Autor
Edson Luiz Neri
Atuando no setor de Educação, Tecnologia e Inovação, do SENAI do Distrito Federal nos últimos 20 anos. Graduado em
Ciências e Pedagogia, Pós Graduado em Consultoria Empresarial e EaD, Elaboração de Planos de Negócios e Plano de
Marketing pelo Ibemec, extensão em Marketing na ESPM, Desenvolvimento, Elaboração e Vendas de Serviços Técnicos e
Tecnológicos, pelo SENAI SC, Gestão de Projetos, Elaboração de Projetos, adquiriu experiência em Coordenação de Projetos, realização de eventos de educação, e atua como palestrante e educador.
Rosylene dos Santos Carvalho
Atuando no setor de Educação e Tecnologia, do SENAI do Distrito Federal nos últimos 06 anos. Licenciada em Pedagogia,
Pós Graduada em Psicopedagogia. Atua também como Técnica em Segurança do Trabalho, há mais de 15 anos, prestando
Consultoria à empresas, elaborando laudos técnicos, elaboração de materiais didáticos e diagnósticos na área de Segurança, além da Instrutoria no SENAI e diversas outras empresas de educação.
Sthenyo Ribeiro de Souza
Atuando no setor de Educação, Tecnologia e Inovação, do SENAI do Distrito Federal nos últimos 03 anos. Graduado em Engenharia
de Controle e Automação e Técnico Mecânico. Atuou no SENAI no suporte em estudos de viabilidade técnica e econômica, para
na implantação de novos produtos e serviços. Prospecção de mercado para serviços de educação e tecnologia. Proposição de
condições adequadas de infraestrutura, material didático, recursos para realização de cursos e serviços técnicos.
Revisão
Grupo NT
Projeto Gráfico
NT Editora
Editoração Eletrônica
NT Editora
Ilustração
Márcio Rocha
Jorge Olaff
Capa
NT Editora
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SCS Q.2 – Bl. D – Salas 307 e 308 – Ed. Oscar Niemeyer
CEP 70316-900 – Brasília – DF
Fone: (61) 3421-9200
[email protected] - www.nteditora.com.br e www.grupont.com.br
Operação de Caldeiras. / NT Editora.
-- Brasília: 2014. 125p. : il. ; 21,0 X 29,7 cm.
ISBN - 978-85-68004-43-2
1. Doenças profissionais – 2. Segurança e saúde do trabalhador –
3. controle de riscos.
Copyright © 2014 por NT Editora.
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Exercícios
Ao final das lições, você deverá responder aos exercícios no seu livro.
Bons estudos!
Sumário
1. PRESSÃO�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7
1.1 Unidades de pressão�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������11
2. CALOR E TEMPERATURA ���������������������������������������������������������������������������������������� 16
3. CONHECENDO AS CALDEIRAS ������������������������������������������������������������������������������ 24
3.1 Tipos de caldeiras�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������24
4. PARTES DE UMA CALDEIRA����������������������������������������������������������������������������������� 35
5. TRABALHANDO NAS CALDEIRAS�������������������������������������������������������������������������� 49
5.1 Regulagem e controle����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������54
5.2 Queimadores���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������57
6. ROTEIROS E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE CALDEIRAS�������������������������������������� 64
6.1 Roteiro de vistoria diária������������������������������������������������������������������������������������������������������������������64
6.2 Procedimento em situações de emergência����������������������������������������������������������������������������78
7. TRATAMENTO DE ÁGUA����������������������������������������������������������������������������������������� 87
7.1 Composição da água�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������87
7.2 Deterioração causada pela água�������������������������������������������������������������������������������������������������90
7.3 Método de tratamento de água���������������������������������������������������������������������������������������������������92
8. MANUTENÇÃO DAS CALDEIRAS �������������������������������������������������������������������������� 96
8.1 Tipos de manutenção em caldeiras���������������������������������������������������������������������������������������������97
8.2 Segurança durante a manutenção������������������������������������������������������������������������������������������� 101
9. PANORAMA HISTÓRICO SOBRE SEGURANÇA DO TRABALHO ������������������������ 104
9.1 Segurança do Trabalho no Brasil����������������������������������������������������������������������������������������������� 106
9.2 Riscos ocupacionais ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 106
9.3 Medidas de controle���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 111
10. ACIDENTES DO TRABALHO ������������������������������������������������������������������������������� 114
10.1 CAUSAS�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 114
10.2 Riscos gerais de acidentes e riscos à saúde������������������������������������������������������������������������� 117
10.3 Legislação���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 120
BIBLIOGRAFIA����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 125
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NT Editora
APRESENTAÇÃO
Olá! Seja bem-vindo (a) ao curso de Operador de Caldeiras.
