Máquinas Térmicas - Apostila sobre Caldeiras

Máquinas Térmicas - Apostila sobre Caldeiras

(Parte 4 de 5)

Na casa de caldeira ou nas caldeiras instaladas ao tempo, há riscos consideráveis de quedas de mesmo nível, em virtude de óleo impregnado no piso ou de poças de óleo, se o local de trabalho não for convenientemente limpo. As quedas de níveis diferentes representam maiores perigos, pois existem caldeiras de diversos tamanhos, podendo atingir alturas de até dezenas de metros. Nessas caldeiras há necessidade de acesso do operador a diversos níveis, seja para observação de visores de fornalha, de sistemas de alimentação, de válvulas, etc.

Do ponto de vista ergonômico, as caldeiras têm evoluído muito nos últimos anos, existindo hoje, caldeiras que possuem câmaras de vídeo para que o operador possa observar e exercer à distância, e confortavelmente sentado à frente de um painel, o controle das fornalhas, do nível, dos sistemas de alimentação, etc. Entretanto, essas não são em geral, as condições freqüentemente encontradas. Em termos ergonômico, o corpo de um operador de caldeira é solicitado muitas vezes por movimentos desordenados e excessivos, localizados ou generalizados: visores mal posicionados, manômetros instalados em ângulos inadequados, válvulas emperradas e que possuem volantes exageradamente pequenos, regulagem de chamas que exigem operações iterativas, etc.

A presença de ruído de baixa freqüência dos queimadores e de alta freqüência proporcionada por vazamentos de vapor (acidentais ou intencionalmente provocados pelas válvulas de segurança) constitui um espectro sonoro peculiar e variável ao longo da jornada de trabalho.

Desconforto térmico nas operações de caldeiras é muito freqüente e de fácil constatação, porém a sobrecarga térmica para ser identificada, exige a análise de cada caso em particular, sendo necessário para tanto, não só avaliações com termômetros de globo e de bulbo úmido, como também exames médicos e acompanhamento individual.

Há também riscos de os operadores terem os olhos expostos à radiação infravermelha em operações de regulagem de chama e em observações prolongadas de superfícies incandescentes.

Fumaças, gases e vapores expelidos pela chaminé representam, em certas condições, riscos não somente aos operadores, como também à comunidade, ou seja, pelo risco de intoxicação por monóxido de carbono, por exemplo.

Caldeiras operantes com carvão, lenha, bagaço de cana, biomassa e outras oferecem ainda, riscos inerentes ao manuseio, armazenagem e processamento do combustível.

27 4. TRATAMENTO DE ÁGUA DE CALDEIRAS

As principais grandezas de qualidade da água são:

• Dureza Total. Representa a soma das concentrações de cálcio e magnésio na água.

Esses sais possuem a tendência de formar incrustações sobre as superfícies de aquecimento. A água em relação à dureza pode ser classificada como:

• Até 50 ppm de CaCO3mole
• 50 a 100 ppm de CaCO3meio dura
• acima de 100 ppm de CaCO3dura

• pH. É um meio de se medir a concentração de ácido ou soda em uma água. Em outras palavras é a maneira de se medir a acidez ou a alcalinidade de uma amostra. Para a determinação do pH usa-se uma escala que varia de 1 a 14, sendo que de 1 a 6 a água é ácida e de 8 a 14, a água é alcalina. Com pH igual a 7 a água é neutra. Quanto mais ácida é uma água, mais corrosiva ela é.

4.1. Método de tratamento de água Os métodos de tratamento podem ser divididos em dois grandes grupos:

• Desmineralização

• Hidrazina

4.1.1. Métodos externos

• Clarificação. O processo consiste na prévia floculação, decantação e filtração da água com vistas a reduzir a presença de sólidos em suspensão.

• Abrandamento. Consiste na remoção total ou parcial dos sais de cálcio e magnésio presentes na água, ou seja, consiste na redução de sua dureza.

• Desmineralização ou troca iônica. Nesse processo são utilizadas certas substâncias sólidas e insolúveis, das mais variadas origens e natureza química, que possuem a propriedade de, quando em contato com soluções de íons, trocar esses íons por outros de sua própria estrutura sem que haja alterações de suas características estruturais. Existem dois tipos de trocadores: de cátions e de ânions.

• Desgaseificação. São empregados equipamento especiais que aquecem a água e desta forma, são eliminados os gases dissolvidos. Pode ser utilizado vapor direto para o aquecimento da água a ser desgaseificada.

