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Caldeiras

Caldeiras - Principio de Funcionamento

=== Caldeiras flamotubulares === As caldeiras de tubos de fogo ou tubos de fumaça, flamotubulares ou ainda gás-tubulares são aquelas em que os gases provenientes da combustão "fumos" (gases quentes e/ou gases de exaustão) atravessam a caldeira no interior de tubos que se encontram circundados por água, cedendo calor à mesma. ==== Caldeiras verticais ==== Os tubos são colocados verticalmente num corpo cilíndrico, fechado nas extremidades por placas chamadas espelhos . A fornalha interna fica no corpo cilíndrico, logo abaixo do espelho inferior. Os gases de combustão sobem através de tubos, aquecendo e vaporizando a água que se encontra externamente aos  mesmos. As fornalhas externas são utilizadas principalmente para combustíveis de baixo teor calorífico. Podem ser de fornalha interna ou externa (figura a baixo) ==== Caldeiras horizontais ==== Esse tipo de caldeira abrange várias modalidades, desde as caldeiras cornuália e lancashire, de grande volume de água, até as modernas  unidades  compactas. As principais caldeiras horizontais apresentam tubulações internas, por onde passam os gases quentes. Podem ter de 1 a 4 tubos de fornalha. As de 3 e 4 são usadas na marinha. ==== Caldeira cornuália ==== Fundamentalmente consiste de 2 cilindros horizontais unidos por placas planas. Seu funcionamento é bastante simples, apresentando porém, baixo rendimento. Para uma superfície de aquecimento de 100 m² já apresenta grandes dimensões, o que provoca limitação quanto a pressão; via de regra, a pressão não deve ir além de 10kg/cm². ==== Caldeira Lancashire ==== É constituída por duas (às vezes 3 ou 4) tubulações internas, alcançando superfície de aquecimento de 120 a 140 metros quadrados. Atingem até 18 kg de vapor por metro quadrado de superfície de aquecimento. Este tipo de caldeira está sendo substituída gradativamente por outros tipos. ==== Caldeiras multitubulares de fornalha interna ==== Como o próprio nome indica, possui vários tubos de fumaça. Podem ser de três tipos: * Tubos de fogo diretos : Os gases percorrem o corpo da caldeira uma única vez. * Tubos de fogo de retorno : Os gases provenientes da combustão na tubulação da fornalha circulam pelos tubos de retorno. * Tubos de fogo diretos e de retorno : Os gases quentes circulam pelos tubos diretos e voltam pelos de retorno. ==== Caldeiras a vapor ==== A água passa por um recipiente (caldeira) que é esquentado, transformando-se em vapor. Foi projetada em 1708(sec XVIII), por [[Thomas Newcomen]], a fim de retirar a água depositada no interior das minas de carvão, permitindo a mineração do carvão.  Foi projetada no período da [[Revolução Industrial]]. ==== Caldeiras multitubulares  de fornalha  externa ==== Em algumas caldeiras deste tipo a fornalha é constituída pela própria alvenaria, situada abaixo do corpo cilíndrico. Os gases quentes provindos da combustão entram inicialmente em contato com a base inferior do cilindro, retornando pelos tubos de fogo. ==== Caldeiras escocesas ==== Esse tipo de caldeira foi concebido para uso marítimo, por ser bastante compacta. São concepções que utilizam tubulação e tubos de menor diâmetro. Os gases quentes, oriundos da combustão verificada na fornalha interna, podem circular em 2,3 e até 4 passes. Todos os equipamentos indispensáveis ao seu funcionamento são incorporados a uma única peça, constituindo-se, assim num todo trans  portável e pronto para operar de imediato. Essas caldeiras operam exclusivamente com óleo ou gás, e a  circulação dos gases é feita por ventiladores. Conseguem rendimentos de até 83%. ==== Caldeiras locomotivas e locomóveis ==== Como o sugere o nome, caldeiras locomotivas geram vapor movimentar a própria máquina e o restante das composições, praticamente fora de uso atualmete. A caldeira locomóvel é tipo multitubular, apresentando uma dupla parede metálica, por onde circula a água  do próprio corpo. São de largo emprego pela facilidade de transferência de local e por proporcionarem acionamento mecânico em lugares desprovidos de energia elétrica. São construídas para pressão de até 21kg/cm2 e vapor superaquecido. ==== Vantagens das caldeiras de a vapor==== * Pelo grande volume de água que encerram, atendem também as cargas flutuantes, ou seja, aos aumentos instantâneos na demanda de vapor. * Construção fácil, de custo relativamente baixo. * São bastante robustas. * Exigem tratamento de água menos apurado. * Exigem pouca alvenaria. * Pressão elevada ==== Desvantagens das caldeiras de a vapor ==== * [[Pressão manométrica]] limitada em até 2,2 [[pascal (unidade)|MPa]] (aproximadamente 22 [[Atmosfera (unidade)|atmosferas]]), o que se deve ao fato de que a espessura necessária às chapas dos [[vasos de pressão]] cilíndricos aumenta com a segunda [[Exponenciação|potência]] do diâmetro interno, tornando mais vantajoso distribuir a água em diversos vasos menores, como os tubos das caldeiras de tubos de água. Em [[ciclo a vapor]] para geração de [[energia elétrica]], esta limitação de pressão faz com que a [[eficiência]] do [[ciclo temodinâmico|ciclo]] seja fisicamente mais limitada, não sendo vantojoso o emprego deste tipo de equipamento em instalações de médio (em torno de 10 [[watt|MW]]) ou maior porte. * Pequena capacidade de vaporização(kg de vapor /hora) * São [[trocador de calor|trocadores de calor]] de pouca área de troca por volume (menos compactos). * Oferecem dificuldades para a instalação de [[superaquecedor]] e [[preaquecedor]] de ar. === Caldeiras aquatubulares === Caldeiras aquatubulares são também chamadas caldeiras de paredes de água ou de tubos de água. São as mais comuns em se tratando de plantas [[termelétrica]]s ou geração de [[energia elétrica]] em geral, exceto em unidades de pequeno porte. A [[pressão]] de trabalho de caldeiras deste tipo pode chegar a 26 [[pascal (unidade)|MPa]], ou seja, superior a [[pressão]] do [[Ponto crítico (termodinâmica)|ponto crítico]]. Neste caso, o período de [[ebulição]] (transição de [[líquido]] para [[vapor]]) passa a não existir Certificação    A fabricante é detentora do certificado de autorização da American Society of Mechanical Engineers, para uso do símbolo ASME, código S na fabricação e montagem de caldeiras e tubulações sob pressão. Certificação ASME: Mercado internacional de mais de 113 países Autorização de fabricação de Itens Selados Publicação no Registro de Fabricantes Autorizados do ASME Competência na utilização do Código ASME Ampla responsabilidade como Fabricante certificado pelo ASME Sistema de Garantia da Qualidade certificado pelo ASME