São objetivos deste curso: transmitir conhecimentos básicos sobre Segurança na Operação de
Caldeiras, como: conhecer as unidades de pressão; conceituar calor e temperatura; conhecer os tipos
de caldeias e suas utilizações; conhecer como acontece o tratamento da água da caldeira e prevenir
acidentes.
Com base nestes objetivos, você aprenderá os elementos teóricos para a aplicação no seu dia
a dia da Segurança em Operação de Caldeiras. Aprenderá sobre caldeiras e suas utilizações, operação
de caldeiras, dispositivos de segurança, tratamento de água, noções de manutenção de Caldeiras,
prevenção contra explosões. Com essa capacitação, você estará apto a ingressar no estágio prático
para se tornar um excelente Operador de Caldeiras.
O curso de Operador de Caldeiras é destinado aos profissionais que já trabalham nessa área,
bem como, profissionais da área de manutenção, segurança e áreas afins, que estejam interessados
em ingressar na função de operar caldeiras. Espera-se com isso, um melhor atendimento às expectativas do mercado.
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Bom aprendizado!
SUMÁRIO
Operação de Caldeiras
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1. PRESSÃO
Olá, eu me chamo Dreithe. Trabalho como
operador de caldeira. A partir de agora, nós
vamos aprender sobre da segurança na operação
de caldeiras. Você pode estar se perguntando
o que a física tem em comum com a operação
de caldeiras a vapor. Você encontrará a resposta
no decorrer do curso, mas posso dizer que essa
magnífica engenhosidade humana funciona
graças a ela. Nesta lição vamos recordar
algumas grandezas, tais como, pressão, calor e
temperatura e suas unidades representativas.
Conceito
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Pressão é uma força exercida sobre uma determinada área. A força é a causa que pode modificar o estado de repouso ou movimento de um corpo. Para calcular qualquer tipo de pressão utiliza-se
a fórmula:
Uma mesma força poderá produzir pressões diferentes, dependendo
da área sobre a qual atuará. Assim, se a área for muito pequena, poderemos
obter alta pressão, mesmo com pouca força.
Para verificar a pressão interna da caldeira, o operador usa
o manômetro.
Mas o que é um manômetro? É um instrumento utilizado para
medir a pressão de fluidos contidos em recipientes fechados. A figura
ao lado apresenta a foto de um manômetro.
SUMÁRIO
Operação de Caldeiras
7
Exemplo de cálculo de pressão.
Ex.: 01 - Supondo que uma força de 30 kgf é aplicada sobre uma área de 2 cm², calcule a pressão
resultante.
Resolução
Dados: F = 30 kgf Temos pela fórmula que:
A = 2 cm²
Então: P = 30 ÷ 2 » P = 15 kgf/cm²
Exercitando o conhecimento...
Calcule a pressão resultante, supondo que uma força de 90 kgf é aplicada sobre uma
área de 4 cm².
Utilize a fórmula:
a) 22,5
b) 20
c) 30,5
Pressão atmosférica
Essa pressão se chama pressão atmosférica. Ela pode ser
comprovada por meio de uma experiência simples: molha-se a
borda de um desentupidor de pia que é comprimido contra uma
superfície plana. Isso expulsa a maior parte do ar que havia dentro do
desentupidor e será preciso fazer muita força para retirá-lo do lugar.
Isso acontece porque, sem ar no seu interior, o desentupidor sofre uma pressão externa muito
maior do que a pressão interna.
A pressão atmosférica varia de acordo com a altitude, ou seja, ela é maior nos locais mais baixos
e menor nos locais mais altos.
Quem comprovou isso pela primeira vez foi
um físico italiano chamado Evangelista Torricelli.
Emborcando em uma cuba cheia de mercúrio um tubo
de vidro de 1 m de comprimento, fechado em uma
das extremidades, e também cheio de mercúrio, ele
observou que, ao nível do mar, a coluna de mercúrio
contida dentro do tubo descia até atingir 760 mm de
altura (0,76 m).
