Segurança na Operação de Caldeiras-RECICLAGEM
1 - Operação de Caldeiras
1.1. Pré-partida, partida e parada
O item operação de caldeira considera uma caldeira como tendo sido
entregue pelo fabricante ou pela equipe de manutenção, já em condições
adequadas para o inicio do processo de partida.
Este item será dividido para caldeiras de combustíveis líquidos ou
gasosos e caldeiras de combustíveis sólidos, devido às particularidades que
cada uma delas apresenta.
1.1.1- Caldeiras de Combustíveis Sólidos
Além das recomendações inseridas no manual de operação da caldeira,
o operador devera verificar:
Pré-Partida
o Verificar o nível de água no tanque de abastecimento.
o Verificar e fazer o alinhamento da alimentação de água.
o Fazer verificação geral das válvulas e instrumentos da caldeira.
o Verificar condições operacionais da bomba de água de alimentação.
o Fazer drenagem dos indicadores e controladores de nível (garrafa e
visor) e testar o sistema de segurança (alarme e trip).
o Abrir drenos e vent’s do superaquecedor
o Ajustar o nível Ed água da caldeira na posição operacional
o Verificar condições operacionais dos ventiladores e sistema de tiragem
da caldeira.
o Verificar condições de alimentação elétrica dos painéis de comando e
sinalização.
o Certifica-se da quantidade disponível de combustível e que este material
esteja próximo à caldeira.
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o Verificar o funcionamento
combustível.
do
mecanismo
de
alimentação
de
o Verificar o funcionamento do mecanismo de acionamento das gralhas
(rotativas ou basculantes).
Partida
o Coloque lenha seca, fina e um pouco de combustível liquido.
o Inicie o fogo com tocha ou outro sistema disponível.
o Alimentar a fornalha de maneira a garantir aquecimento gradual dos
refratários e grelhas da caldeira.
o Para caldeiras que não possuem superaquecedores, fechar o respiro
(vent) do tubulão superior apos garantir eliminação total do ar.
o Quando atingida a pressão de trabalho da caldeira, abrir lentamente
a válvula de saída de vapor, evitando golpe de aríete e liberar vapor
para consumo.
o Para caldeiras que possuem superaquecedor, fechar o respiro (vent)
do superaquecedor.
Operação Normal
o Observar lentamente o nível de água da caldeira, fazendo os ajustes
necessários.
o Observar temperaturas do economizador e pré-aquecedor de ar.
o Observar as indicações dos dispositivos de controle de temperatura e
pressão, fazendo os ajustes necessários.
o Fazer todos os testes de rotina da caldeira.
o Observar se os tanques de suprimentos de água estão sendo
suficientemente abastecidos
o Observar se a reposição de combustível esta sendo suficiente.
o Fazer vistoria nos equipamentos, observando qualquer anormalidade
(ruído, vibrações, superaquecimento).
o Verificar se a temperatura dos gases da chaminé esta dentro dos
parâmetros normais.
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o Observar a combustão através dos visores e da chaminé, fazendo os
ajustes necessários.
o Fazer regulagem nos dampers quando necessário.
o Fazer sopragem de fuligem periódica conforme rotina de cada
equipamento.
o Fazer descargas de fundo conforme recomendações do laboratório
de analise de água.
o Fazer as anotações exigidas pelos superiores.
o Manter sempre em ordem e limpa a casa de caldeiras.
o Nuca se ausentar da casa de caldeira sem notificar algum colega ou
superior para que se efetue a substituição.
o Se a caldeira apagar subitamente durante sua operação normal
retomar o processo de acendimento somente após garantia de
completa purga e exaustão dos gases remanescentes.
Parada da Caldeira
o Fazer sopragem de fuligem (ramonagem)
aquotubulares dotadas com estes dispositivos.
em
caldeiras
o Interromper a alimentação de combustível e tomar os cuidados
necessários com relação aos alimentadores (pneumáticos, rotativos,
etc.)
o Manter o nível de água, ajustando-o conforme a vaporização que ira
ocorrer, dependendo da quantidade de combustível disponível na
fornalha.
o Garantindo-se que o combustível remanescente na fornalha não é
suficiente para geração de vapor, devemos desligar os ventiladores e
exaustores.
o Abafar a caldeira, fechando os damper’s e pontas de alimentação da
fornalha, garantindo vedação contra entradas de ar frio.
o Fechar a válvula de saída de vapor.
o Abrir respiro (vent) da caldeira, ou do superaquecedor.
o Bascular as grelhas para possibilitar limpeza da fornalha.
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o Tomar as providencias necessárias, dependendo d objetivo da para
da caldeira.
1.1.2- Caldeiras de Combustível liquido e/ou gasoso.
Além das recomendações inseridas no manual de operação da caldeira,
o operador deverá verificar:
Pré-partida
o Verificar o vivel dos tanques de água e de combustível.
o Verificar e faze o alinhamento da alimentação de água.
o Verificar e fazer o alinhamento da alimentação de combustível e limpar
sistemas de filtros, se necessário.
o Para caldeiras a óleo combustível, iniciar processo de aquecimento e
efetuar controle de temperatura até atingir valor suficiente para
circulação.
o Atingida a temperatura ideal do combustível, iniciar circulação ligando a
bomba.
o Fazer verificação geral das válvulas e instrumentos da caldeira.
o Verificar condições operacionais das bombas de alimentação de água e
de combustível.
o Fazer drenagem dos indicadores e controladores de nível (garrafa e
visor) e testar o sistema de segurança (alarme e trip).
o Ajustar o nivel de água da caldeira na posição operacional.
o Abrir drenos e respiros (vent’s) da caldeira.
o Para caldeiras que possuem superaquecedores abrir somente drenos e
respiros (vent’s) do superaquecedor.
o Verificar condições de alimentação elétrica, dos painéis de comando e
sinalização.
o Verificar condições operacionais dos ventiladores e sistema de tiragem
da caldeira.
o Verificar, onde houver, as condições operacionais do compressor de ar
utilizando na atomização do combustível.
o Verificar posicionamento e condições dos eletrodos de ignição.
