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Como funcionam as caldeiras aquatubulares e quais suas vantagens?

O que são caldeiras aquatubulares?

As caldeiras aquatubulares surgiram para suprir uma demanda que as flamotubulares não conseguiam cumprir até então. Como elas suportam baixas pressões e têm uma pequena superfície de aquecimento, foi uma maneira de aumentar essa capacidade.

Esse tipo de caldeira é mais apropriado para demandas maiores de vapor.

Esse tipo de caldeira tem mais rendimento por gerar uma maior quantidade de vapor, elevando também o nível de pressão.

Isso acontece pelo fato de os tubos, que têm o papel de apenas levar os gases nas caldeiras flamotubulares, também serem responsáveis pelo transporte da água nessa versão. Dessa maneira, a superfície de aquecimento foi ampliada, ocorrendo o mesmo com a produção de vapor.

Como atendem a uma grande exigência, essas caldeiras são usadas em projetos maiores, como os realizados em usinas termoelétricas, por exemplo. Nessas empresas, é necessário ter uma maior pressão e produção de vapor nas caldeiras, o que não acontece com as flamotubulares, que atendem a uma demanda de trabalho menor.

Além disso, nesse tipo de trabalho é necessário um maior controle operacional e alimentação de combustível, o que apenas as caldeiras aquatubulares são capazes de proporcionar.

A partir de agora, você conhecerá melhor essas caldeiras, suas peças, vantagens de uso, manutenção e outras informações. Terá um guia completo sobre elas. Acompanhe!

Quais os principais elementos que formam essas caldeiras?

Para ter um bom funcionamento e atender às expectativas de quem aposta nesses equipamentos, as caldeiras aquatubulares contam com peças que apresentam uma grande importância no resultado final. Veja agora quais são elas.

Tubulão

De acordo com a estrutura da caldeira, pode haver um ou dois tubulões. Essas peças são fabricadas em aço carbono de baixa liga e diferenciadas conforme a temperatura e pressão com a qual funcionam. Essas especificações são feitas segundo o código ASME.

Os tubulões podem ser superiores ou inferiores. Os primeiros são tambores, dispostos horizontalmente, que ficam na parte superior da caldeira aquatubular e funcionam como um reservatório que abriga água tanto no estado líquido quanto no gasoso.

Internamente, é possível encontrar secadores e separadores de vapor, que reduzem o deslocamento da água para o superaquecedor de vapor ou para a rede.

Os tubulões inferiores, por sua vez, são conhecidos como balão de lama, e, localizados na parte de baixo da caldeira aquatubular, têm a função de guarnecer com água as partes de troca térmica. Dessa forma, é feita a vaporização, com uma circulação espontânea.

Superaquecedor

Tubos lisos e aletados, além das serpentinas compõem essa peça das caldeiras aquatubulares. Essa composição fica no fluxo dos gases de combustão, portanto, na parte mais quente do equipamento.

O superaquecedor aumenta a temperatura do vapor acima da estipulada para saturação por meio de uma troca térmica.

No entanto, essa temperatura não pode ultrapassar o nível que os tubos podem aguentar. Para que não haja problemas, as serpentinas são fabricadas em conformidade com o calor que cada material pode suportar.

Para eliminar de vez qualquer contratempo, o dessuperaquecedor de vapor entra em ação, pois cada material tem uma temperatura limite diferente.

Feixe tubular

Os feixes tubulares mantêm a pressão interna.

Trata-se de uma série de tubos que também é chamada de feixe convectivo, pois recebe o calor dos gases através de convecção. Isso acontece pelo fato de esses elementos estarem fora da radiação da queima de combustível.

Independentemente da forma pela qual trabalham, os feixes tubulares mantêm a pressão interna, assim como a total eficácia na movimentação de calor.

Paredes d’água

Revestem a fornalha e absorvem o calor da chama. Dessa forma, vaporizam a água no interior dos tubos de troca térmica. A consequência disso é aumentar a eficácia da atividade geral da caldeira aquatubular.

Fornalha

É também chamada de câmara de combustão e é onde ocorre a queima de combustível.  A composição muda de acordo com o combustível a ser empregado.

Se for carvão ou lenha, a peça deverá ter grelhas que possibilitam a formação de chamas durante todo o processo.

Logo abaixo, há um depósito no qual são depositadas as cinzas resultantes da queima e pelo qual o ar necessário para a realização da combustão é absorvido.

Isolamento e refratários

Sua principal função é isolar a fornalha e evitar que o calor da combustão se perca por entre as peças da caldeira.

Dessa maneira, as outras peças da caldeira aquatubular também são protegidas e não passam por superaquecimento.

Estrutura e carcaça metálica

Protege todas as peças internas ao envolver a caldeira e sustentar toda a estrutura, não permitindo que o calor escape. Assim, a estanqueidade é garantida.

Saída de gases

É uma espécie de chaminé através da qual os gases da combustão escapam para a área externa da caldeira.