• Remoção de sílica. Como já foi abordado, a sílica produz uma incrustação muito dura e muito perigosa. Os tratamentos normalmente empregados no interior da caldeira não eliminam a sílica. Os métodos mais usados para a remoção da sílica são a troca iônica e o tratamento com óxidos de magnésio calcinado.

4.1.2. Métodos internos

Os tratamentos internos se baseiam na eliminação da dureza, ao controle do pH e da sua alcalinidade, na eliminação do oxigênio dissolvido e no controle dos cloretos e do teor total de sólidos.

• Eliminação da dureza. Os sais de cálcio e de magnésio precipitam como carbonatos e sulfatos, formando os depósitos duros e isolantes do calor que são as incrustações. Existem dois métodos diferentes de eliminar a dureza:

• Precipitação com fosfatos. Esses reagem com os sais de cálcio e de magnésio formando um produto insolúvel que não adere as partes metálicas da caldeira. O precipitado forma um lodo que se acumula no fundo da caldeira, sendo eliminado regularmente por meio de purgas.

• Tratamento com quelatos. Nesse tratamento não há precipitação do cálcio, nem do magnésio. Forma, porém, produtos solúveis não em forma de lama. Os quelantes mais utilizados são o EDTA e o NTA.

• Controle do pH e da alcalinidade. Os produtos empregados no controle do pH e da alcalinidade são a soda a 50% e a soda (hidróxido de sódio) em lentilhas. Via de regra não é necessário a adição de ácidos para o controle do pH e da alcalinidade por que as águas de alimentação são geralmente bastante ácidas.

• Eliminação do oxigênio dissolvido. Isso é de vital importância para o controle da corrosão. A eliminação é feita pela reação entre certos agentes redutores e o O2. Os dois produtos mais usados são o sulfito de sódio e a hidrazina.

• Controle do teor de cloretos e sólidos totais. Quando a concentração de cloretos se torna muito alta, podem aparecer problemas de corrosão. Quando o teor de sólidos é alto, podem aparecer problemas de arraste. A forma de controlar esses teores é através de purgas sempre que se fizer necessário.

Na tabela a seguir é mostrado os valores recomendados para os diversos parâmetros anteriormente mencionados, em função da pressão de trabalho da caldeira.

Até 1313,1 a 20 20,1 a 30 30,1 a 40 40,1 a 50 50,1 a 60

Dureza 0

Alc.M. Orange

(C/CaCO3) < 800< 700< 600< 500< 400< 300

Alc. Hidróxida

(C/CaCO3) 150 – 300150 – 250100 – 15080 – 12030 – 12080 – 100

Cloretos(C/Cl) < 250< 200Água desmineralizada

Fosfatos (C/PO4) 30 – 8030 – 6030 – 6020 – 5020 – 4015 – 30

Sulfito (C/SO3) 40 – 6040 – 6040 – 6040 – 6020 – 4020 – 40

Obs.: valores em mg/l

4.2. Manutenção das caldeiras

Todo tratamento para ter bons resultados depende de um controle eficiente e sistemático, quer dos parâmetros químicos e físicos, como de certas operações e procedimentos.

4.2.1. Controle químico

Deve ser estabelecido um programa de coleta e execução de análises que leve em conta principalmente a pressão de trabalho da caldeira, a produção de vapor e as exigências de qualidade do vapor. Em geral, para caldeiras de baixa pressão, é recomendado uma análise química pelo menos semanal e que inclua os seguintes itens:

• pH; • alcalinidade;

• cloretos; • sólidos totais.

É comum a realização de análises mais regulares para itens como o pH, dureza e cloretos, pela facilidade de execução. Para caldeiras de alta pressão, utiliza-se pelo menos uma análise diária da água da caldeira, sendo analisados todos os itens acima mencionados.

Cuidado especial deve ser tomado com a coleta da amostra para análise. Antes da coleta deve ser feita uma purga para que seja eliminado qualquer depósito nos tubos e no fundo da caldeira. Deve ser previsto também o resfriamento da amostra de água coletada para melhorar sua concentração. Caso a análise não seja feita imediatamente, é necessário evitar o contato com o ar.

De fundamental importância é a correta utilização das purgas. Em caldeiras que são regularmente apagadas deve-se fazer uma purga maior imediatamente antes de se iniciar o fogo ou durante o período de aquecimento da caldeira.

Existem diversas maneiras de adicionar-se os produtos químicos em uma caldeira.

Pode-se adicionar todos os produtos de uma só vez ou pode-se adicionar um cada vez. Mas o mais correto é misturar-se todos os produtos e adicionar-se à medida que a bomba de alimentação alimenta a caldeira. Isso pode ser conseguido colocando-se uma bomba dosadora ligada junto com a bomba de alimentação.

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