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o Limpar a foto celular .
Partida
o Ventilar ou purgar a fornalha por um período suficiente para garantir
eliminação total de gases.
o Partir compressor de ar prar atomização
o Verificar se os valeores de temperatura e pressão do combustível são
ideais para acendimento.
o Acender queimador piloto.
o Alinhar lentamente a válvula manual de combustível, certificando-se de
que a caldeira esta acesa.
o Para caldeiras com mais de um queimador, obedecer a seqüência de
acendimento recomendada pelo fabricante.
o Ajustar as condições de queima, garantindo a estabilidade de chama.
o Desligar o queimador piloto e verificar se a chama se mantém estável.
o Fazer aquecimento gradual para não danificar refratário e tubos
respeitando-se a curva de aquecimento recomendada para cada tipo de
caldeira.
o Durante a fase de aquecimento, verificar quaisquer anormalidade nos
equipamentos e nos instrumentos indicadores de controle, tomando as
providencias para ajustes necessários.
o Para caldeira que não possuem superaquecedor, fechar o respiro (vent)
do tubulão superior, após garantir eliminação total do ar.
o Passar o controle da Caldera para automático quando as condições de
pressão atingirem valores preestabelecidos para tal, conforme
procedimento operacional.
o Atingida a pressão de trabalho, abra vagarosamente a válvula de saída
de vapor, evitando-se o golpe aríete e liberando vapor para consumo.
o Para caldeiras que possuem superaquecedores fechar o respiro (vent)
do superaquecedor.
Operação Normal
o Observar atentamente nível de água da caldeira, fazendo os ajustes
necessários.
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o Observar temperaturas do economizador e pré-aquecedor de ar.
o Observar as indicações dos dispositivos de controle de temperatura e
pressão, fazendo os ajustes necessários.
o Fazer todos os testes de rotina da caldeira.
o Observar se os tanques de suprimentos esta sendo suficiente.
o Fazer vistoria nos equipamentos dos gases da chaminé esta dentro dos
parâmetros normas.
o Observar a combustão através dos visores e da chaminé, fazendo os
ajustes necessários.
o Fazer regulagem nos dampers quando necessário.
o Fazer sopragem de fuligem periódica conforme
equipamento.
rotina de cada
o Fazer descargas de fundo conforme recomendações do laboratório de
analise de água.
o Fazer as anotações exigidas pelos superiores.
o Manter sempre em ordem e limpa a casa de caldeiras.
o Nunca se ausentar da casa de caldeira sem notificar algum colega ou
superior para que se efetue a substituição.
o Se a caldeira apagar subitamente durante sua operação normal, retorna
o processo de acendimento somente após garantia de completa purga e
exaustão dos gases remanescentes.
Parada da Caldeira
o Fazer sopragem de fuligem(ramonagem) em caldeiras dotadas com
estes dispositivos.
o Interromper a aliementação de combustível, fazendo a purga da linha,
uma parte para queima e o restante para uma linha de retorno.
o A purga da linha no caso de queima de óleo combustível pode ser feita
com óleo menos viscoso, o qual não poderá passar pelo aquecedor de
óleo que devera ser desligado.
o Para linha de gás, esta purga poderá ser feita com injeção de vapor.
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o Apagar os queimadores obedecendo seqüência recomendada pelo
fabricante da caldeira.
o Para caldeiras de óleo combustível, desligar a bomba de alimentação de
óleo.
o Ventilar a fornalha para exaustão completa de gases remanescentes.
o Drenar visores de nível, fazendo os ajustes necessárias para manter a
caldeira com nível operacional.
o Após a exaustão da fornalha, para o ventilador e abafa a caldeira
fechando todos os dampers e registros de ar.
o Fechar a válvula de saída de vapor e bloquear todos os pontos de
drenagem da caldeira.
o Interromper a alimentação de água.
o Abrir respiro (vent) da caldeira.
o Tomar as providencias necessárias dependendo do objetivo da parada
da caldeira.
2.2 Regulagem e Controle
2.2.1 Temperatura
Numa caldeira são importantes, dentre os controles de temperatura, os
seguintes:
a) Vapor
Em termos de vapor saturado, a temperatura do vapor é diretamente
proporcional a pressão de operação da caldeira.
Em caso de vapor superaquecido, o controle e ajuste da temperatura pode
ser feito através de superaquecedores.
b) Ar
O controle de temperatura no pré-aquecedor de ar tem por finalidade
aumentar o rendimento da caldeira em termos energéticos.
c) Gases de Combustão
O aparecimento de temperaturas altas na saída dos gases de combustão
pode ser sintoma de alguma anormalidade operacional, dentre as quais
destacamos:
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o Caldeira esta suja, com deficiência de troca térmica.
o Ocorrência de queda de material refratário, mudando o caminho
preferencial dos gases.
o Juntas de amianto não dão perfeita vedação.
o Tamanho de chama maior que o aceitável.
o Excesso de ar na fornalha, causando aumento de velocidade dos
gases.
d) Óleo Combustível
Os controladores de temperatura do óleo devem ser dimensionados e
ajustados para garantir a circulação e a viscosidade ideal de pulverização
para queima.
