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1.5 CALDEIRAS ELÉTRICAS
Em áreas onde há suprimento abundante de energia elétrica, pode-se analisar se é vantajosa a instalação de equipamentos eletrotérmicos, levando-se em consideração o custo da energia elétrica fornecida pela concessionária local. As caldeiras elétricas oferecem certas vantagens, que são:
- Ausência de poluição ambiente.
- Modulação de carga de 0 a 100%
- Resposta rápida à variação de consumo de vapor.
- Manutenção simples – apenas bombas.
- A falta d’água não provoca danos à caldeira.
- Área reduzida de instalação.
- Não necessita de área para estocagem de combustível.
- Redução considerável no custo do vapor em relação ao produzido por óleo combustível.
- Melhora o fator de potência como conseqüência do aumento da potência ativa.
- Melhora o fator de carga elétrica instalada, e com isto reduz o preço médio de kWh consumido na indústria. Podem ser do tipo resistências e de eletrodo submerso. A ATA Combustão Técnica fabrica caldeiras do tipo eletrodo submerso com os seguintes dados: Tensão: 2,300 V a 13.800 V, 3 fases Pressão de trabalho:10,55 kgf/cm^2 (150 psig) Produção; 1.000 a 20.000 kgf/h Tensão: 3,8 a 20 kv Potência: 1.500 a 50.000 KW Pressão: até 25 kgf/cm^2 A caldeira ATA do tipo resistência funciona soba as tensões de 220 V, 380 V e 440 V, trifásicas. Pressões até 300 psig, nos modelos indicados na tabela 2
Fig. 8 Caldeira elétrica Sulzer-Brown Bovery a jato de água, fabricadas no Brasil.
Tabela 1 Água de alimentação a 100ºC Modelo ATA Produção de vapor kgf/h Potência instalada 1.000 EL 2.000 EL 3.000 EL 4.000 EL 5.000 EL 6.000 EL 8.000 EL 10.000 EL 12.000 EL 14.000 EL 16.000 EL 18.000 EL 20.000 EL
1.6 ISOLAMENTO TÉRMICO DAS CALDEIRAS
Nas caldeiras usam-se tijolos refratários à base de silicato de alumínio com terra diatomácea. Ou de lã de rocha para temperaturas de 300 a 600 ºC, ou ainda lã de vidro. Entre os fabricantes de isolantes à base de silicato de cálcio hidratado, temos a Calorisol, (Indústria de Isolastes Térmicos Calorisol S. A.), a Temporal S. A., a Indústria de Isolantes Magesol Ltda e outras.
1.7 TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS
A água para caldeiras deve receber tratamento que permita: remoção total ou parcial de sais de cálcio e magnésio, os quais produzem incrustações e levam à ruptura dos tubos. O processo, designado por abrandamento da água pela cal soldada, consiste na injeção de soluções de CaO (cal) e NaCO3 (carbonato de sódio ou soda) para precipitar o carbonato de cálcio e formar hidróxido de magnésio floculado, de modo a serem removidos antes de a água ser bombeada para a caldeira. Existem processos mais modernos com a mesma finalidade, tais como:
- Abrandamento por troca iônica , usando-se resinas catiônicas e abrandamentos e alcalinização com redução do total de sólidos dissolvidos com resinas trocadoras de cátions.
- Redução dos teores de oxigênio e gás carbônico da água. Usam-se os deaeradores ou desaeradores como também são designados. A deaeração pode ser realizada com a utilização de substâncias químicas. É o caso do tratamento com: - Soda cáustica, fosfato trissódico e sulfito de sódio; - Quelatos (etilenos diamino tetracetato de sódio); - Polímeros orgânicos, inibidores de incrustações, tais como o poliacrilato. Observação: o livro Tecnologia de Tratamento de Água, de Davino F. dos Santos Filho, apresenta excelente e aprofundado estudo sobre o assunto.
- Desaeração térmica. Esse processo, utilizado nos desaeradores térmicos da empresa FMC Filsan Equipamentos para Saneamento S. A., consiste na introdução de vapor na água a uma pressão constante, reduzindo a pressão parcial de oxigênio e do gás carbônico dissolvidos na mesma, eliminando-se assim parte desses gases dissolvidos na água. Utiliza-se o vapor para o aquecimento da água a uma temperatura de 100º a 150ºC, aproveitando-se assim a queda de solubilidade desse gases, que é diretamente proporcional ao aumento da temperatura.
Fig. 10 Representa o desaerador térmico do tipo bandeja, padronizado pela FMC- Filsan, mostrando um pré-desaerador e um tanque-pulmão.
Tabela 3 caldeiras para pressão até 120 psi. essas caldeiras são fabricadas em tamanhos maiores, até a produção de 11.000 kgf de vapor por hora.
1.8 SUPERAQUECEDORES
São equipamentos destinados a elevar a temperatura do vapor saturado sem aumentar sua pressão. No trabalho “Geração de Vapor”, na apostila do Curso de Informação sobre Combustíveis e Combustão do IBP , o engenheiro Marco A. C. Madeira faz as seguintes observações: “As vantagens do uso do vapor superaquecido são, basicamente, duas: a primeira é meramente contar com maior disponibilidade de energia, e a Segunda, a mais importante, é o aumento do resfriamento das turbinas, devido, principalmente, ao maior salto entálpico disponível. O total de ganhos de calor ou de energia, com vapor superaquecido, é de aproximadamente 3% para cada 60ºC de superaquecimento. O superaquecedor consiste em dois cilindros, um de estrada e um de saída, ligados por um feixe tubular, reto ou curvo, localizado perto ou logo acima dos espaços ocupados pelos elementos geradores de vapor. Apesar dos vários tipos existentes, todos utilizam como fonte de calor os gases de combustão.”
1.9 PORTARIA DO MINISTÉRIO DO TRABALHO SOBRE CALDEIRAS
ESTACIONÁRIAS A VAPOR
O Departamento Nacional de Segurança e Higiene do Trabalho, através da Portaria DNSHT-20 de 6 de maio de 1970, expediu normas de segurança para a instalação e inspeção de caldeiras estacionárias a vapor, da qual transcreveremos a parte que interessa à instalação, uma vez que as exigências quanto à caldeira são de atribuição do fabricante.
1.9.1 INSTALAÇÃO
Art. 7º - As caldeiras de qualquer estabelecimento, serão instaladas em “Casa de caldeiras”. Parágrafo único – excetuam-se, para efeito de aplicação deste artigo, as pequenas unidades de 100 kgf/h, ou menos, de capacidade de produção de vapor. Art. 8º - A “Casa d caldeiras” deverá satisfazer aos seguintes requisitos: A. Constituir prédio separado, construído de materiais resistentes ao fogo, podendo estar anexo a outro edifício do estabelecimento, mas afastado, no mínimo, 3 m (três metros) de outras edificações vizinhas; B. Ser complemente isolada de locais onde se armazenem ou manipulem inflamáveis ou explosivos; C. Não ser utilizada para qualquer outra finalidade com exceção de compressores, excluído, porém, o reservatório de;