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NT Editora
SUMÁRIO
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Envolto:
envolvido,
coberto.
Nosso planeta está envolto por uma camada de ar chamada atmosfera. O ar da atmosfera em
torno de nós é tão leve que podemos nos mover através dele sem fazermos esforço. No entanto, esse
ar tem peso. Como ele é atraído pela gravidade, faz força sobre nós em todas as direções, exercendo
uma pressão de várias toneladas sobre nosso corpo. Não percebemos essa força porque a pressão do
ar dentro dos nossos pulmões é igual a da atmosfera.
O que Torricelli criou para fazer essa experiência
chama-se barômetro. Quando a experiência foi
repetida, com o auxílio do barômetro em locais de
altitudes variadas, ficou comprovado que a altura da
coluna de mercúrio também variava.
Com isso, concluiu-se que a pressão atmosférica
varia em função da altitude. Isso pode ser
demonstrado nos exemplos do quadro a seguir:
Exercitando o conhecimento...
Por meio do experimento, o que Torricelli comprovou?
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(
) Ele comprovou que a pressão atmosférica, agindo sobre a superfície livre do mercúrio que estava dentro da cuba, equilibrou a pressão exercida pela coluna de mercúrio
contra o fundo da cuba. Para esse valor de 76 cm (760 mm) de altura de mercúrio (Hg), ele
deu o nome de atmosfera (atm).
(
) Ele comprovou que um fluido (líquido ou vapor), dentro de um vaso ou tubo,
exerce uma pressão sobre suas paredes, em direção perpendicular à superfície.
Pressão interna de um vaso
Um fluido (líquido ou vapor), dentro de um vaso ou tubo, exerce uma pressão sobre suas paredes,
em direção perpendicular à superfície. Veja a figura abaixo.
Perpendicular:
em ângulo reto.
A pressão dentro do tubo é medida por um manômetro, acoplado à tubulação.
SUMÁRIO
Operação de Caldeiras
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Pressão manométrica
A caldeira é um equipamento destinado a produzir
e acumular vapor a uma pressão maior do que a
pressão atmosférica. A essa característica damos o
nome de pressão relativa, pois ela descarta a pressão
do ambiente que, por convenção, ao nível do mar vale
1 (uma) atmosfera (atm).
Como esse fator é crítico para a operação do
equipamento, seria interessante estudar o que acontece
com o vapor encerrado em um recipiente fechado.
Para o operador de caldeira, há dois fatores muito importantes a serem observados:
• gases encerrados em recipientes, mesmo sem aquecimento,
exercem pressão igual em todos os sentidos sobre as paredes do vaso
que os contêm. Um exemplo disso é o pneu do automóvel.
• essa pressão se eleva sempre que a temperatura aumenta.
Isso significa que, se uma dona de casa descuidada e distraída colocar
ao fogo uma panela de pressão com as válvulas entupidas, o aumento
da temperatura levará a um aumento constante da pressão interna da
panela, até ela explodir.
É isso que acontece com a caldeira, se essa
pressão interna não for controlada.
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Essa pressão, medida dentro de um recipiente
fechado (caldeira, por exemplo) que tem
como referência a pressão atmosférica do
local onde o recipiente está, é chamada de
pressão relativa ou manométrica.
A pressão relativa pode ser positiva ou negativa.
Se a pressão relativa é positiva, ou seja, se ela for maior que zero, ela
é medida por meio de um instrumento chamado de manômetro. É com o
manômetro que o operador verifica os níveis de pressão dentro da caldeira
e os mantém dentro de faixas seguras de operação.
Se a pressão relativa for negativa, isto é, se ela for menor que zero, o
vacuômetro, veja a imagem ao lado, é usado na medição.
Se no local onde é feita a medição a pressão relativa (ou manométrica) for somada com a pressão
atmosférica, obteremos a pressão absoluta.
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NT Editora
SUMÁRIO
1.1 Unidades de pressão
As unidades de medidas de pressão, peso, força e área, muito utilizadas para o funcionamento
de qualquer tipo de caldeira, variam de acordo com as normas de cada país. As normas brasileiras,
estabelecidas pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) recomendam a utilização das
unidades do Sistema Internacional (SI). A tabela a seguir apresenta a correspondência entre várias
unidades de medida de pressão.