O controle de temperatura é feito na regulagem do termostato ou do Set
Point dos controladores.
e) Água de Alimentação
O controle de temperatura da água de alimentação se preocupa,
principalmente, em garantir uma faixa de temperatura ideal para favorecer a
desgaseificação de água. Normalmente este controle é feito por uma
controlada que esta ligada na malha do sistema de alimentação.
2.2.2 Pressão
Os controles de pressão mais importantes de uma caldeira são:
a) Água
Faz parte da malha de controle o desarme da caldeira por baixa pressão de
água de alimentação, que pode ser causado por uma parada da bomba,
problemas mecânicos com a bomba etc.
A atuação para sanar o problema pode ser feita
automaticamente (ligando uma bomba reserva por exemplo).
manual
ou
b) Ar
O controle de pressão de ar é executado, regulado a ventilação/exaustão de
modo a evitar-se pressão muito acima ou muito abaixo dos recomendados
no interior da fornalha.
c) Pressão da Fornalha
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O controle de pressão da fornalha é muito importante no sentido de se
evitar vazamentos de gases para o ambiente de trabalho, ou a ocorrência
de infiltração de ar “falso”, que vai alterar o rendimento da caldeira.
d) Pressão de combustível
A regulagem e o controle da pressão é muito importante para a eficiência da
combustão, afetando a atomização e dispersão do combustível.
As variações de pressão podem causar problemas, inclusive, de desarme
da caldeira.
e) Pressão de Vapor
A regulagem de controle de pressão deve ser executada no vapor de modo
que seja atendida a pressão requerida pelos consumidores.
Deve-se tomar especial atenção para que a pressão de vapor não suba a
níveis acima da pressão de trabalho, por, ira gerar perdas de insumos
(água, produtos químicos, combustível, etc.) através da abertura das
válvulas de alivio e segurança do sistema.
2.2.3 Fornecimento de Energia
Para caldeiras de combustível solido a regulagem da energia para
geração de vapor é feita mediante atuação na dosagem de combustível
(manual ou automaticamente), em sintonia com a injeção de ar para
melhoria da combustão.
Para caldeiras de combustível liquido ou gasoso mediante sinal recebido
do controle de pressão do vapor, haverá atuação na abertura da válvula de
admissão de combustível, também em sintonia com a vazão de ar para
ajuste e melhoria da combustão.
2.2.4 Nível de Água
Basicamente a regulagem de nível para controladores tipo bóia,
necessita de intervenção mecanicamente, alterando-se as dimensões da hasta
entre chaves liga/desliga.
Para controladores com eletrodos, esta regulagem exige alteração nas
dimensões dos eletrodos.
Para os controladores termostaticos e hidráulico, esta regulagem, para
ser executada, necessita de ajustes na válvula automática de admissão de
água.
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Este ajuste deve ser realizado sempre que o nível real estiver fora da
posição ideal de operação. Para controladores do tipo de transmissão por
pressão diferencial a regulagem é feita mediante ajuste do Set Point no próprio
controlador.
2.2.5 Poluentes
O controle e a otimização da combustão são fatores importantes na
economia de combustíveis e preservação do meio ambiente.
A melhor eficiência da combustão será obtida observando-se fatores
como: uso do queimador adequado, nebulição perfeita, porcentagem correta de
ar, manutenção periódica no equipamento, analise continua dos gases, etc.
Para otimizar o processo de combustão pode-se utilizar os seguintes
meios:
Pré-aquecimento do ar de combustão, pré-aquecimento do combustível,
controle de tiragem, analise e controle da combustão por instrumentos.
Quando ao controle de processo da combustão, podem ocorrer duas
situações; a primeira é aquela em que, na ausência de controle por
instrumentação, o operador faz o controle baseando-se na observação pratica
das seguintes características: aspecto da chama, da fumaça, da chaminé, etc.
Na segunda, o controle é feito por instrumentos e é a mais segura e
correta.
Podem ser utilizados, alem dos analisadores contínuos, detectores de
fumaça (opacimetro), resultado de analises dos gases de combustão por
laboratório (ORSAT ou FYRITE), etc.
3.3 Falhas de Operação, Causas e Providencias
As caldeiras em geral possuem grande quantidade de equipamentos e
instrumentos, e quando estes apresentam algum tipo de defeito não é sempre
fácil sua solução.
Os principais itens que podem apresentar defeitos em operação são:
a) Sistema de alimentação de combustível.
b) Sistema de alimentação de água.
c) Controle de nível.
d) Controle de combustão.
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e) Controle de pressão.
De qualquer maneira, o operador deverá aplicar rigorosamente as norma
de segurança e os procedimentos indicados no manual de operação do
equipamento, fornecido pelo fabricante.
Para melhor entendimento, vamos tentar englobar as principais falhas na
forma de tabelas orientativas, que mostram alguns tipos de defeitos, causas e
providencia a serem tomadas pelo operador ou pessoal de manutenção
especializado.
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3.4. Roteiro de Vistoria Diária
Durante o funcionamento normal da caldeira, o operador deve seguir um
roteiro de vistoria, com o objetivo de garantir um perfeito funcionamento do
gerador de vapor.
