos industriais, aumentou muito a necessidade de caldeiras com maior rendimento, menos consumo, rápida geração e grandes quantidades de vapor. Baseados nos princípios da transferência de calor e na experiência com os tipos de caldeiras existentes, os fabricantes inverteram a forma de geração de calor: trocaram os tubos de fogo por tubos de água, o que aumentou muito a superfície de aquecimento, surgindo a caldeira aquatubular.

Seu princípio de funcionamento baseia-se no princípio da Física que diz que quando um líquido é aquecido, as primeiras partículas aquecidas ficam mais leves e sobem, enquanto que as frias, que são mais pesadas, descem. Recebendo calor, elas tornam a subir, formando assim um movimento contínuo, até que a água entre em ebulição.

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Na ilustração a seguir, podemos notar que a água é vaporizada nos tubos que constituem a parede mais interna, subindo ao tambor de vapor, dando lugar a nova quantidade de água fria que será vaporizada e assim sucessivamente.

As caldeiras mistas são caldeiras flamotubulares que possuem uma ante-fornalha com parede d’água. Normalmente são projetadas para a queima de combustível sólido.

A caldeira elétrica é um equipamento cujo papel principal é transformar energia elétrica em térmica, para transmiti-la a um fluido apropriado, geralmente água.

A produção de vapor, em uma caldeira elétrica, baseia-se no fato de que a corrente elétrica, ao atravessar qualquer condutor, encontra resistência a sua livre circulação e desprende calor (Efeito Joule). As partes constituintes dessas caldeiras serão estudadas em outros módulos.

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