Agora vamos conhecer melhor cada uma destas unidades.
Não esqueça que Pressão é a Força distribuída em uma determinada área.
• bar
Equivale exatamente a 100.000 Pa (105 Pa).
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• kgf/cm²
Equivale a 1 quilograma força (kgf) aplicada uniformemente sobre uma área de 1 cm².
• psi [ibf/pol2]
Unidade de medida inglesa. Significa Libra Força por Polegada Quadrada, utilizada na
indústria americana e inglesa. No Brasil, comum para calibrar pneus.
• atm
É pressão exercida pelo ar atmosférico ao nível do mar.
• mmHg [torr]
Mesmo princípio de mmH20, porém o líquido em questão é o mercúrio (Hg).
• mH2O [metro de coluna d’água - mca]
É pressão equivalente a uma coluna (altura) de água (H2O), dada em metros, sobre uma
superfície qualquer.
• kPa [kN/m²]
[k] representa 1000 unidades, independe da grandeza.
SUMÁRIO
Operação de Caldeiras
11
[Pa] equivale à força de 1 Newton (N) aplicada uniformemente sobre uma área de 1 m².
A seguir você verá a forma correta de consultar
a pressão na tabela e converter suas unidades.
A regra de três simples é a base de cálculo.
Abaixo, a fórmula utilizada para conversão de pressão.
Onde, P1 (unidade dada) e P3 (unidade desejada): são encontrados na mesma linha na tabela.
Sempre coloque P1 com o valor igual a 1 (um) e na mesma linha encontre seu equivalente na
unidade desejada.
P2: Valor de pressão que será convertido.
Px: Valor procurado na unidade desejada.
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Exemplo de conversão de pressão com auxílio da tabela.
Ex. 01 - Converter 4,0 bar para atm.
Resolução
Dados: P1 = 1,0 bar
P2 = 4,0 bar
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NT Editora
P3 = 0,9869 [da tabela]
Px = ?
SUMÁRIO
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Fórmula:
Multiplique cruzado,
lembra?
SUMÁRIO
Operação de Caldeiras
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Ex. 02 - Converter 15,0 psi para bar.
Resolução
Dados: P1 = 1,0 psi
P2 = 15,0 psi
P3 = 0,9869 [da tabela]
Px = ?
Fórmula:
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Resolução passo a passo.
Você acabou de aprender como converter unidades de
pressão. Provavelmente ainda ficaram algumas dúvidas e a
melhor forma de eliminá-las é exercitando mais. Brinque com
as tabelas apresentadas, simule conversões, afinal foi assim
que fizemos com estes dois exemplos.
Com isso você chegou ao final da primeira lição. Por meio dela,
você pôde verificar o conceito, os tipos e as unidades de pressão.
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NT Editora
SUMÁRIO
Exercícios
Parabéns,
você finalizou esta
lição!
Questão 1 - Pressão pode ser definida por:
a) ( ) força distribuída por volume.
b) ( ) força distribuída por área.
Agora
responda
às questões
ao lado.
c) ( ) força distribuída por comprimento.
d) ( ) força pela distância.
Questão 2 - É um exemplo de unidade de pressão:
a) ( ) kg/m²
c) ( ) kgf/cm²
b) ( ) lbf/in
d) ( ) g/cm³
Questão 3 - Pressão manométrica pode ser considerada como:
a) ( ) pressão ao nível do mar.
b) ( ) pressão do meio ambiente.
c) ( ) pressão no interior de um vaso, medida pelo manômetro, também chamada de
pressão relativa.
d) ( ) diferença entre a pressão externa e externa de um vaso.
Questão 4 - Para verificar a pressão interna da caldeira o operador usa o:
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a) ( ) manômetro.
b) ( ) termômetro.
c) ( ) pressostato.
d) ( ) dinamômetro.
Questão 5 - Pressão absoluta é a:
a) ( ) pressão do meio ambiente.
b) ( ) pressão no interior de um vaso, medida pelo manômetro.
c) ( ) diferença entre a pressão externa e interna de um vaso.
d) ( ) é a medição que soma a pressão relativa (ou manométrica) com a pressão
atmosférica.
SUMÁRIO
Operação de Caldeiras
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