Um roteiro de vistoria pode incluir:
a) Verificar se o tanque de água de alimentação da caldeira esta sendo
abastecido corretamente.
b) No caso de caldeira a óleo verificar:
c) Examinar manômetros e termômetros de ar; água e gases
combustão;
de
d) Controlar o nível de água através dos indicadores existentes na caldeira;
e) Verificar se a lubrificação dos equipamentos esta adequada;
f) Fazer as descargas de fundo conforme exigido pelo laboratório de
qualidade de água;
g) Examinar o correto funcionamento das diversas bombas existentes;
h) Verificar o funcionamento dos ventiladores;
i) Observar a combustão da fornalha, através dos visores e da cor da
fumaça na chaminé;
j) Movimentar periodicamente todas as válvulas, para evitar que estas
fiquem presas;
k) Não abandonar a casa das caldeira;
l) Testar o regulador e o visor de nível, varias vezes ao dia, verificando se
os dispositivos de operação e segurança estão atuando normalmente;
m) Verificar se os pressostatos e o sistema de acendimento estão
funcionando corretamente;
n) Testar a fotocélula, verificando se há corte de chama quando se
escurecem cm um tampão;
o) Testar as válvulas de segurança conforme recomendação do fabricante
ou conforme recomendado pela NR-13;
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p) Preencher o relatório de vistoria diária fornecida pelos supervisores.
A seguir temos um exemplo de tabela de vistoria;
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3.5 - Operação de um Sistema de Varias Caldeiras
Um sistema operacional onde existem várias caldeiras em operação
paralela possui algumas particularidades de segurança que devem ser
atendidas, a saber.
•
O operador devera conhecer a rede de distribuição de vapor, seus
consumidores, etc.;
•
O operador devera conhecer os pontos mais críticos de bloqueio e
interligação dos sistemas;
•
Devera ser conhecida a flexibilidade operacional em função da
disponibilidade de vapor;
•
Em um sistema com varias caldeiras e necessário que cada uma
delas possa ser isolada das demais; por isto, opas a válvula principal
de saúda de vapor é necessária a instalação de uma válvula de
retenção;
•
A carga das caldeiras operando em paralelo é regulada normalmente
pela controladora de pressão do coletor.
A figura a baixo mostra um esquema de 3 caldeiras operando em
paralelo.
3.6 Procedimento em Situações de Emergência
Todas as ocorrências de emergência deverão ser atendidas de acordo
com o indicado no manual de operação de caldeira. Vamos particularizar aqui
alguns tipos de emergência.
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a) Retrocessos
Este fenômeno ocorre quando a pressão interna da caldeira aumenta
bruscamente a pressão ambiente na sala das caldeiras.
Causa:
•
Vazamento de sistema de alimentação de óleo, com o acumulo
de resíduos de combustível inferior da fornalha;
•
Falhas no sistema de ignição
•
Defeito ou falha no sistema de tiragem da caldeira;
•
Tentativas de acender o queimador a partir de uma parede
incandescente;
•
Procedimento incorreto no acendimento da caldeira;
•
Abertura de porta da fornalha de forma indevida;
•
Alimentação de combustível sólidos pulverizado de maneira
incorreta..
Como Evitar:
•
Evitar o acumulo de óleo ou faz no interior da fornalha. Todo
óleo que eventualmente se acumulo no piso da fornalha deve
ser retirado e a fornalha deve ser completamente vendida
antes de acendê-la;
•
As válvulas dos queimadores devem ser mantidas sempre em
boas condições de vedação;
•
Nunca tente reacender um queimador através do calor das
paredes incandescentes;
•
Após concluída a purga, não faça mais que duas tentativas de
acendimento;
•
Nunca abrir a boca da fornalha de forma brusca.
Os procedimentos posteriores deverão incluir a interrupção do
suprimento de combustível, desligar o queimador, eliminando a causa desta
ocorrência.
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b) Nível de água baixo
Causas prováveis:
•
Falha no sistema de controle automático de nível;
•
Válvula de retenção da linha de água dando passagem;
•
Falta de água de alimentação;
•
Falta de atenção do operador (em caldeiras manuais);
•
Defeito no sistema de alimentação de água (bombas, turbinas,
motor elétrico, filtros, etc.);
•
Manutenção prevenida do sistema de alimentação de água;
•
Manter atenção ai nível de agia quando se fizer as descargas de
fundo.
Como evitar:
•
Efetuar revisões de rotina nos sistemas de controle de nível;
•
Manter atenção constante ai sistema de alimentação de água
(tanques, bombas, válvulas, etc.);
•
Manutenção prevenida do sistema de alimentação de água;
•
Manter atenção ao nível de água quando se fizer as
descargas de fundo.
O nível de água baixo, com o calor da fornalha agindo sobre os tubos
secos, provocará deformação no invólucro, danos ao refratário, vazamento
d’água e danos aos tubos.
Neste caso deveremos proceder da seguinte forma:
•
Cortar alimentação (água, ar, combustível);
•
Fechar válvula de saída de vapor;
•
Testar visores de nível confirmado nível, real da caldeira;
•
Supondo que o nível esteja visível, alimentar a caldeira e
retornar processo de acendimento;
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•
Caso o nível no visor não seja visível, não reponha água
para evitar choque térmico na caldeira;
•
Proceder resfriamento lento na caldeira, para posterior
inspeção e identificação do motivo da queda de nível.
c) Nível de água alto
Nada mesma maneira que a anterior, pode ter como causas prováveis:
•
Efetuar revisões de rotina nos sistemas de controle de novel;
•
Manter atenção constante ai sistema de alimentação de água;
•
Manutenção preventiva do sistema de alimentação de água.