Quais as principais vantagens desse tipo de caldeira?

Como mencionado, as caldeiras aquatubulares operam de forma mais abrangente em comparação às flamotubulares.

Apenas por isso ela já apresenta mais vantagens para projetos que envolvem uma grande quantidade de trabalho.

A produção de vapor é bem maior, atendendo a quaisquer expectativas. Além disso, a caldeira suporta pressões elevadas, ao contrário das flamotubulares, mais convenientes para projetos menores.

Quanto à temperatura, o equipamento também permite que se trabalhe com as mais altas, sem comprometer o seu desempenho.

A caldeira aquatubular também funciona com os mais diversos tipos de combustível, inclusive os que queimam com dificuldade, como a biomassa de baixo poder calorífico.

Quanto à limpeza, vale destacar que o procedimento é bem simples, principalmente nos tubos. Tudo pode ser feito de modo automático, sem dores de cabeça.

Uma outra vantagem é a durabilidade da caldeira. Evidentemente, um bom manuseio, limpeza e manutenção colaboram para aumentar a vida útil do equipamento — alguns deles chegam a funcionar por até 30 anos.

Por que é importante tratar a água que será utilizada?

A água das chuvas e dos rios contém componentes que podem prejudicar o trabalho da caldeira aquatubular.

O tratamento de água em caldeiras aquatubulares é diferente do processo realizado para consumo, pois a prioridade não é deixar o líquido potável.

Neste caso, o ideal é retirar algumas substâncias que podem ser prejudiciais para o uso nesses equipamentos.

Esse procedimento é fundamental para que os objetivos com o trabalho da caldeira sejam alcançados.

Em primeiro lugar, a água para geração de vapor é diferente do líquido em seu estado natural, estando potável ou não.

Os problemas mais comuns em usar água sem tratamento são as falhas em todo o processo operacional da máquina.

A caldeira pode se sujar em função dos elementos tóxicos, exigindo uma queima maior de combustível.

Além disso, os erros na operação da máquina podem causar acidentes, aumentando a importância no tratamento da água usada na caldeira aquatubular.

A água destilada também precisa passar pelo procedimento para que seja usada na produção de vapor. Um exemplo disso é a chuva, nessa condição por ter sido evaporada anteriormente.

Porém, ao passar pela atmosfera, tem contato com gases diferentes em espécie e concentração.

A água dos rios tem situação semelhante, com matéria orgânica, gases e sais dos mais variados tipos de metais, tanto em suspensão quanto dissolvidos.

As caldeiras, como produtoras de vapor, promovem sempre a evaporação da água presente nelas. Se não há a retirada de elementos que podem prejudicar o bom andamento das atividades, as partículas se solidificam, precipitam e geram incrustações nos tubos.

Por essas razões, é extremamente importante tratar a água antes de ela ser inserida na caldeira aquatubular.

Como e por que fazer uma manutenção periódica na caldeira aquatubular?

Todos os componentes precisam passar por manutenção periódica.

Os problemas que podem ocorrer com a caldeira pelo uso ou com o passar do tempo exigem uma manutenção. No entanto, isso não pode se restringir a esses momentos: o procedimento precisa ser feito também em caráter de prevenção.

Um dos maiores problemas que podem ocorrer, caso o equipamento não seja verificado periodicamente, é a corrosão, em especial a que ocorre nas áreas que são submetidas à pressão.

A eficiência da caldeira pode ser seriamente comprometida se não houver o combate a esse contratempo.

Independentemente do fabricante ou especificidades da caldeira aquatubular, a corrosão é um processo inevitável.

Alguns fatores facilitam isso, como o próprio oxigênio usado na queima de combustível, assim como águas que não passam por tratamento prévio, como mencionado no tópico anterior.

A limpeza e controle químicos da caldeira também devem ser realizados em intervalos regulares. A manutenção de algumas peças, especialmente das válvulas de segurança, também não pode deixar de ser realizada.

Todo modelo de caldeira aquatubular tem um parâmetro operacional, que deve ser controlado sistematicamente. Se houver alguma alteração, é conveniente realizar todo o processo de manutenção.

A troca de peças é algo que também é feito de tempos em tempos, com maior ou menor frequência, dependendo da vida útil do componente e condições de uso. Pintura e acabamento da caldeira também são importantes para evitar deterioração.

Uma falha no monitoramento do estado físico e operacional da caldeira pode trazer uma consequência negativa.

Algumas delas são de grau bem acentuado, como incêndios e explosões, e devem ser evitadas a todo custo. Isso demonstra o quanto é importante realizar a manutenção periódica no equipamento.

Esses problemas causam transtornos não só à caldeira, como também ao local onde ela estiver sendo usada e ainda à integridade física das pessoas responsáveis.

Para auxiliar nesse processo de limpeza e manutenção, conheça a linha da TS Ambiental, com produtos desenvolvidos especialmente para a atividade industrial. Dessa maneira, é possível contar com o funcionamento pleno da caldeira aquatubular.

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