Como formas de atuação neste tipo de ocorrência, deveremos:
•
Cortar alimentação de água (desligando a bomba, fechando a
válvula, etc.);
•
Testar visores de nível, certificando-se se o nível é real;
•
Confirmando o valor real de nível alto, atuar na descarga
continua;
•
Esgotados todos os recursos, atuar na descarga de fundo
tomando todos os cuidados necessários
•
Informar a manutenção do ocorrido.
d) Pressão do vapor acima do limite normal
Poderemos ter duas situações: a válvula de segurança não abre e a
válvula de segurança abre, mas a pressão continua a subir.
Causas:
•
Sede da válvula de segurança esta empregada;
•
Válvula de segurança desregulada;
•
Válvula de segurança subdimensionada.
Como Evitar :
•
Nunca alterar a regulagem da válvula de segurança;
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•
Testar regulamente a válvula de segurança de acordo com o
procedimento do fabricante;
•
No caso da válvula Ester subdimensionada, providenciar sua
substituição.
Como providencias, deveremos cortar completamente a alimentação de
combustível e acompanhar evolução da pressão;
Conforme continue e tendência de subida de pressão, providencia
acima, deveremos para ventiladores, fechar todas as entradas e saídas de ar
da caldeira.
Para caldeiras de combustível solido, alem da providência acima,
deveremos para ventiladores, fechar todas a entradas e saídas de ar da
caldeira.
e) Falhas em partes sob pressão
Sempre que ocorre uma ruptura de tubos ou que há um grande
vazamento de vapor, é necessário uma ação imediata para evitar danos
pessoais, a fim de se reduzirem os efeitos da avaria, de modo que o
restante da instalação sofra o menos possível.
Procede-se de seguinte maneira:
•
Cortar a alimentação de combustível;
•
Se houver mais de uma caldeira operando em paralelo, fechar
a válvula de vapor da caldeira avariada;
•
Manter o nível de água pelo tempo que for possível, evitando
choque térmico, protegendo os tubos resfriados, favorecendo
o resfriamento da caldeira;
•
Manter os ventiladores ligados pelo tempo que for possível de
modo a expulsar o vapor pela chaminé;
•
Abrir as válvulas de segurança, a menos que a pressão
apresente tendência de queda;
•
Se não for possível manter o nível de água, cortar a
alimentação imediatamente. Fechar as válvulas de
alimentação e parar a bomba;
•
Depois de ocorrer a despressurizarão da caldeira, para
ventiladores e efetuar processo de resfriamento natural.
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Podem ser considerados ainda como emergência outros tipos de
ocorrência:
•
Queda de uma parede refrataria causando superaquecimento da
chaparia;
•
Paradas de ventiladores;
•
Parada de energia elétrica dos painéis de comando;
•
Pane no sistema de instrumentação.
Deveremos atuar nestes casos:
•
Fechamento a válvula principal da saída de vapor;
•
Manter nível de água dentro da faixa operacional;
•
Fazer avaliação da situação, e caso haja previsão
normalização, manter a caldeira pressurizada, se possível;
•
Caso a situação custe a normalizar, entrar em procedimento de
parada da caldeira.
de
4. Tratamento de Água e Manutenção de Caldeiras
Há muitos anos a água para caldeiras sofre tratamento para remoção de
dureza e sólidos totais. Na medida em que as caldeiras foram aumentando sua
importância e também as pressões de trabalho foram aumentando, a exigência
da qualidade da água também seguiu a mesma linha. Entretanto, até hoje, a
qualidade da água está condicionada à pressão de trabalho do gerador de
vapor.
Como sabemos, a água na natureza tem origem nos oceanos, lagos, rios, e os
ciclos são mantidos pela evaporação e a precipitação na forma de chuva.
Mesmo a água da chuva, que é uma água destilada, ou seja, conseqüência da
evaporação possui gases dissolvidos já que na atmosfera temos os mais
diversos tipos de gases em diferentes concentrações. A água dos rios traz
dissolvido ou em suspensão, gases, matéria orgânica, sais de diferentes tipos
de metais, e antes de ser utilizada precisa ser tratada para a eliminação
seletiva de contaminantes. O exemplo mais simples é a água de consumo
doméstico e para o consumo humano (potável). A água para uso industrial
requer um tratamento para preservação dos equipamentos onde a água irá
circular ou irá ser transformada em vapor.
A utilização de água de má qualidade em uma caldeira, acarretará em pouco
tempo uma falha, e a paralisação do processo trará prejuízos incalculáveis
tanto pela quebra da produção como pela sua indisponibilidade.
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O uso de um ou mais métodos de remoção de impurezas constitui um sistema
de tratamento de água para geradores de vapor. A tabela a seguir, apresenta
os diversos sistemas usualmente aplicados em função da pressão de operação
da caldeira:
PRESSÃO DE OPERAÇÃO DA
CALDEIRA (PSIG)
MEIOS USADOS PARA PREPARAR A
ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO DA
CALDEIRA
1. Clarificação - filtração - troca
catiônica, ciclo de
sódio.
Até 600
2. Combinação de troca catiônica,
ciclos do sódio e hidrogênio com
degaseificador
3. Troca catiônica, ciclo de sódio troca aniônica, ciclo do hidrogênio.
4. Processo a quente para eliminar
dureza - filtração - troca catiônica,
Ciclo do sódio.
1. Processo a quente para eliminar
dureza - filtração - troca catiônica,
ciclo do sódio.
601 a 900
2. Clarificação - filtração desmineralização.
1.Clarificação - filtração
desmineralização.
Acima de 900
2. Evaporação, possivelmente
precedida por um
pré-tratamento.
O tratamento contínuo da água de uma caldeira está diretamente ligado
a qualidade do vapor que será gerado e ao estado geral das superfícies
internas dos tubos. Não existe um único tipo de tratamento de água que atenda
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todas as caldeiras existentes. Esta diversidade é devida a diversos aspectos,
como a origem da água utilizada, o tipo de materiais aplicados nas caldeiras, o
regime operacional a que está submetida, as condições de pressão e
temperatura do vapor produzido, etc.
O tratamento de água de uma caldeira requer experiência, continuidade
e monitoramento permanente dos parâmetros químicos. Mesmo nos períodos
que estão fora de operação, as caldeiras devem ser mantidas sob tratamento.
Muitas são as impurezas contidas na água natural captada para ser
tratada e posteriormente utilizada como água de alimentação. Estas impurezas
estão presentes sob a forma de sais, gases ou seus compostos, tanto
dissolvidos ou em suspensão.
A tabela a seguir apresenta os contaminantes mais comuns que podem
estar na água da caldeira e seus efeitos.
CONTAMINANTES DA ÁGUA
DE ALIMENTAÇÃO
EFEITOS NO SISTEMA
CÁLCIO E MAGNÉSIO
FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS NOS
TUBOS GERANDO AQUECIMENTO
SÍLICA
VOLATILIZAÇÃO, PASSANDO PARA
O VAPOR E DEPOSITANDO NAS
PALHETAS DA TURBINA
FERRO
LAMA. SUA PRESENÇA INDICA
AÇÃO CORROSIVA
COBRE
INDÍCIOS DE CORROSÃO EM
LIGAS DE COBRE DE
TROCADORES DO CICLO
OXIGÊNIO
CORROSÃO POR "PITTING"
SÓLIDOS TOTAIS
LAMA, DEPÓSITOS, ESPUMA,
ARRASTE
GÁS CARBÔNICO
CORROSÃO NO SISTEMA ANTES
DA CALDEIRA, REDUÇÃO DO pH
ÓLEOS & GRAXAS
DEPÓSITOS INTERNOS AOS
TUBOS , SUJEITOS À
CARBONIZAÇÃO E
SUPERAQUECIMENTO.
pH / ALCALINIDADE
CAUSA CORROSÃO SE ESTIVER
MUITO BAIXO, OU MUITO ALTO
4.1 Impurezas Encontradas na Água
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Geralmente, nas águas superficiais e subterrâneas que são usadas nos
processos industriais, encontramos as seguintes substâncias dissolvidas:
• Dureza, representada basicamente pelos íons cálcio e magnésio (Ca2+ e
Mg2+), principalmente os sulfatos (SO42-), carbonatos (CO32-) e bicarbonatos
(HCO3-).
• Sílica solúvel (SiO2) e silicatos (SiO32-) associados a vários cátions.
•Óxidos metálicos (principalmente de ferro), originados de processos
corrosivos.
• Diversas outras substâncias inorgânicas dissolvidas.
• Material orgânico, óleos, graxas, açúcares, material de processo,
contaminantes de condensados, etc.
• Gases, como oxigênio, gás carbônico, amônia, óxidos de nitrogênio e enxofre.
• Materiais em suspensão, como areia, argila, lodo, etc.
Para evitar que todas essas impurezas adentrem ao sistema gerador de
vapor, deve-se proceder a um tratamento preliminar na água de reposição da
caldeira.
As principais conseqüências de um tratamento de água inadequado para
uma caldeira, são:
1- Corrosão – provoca o desgaste do material, reduzindo a espessura da
parede dos tubos, provocando, no final, sua ruptura.
2- Incrustação – são formações cristalinas que depositam-se na superfície
dos tubos reduzindo a troca térmica e conseqüentemente provocando
alterações na resistência mecânica do material e ocasionar sua ruptura.
3- Arraste – É a passagem de água na fase líquida ou espuma, junto com o
vapor para o superaquecedor e o sistema de distribuição de vapor,
carregando sólidos em suspensão e material orgânico.
As principais grandezas da qualidade da água são:
•
Dureza total – representa a soma das concentrações de cálcio e
magnésio na água. Estes sais tendem a formar incrustações na
superfície de aquecimento. São classificados como:
Até 50 ppm de CaCO3 .................................mole
50 a 100 ppm de CaCO3 ............................meio dura
Acima de 100 ppm de CaCO3......................dura
•
pH – É o meio de se medir a concentração de ácido ou soda na água.
De 1 a 6 ......................................................água ácida
De 8 a 14 ....................................................água alcalina
7 .................................................................água neutra
Métodos de tratamento de água
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Externos:
• Clarificação
• Abradamento
• Desmineralização
• Desgaseificação
• Remoção de sílica
Internos:
• A base de fosfato
• A base de quelatos
• Sulfito de sódio
• Hidrazina
• Soda
Parametro
pH
Dureza
Alc.M.
Orange
(c/CaCO3)
Alc.
Hidróxida
(c/CaCO3)
Cloretos
(c/CI)
Fosfatos
(c/PO4)
Sulfito
(c/SO3)
Sólidos
totais
Até 13
11,0
0
Pressão de Trabalho da Caldeira (kgf/cm2)
13,1 a 20 20,1 a 30 30,1 a 40 40,1 a 50 50,1 a 60
11,0
11,0
10,5
10,5
10,0
0
0
0
0
0
< 800
< 700
< 600
< 500
< 400
< 300
150-300
150-250
100-150
80-120
30-120
80-100
< 250
< 200
30 - 80
30 - 60
30 - 60
20 - 50
20 - 40
15 – 30
40 - 60
40 - 60
40 - 60
40 - 60
20 - 40
20 – 40
3.000
3.000
2.500
2.000
2.000
2.000
Água Desmineralizada
Manutenção
A manutenção da caldeira é de vital importância, para o equipamento,
para as pessoas e para a empresa, em todos os casos, se a caldeira não
estiver bem mantida, haverá prejuízo, podendo serem estes reparáveis como
irreparáveis.
A manutenção de caldeiras consiste em providências a serem tomadas a
determinados intervalos de tempo, visando manter o equipamento funcionando
nas suas melhores condições para obtermos segurança, produtividade e
conservação.
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Segue algumas dicas de manutenção preventiva
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Executar a descarga de fundo para eliminação de lama
Testar todos os alarmes
Verificar os controles de nível
Verificar todos os instrumentos
Avaliar a chama e fumaça da chaminé
Verificar a situação dos ventiladores e acionamento de dampers
Verificar o funcionamento das bombas de alimentação de água, óleo
combustível, bombas dosadoras, etc..
Efetuar sopragem de fuligem dos tubos
Verificar sistema de ignição da caldeira
Limpeza da casa de caldeira
Limpeza de bicos atomizadores
Limpeza de fotocélulas
Verificação do ventilador e seus equipamentos auxliares
Revisão geral das válvulas
Revisão geral das gaxetas e selos mecânicos das bombas d´água
Verificar os filtros dos purgadores
Escovamento dos tubos
Acionamento das PSV´s
Inspeção de Segurança NR13
5. Prevenção Contra Explosões e Outros Riscos
5.1 Riscos Gerais de Acidentes e Riscos a Saúde
5.1.1 Riscos de Acidentes
Os riscos de acidentes podem ser classificados em duas categorias:
•
•
Ato Inseguro ou Perigoso
Condições Inseguras ou Perigosas
Exemplos de atos inseguros
- Não utilização de EPI´s
- Utilização de ferramentas incorretas ou manuseio incorreto
- Utilização de equipamentos defeituosos ou impróprios
- Não seguir orientações nem sinais de segurança
Exemplos de Condições Inseguras
- Equipamentos defeituosos ou sem as proteções adequadas
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- Projetos ou construções inseguras
- Iluminação/Ventilação inadequada ou incorreta
5.1.2 Riscos à Saúde
- Trabalhos em locais poluídos
- Trabalhos em locais indadequados
5.2 Riscos de explosão
As caldeiras tem consigo a presença de diversos tipos de riscos:
explosões, incêndios, choques elétricos, intoxicações, quedas, ferimentos
diversos, etc..
Porém, o mais perigoso é o risco de explosões. É assim considerado
por:
•
•
•
•
Encontra-se presente em todo o tempo de funcionamento, por isso
exige controle contínuo e sem interrupções.
Em razão da violência com que as explosões acontecem, na maioria
dos casos com conseqüências catastróficas.
Envolve não somente os operadores como também as pessoas que
trabalham nas redondezas
Por que sua proteção deve ser considerada em todos as fases:
projeto, fabricação, instalação, operação, manutenção, inspeção e
outras.
Algumas causas das explosões de caldeiras:
1. Superaquecimento : antes da explosão sempre ocorrem
empenamentos, envergamentos e abaulamentos. As principais causas
do superaquecimento são:
• Seleção inadequada do aço no projeto da caldeira
• Aplicação de aços com defeitos
• Prolongamento excessivo dos tubos para dentro da câmara de
reversão nas caldeiras flamotubulares
• Queimadores mal posicionados
• Incrustação
• Operação em marcha forçada
• Falta de água nas regiões de transmissão de calor
• Má circulação da água
• Falha operacional
2. Choques Térmicos: As principais causas são:
• Freqüentes paradas e recolocações em marcha de queimadores.
• Incrustações
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•
•
3.
4.
5.
6.
Entrada de água fria ou água quente em partes frias da caldeira
Falha operacional
Defeitos de Mandrilagem
Falhas em juntas soldadas
Alteração na estrutura metalográfica do aço
Corrosão
A corrosão pode ocorrer tanto nas partes em contato com a água (
corrosão interna) como nas partes em contato com os gases (corrosão
externa).
7. Explosão causada por aumento da pressão
Para evitar isto, durante a operação normal da caldeira, a pressão é
mantida dentro dos seu limites pelos seguintes sistemas:
• Sistema de Modulação de chama
• Sistema de Pressão máxima
• Válvula de Segurança
• Sistema manual
8. Explosões no lado dos gases
Ocorre devido a reação química, ou seja por ombustão.
Aplicação da Norma Regulamentadora NR13
Buscando a prevenção de acidentes e reduzir os riscos de acidentes ou
exposição a danos, bem como preservar a segurança das pessoas,
diretamente ou não envolvidas na atividade, o MTb, juntamente com outras
entidades como INMETRO, IBP SINDICATOS e SENAI, lançou o Manual
Técnico de Caldeiras e Vasos de Pressão.
Conforme este Manual, Caldeira é :
“São equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão
superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia” .
Campo de aplicação
Inspeção NR13
A inspeção NR13 em Caldeiras consiste em uma análise criteriosa de
tudo que circunda o equipamento, afim de que o mesmo possa operar nas
condições para o qual foi projetado.
A inspeção de uma Caldeira abrange duas etapas:
1. Análise de documentação
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2. Análise física do local e da Caldeira
A análise de documentação consiste em verificar se o equipamento foi
projetado, calculado, fabricado, testado e inspecionado conforme previsto
nas normas técnicas, bem como se o projeto de instalação na planta onde
está localizado contempla os requisitos de segurança previsto em normas.
Também deve contemplar se as manutenções realizadas estão seguindo
os critérios previstos na norma de projeto ao qual a Caldeira foi laborado.
A documentação técnica é fundamental, pois serve de parâmetro para
que possamos acompanhar a vida útil do equipamento e aplicarmos os
consumíveis e materiais compatíveis com os utilizados durante a
fabricação.
A análise física da Caldeira e contempla as seguintes inspeções:
1. Inspeção Externa
2. Inspeção Interna
3. Teste Hidrostático
1- Inspeção Inicial
Consiste na verificação obrigatória das condições do equipamento
através de inspeção interna e externa, teste hidrostático.
A inspeção por medição de espessura é optativa, pois serve para ser o
marco inicial para monitoramento da redução da espessura da parede,
espelhos e tubulações do equipamento.
O objetivo principal da NR-13 nesta fase é verificar as condições de
transporte, armazenamento e instalação do equipamento.
Só terão validade as inspeções realizadas em seu local definitivo de
instalação.
2-Inspeção Periódica
Também composta por inspeção interna e externa.
Nesta etapa a medição de espessura é obrigatória e devem ser
realizadas antes das demais inspeções, pois servirá de parâmetro para o
cálculo da PMTA.(Pressão Máxima de Trabalho Admissível).
3-Inspeção Extraordinária
Está etapa poderá ser composta de todas as inspeções, interna e
externa, teste hidrostático e até mesmo a medição de espessura.
A Medição de Espessura das paredes do casco, espelhos e tubulações
do equipamento tem dois objetivos:
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Monitoramento do desgaste ocasionado por oxidação, atrito, etc...do
fluído.
Avaliação das Pressões as quais o equipamento esta submetido:
1. Pressão de Operação,
2. Pressão Máxima de Trabalho Admissível e
3. Pressão do Teste Hidrostático.
4 – Inspeção da Vida Remascente
Esta inspeção é recomendada pela NR-13 após a caldeira completar 25
anos de uso, e tem o objetivo de avaliar a integridade para determinar sua
vida remascente e os novos prazos máximos para inspeções.
Esta inspeção deve seguir critérios específicos de análise.
Estas inspeções devem ser realizadas por inspetores treinados e/ou um
profissional graduado em Engenharia Mecânica ou Engenharia Naval,
designado como PH.
A seguir trataremos do assunto:
4 - Risco Grave e Iminente
4.1 CALDEIRAS
13.1.4 Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens:
a) válvula de segurança com pressão de abertura ajustada em valor igual ou
inferior a PMTA; (113.071-4)
b) instrumento que indique a pressão do vapor acumulado; (113.072-2)
c) injetor ou outro meio de alimentação de água, independente do sistema
principal, em caldeiras combustível sólido; (113.073-0)
d) sistema de drenagem rápida de água, em caldeiras de recuperação de
álcalis; (113.074-9)
e) sistema de indicação para controle do nível de água ou outro sistema que
evite o superaquecimento por alimentação deficiente. (113.075-7)
13.2.5 Constitui risco grave e iminente o não-atendimento aos seguintes requisitos:
a) para todas as caldeiras instaladas em ambiente aberto, as alíneas "b" ,
"d" e "f" do subitem 13.2.3 desta NR;
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b) para as caldeiras da categoria A instaladas em ambientes confinados, as
alíneas "a", "b", "c", "d", "e", "g" e "h" do subitem 13.2.4 desta NR;
c) para as caldeiras das categorias B e C instaladas em ambientes confinados, as alíneas "b", "c", "d", "e",
"g" e "h" do sub item 13.2.4 desta NR.
Segue: (sub itens 13.2.4).
b) dispor de pelo menos 2 (duas) saídas amplas, permanentemente
desobstruídas e
dispostas em direções distintas;
c) dispor de ventilação permanente com entradas de ar que não possam ser
bloqueadas;
d) dispor de sensor para detecção de vazamento de gás quando se tratar de
caldeira a combustível gasoso.
e) não ser utilizada para qualquer outra finalidade;
g) ter sistema de captação e lançamento dos gases e material particulado,
proveniente da combustão para fora da área de operação, atendendo às
normas ambientais vigentes;
h) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes e ter sistema de
iluminação de emergência.
13.3.2 Os instrumentos e controles de caldeiras devem ser mantidos calibrados e em
boas condições operacionais, constituindo condição de risco grave e iminente o
emprego de artifícios que neutralizem sistemas de controle e segurança da caldeira.
(113.017-0 / I2)
13.3.4 Toda caldeira a vapor deve estar obrigatoriamente sob operação e controle de
operador de caldeira, sendo que o não - atendimento a esta exigência caracteriza
condição de risco grave e iminente.
13.5.1 As caldeiras devem ser submetidas a inspeções de segurança inicial, periódica e
extraordinária, sendo considerado condição de risco grave e iminente o não atendimento aos prazos estabelecidos nesta NR. (113.078-1)
5-Fiscalização e Penalidades
A NR-13 é fiscalizada pela Superintendência Regional do Trabalho e as
penalidades estão previstas na NR-28.
6 – Fluídos
Os fluídos seguem a orientação prevista na NR-20.
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