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Vale a pena saber :

1- Quais os tipos de caldeiras e descreve-as?
FOGO TUBULAR - O fogo é forçado a passar por dentro de tubos.
ÁGUA TUBULAR - É ao contrário, quem passa por dentro de tubos é a água.

2- Quais os combustíveis utilizados nas caldeiras de usinas geradoras.
* Pré-Ignitor- Gás para acendimento inicial;
* Ignitor- Diesel para elevação da rotação do grupo em rampa de carga;
* Ignição- Pulverização de carvão ou elemento final, podendo ser até um elemento nuclear.

3- Quais as pré-condições a serem estabelecidas para o perfeito funcionamento da caldeira ?
* Nível de água OK;
* Temperatura de água de entrada OK;
* By pass da pré-condição do sistema supervisor OK;
* Temperatura de óleo OK;
* Temperatura de óleo "no queimador " ( caldeiras mais precisas ) OK;
* Nível extra-baixo OK;
* Proteção de retaguarda de pressão OK;
* Sistema de ventilação OK.

4- Qual a finalidade do purgador e qual a sua importância.

Tem por finalidade separar a água condensada do vapor, é de vital importância pois tudo pode estar perfeito, mas se o purgador não estiver OK colocará todo o sistema em perigo e nada funcionará.

5- Em uma caldeira caso falte combustível e o fogo apague durante o funcionamento, o que acontece ?

Deverá acontecer o bloqueio da entrada de combustível, desligará a caldeira. Foto célula deixa de enxergar o fogo e bloqueia a caldeira.

6- Quais os tipos de misturas que um operador observa quando está operando uma caldeira ?
* Mistura Pobre: Muito ar e pouco óleo, surgimento de " fumaça muito clara ";
* Mistura Rica: Muito óleo e pouco ar, surgimento de " fumaça preta ";

* Mistura Correta: Dosagem certa ar/óleo, surgimento de " fumaça clara em pouca quantidade ".

7- Qual a função da foto-célula ?
A foto-célula não é uma pré-condição e sim um fator de segurança, que serve para proteger a caldeira caso falte combustível.

8- Qual a finalidade do pressostato de 180 libras no automatismo da caldeira ?
Desligar a caldeira quando a mesma estiver funcionando em automático.

9- Cite três proteções de sobre pressão em automático ?
Pressostato de 180 libras, pressostato de 200 libras e válvula de alívio.

10- Qual a condição em que a caldeira acende com fogo mínimo ?
Quando está em automático e desligou pelo pressostato de 180 PSI.

11- Como é feito o controle de temperatura do auto-clave ?
É feito por termostato ou manômetro.

12- O que é necessário para o controle da pressão em um auto-clave ?
É necessário um regulador automático de pressão e válvula de alívio.

13- O que é um auto-clave ?
É uma câmara fechada onde coloca-se latas de alimentos em conserva cozidos e larga-se vapor a fim de eliminar as possíveis bactérias que possam existir nas latas.

14- Qual a finalidade do relé de tempo definido temporizado na desenergização?
Não permitir que haja retenção quando a caldeira estiver operando em automático.

15- Como é feito o sistema de proteção de contrapressão em uma caldeira operando em manual ?
Pressostato de retaguarda e válvula de alívio.

16- De que forma coloca-se vapor para dentro de um auto-clave ?
Através de uma válvula manual e de uma válvula automática. Existe uma válvula de alívio acionada manualmente, fazendo com que o ar vá para a atmosfera, quando parar de sair o ar e começar a sair vapor, solta-se a válvula.

17- Quais as condições para o auto-clave operar ?
Deverá possuir um manômetro ou termômetro, válvula automática ou manual e um purgador.

18- Quem manda no auto-clave ? Por que ?
É o purgador, pois sem ele o auto-clave não funciona, também as válvulas de alívio são importantes.

19- O que é o queimador ?
É um módulo responsável pela injeção do combustível auxiliar e do principal, o óleo geralmente, pulverizado por bicos injetores ou cone rotativo, este combustível vem sob pressão de uma bomba.

20- Conceitue disjuntor.
É um componente que serve para ligar e desligar circuitos com tensão, carga e até sobre curtos-circuitos.

21- Em uma rampa de carga, elevação de potência reativa, a pressão poderá cair, para isso não acontecer o que o operador deverá fazer ?
O operador passará o comando de carga para manual, abrindo total o modutról.

22- Quem tira a pré-demarragem ?
É o relé 10 T.

23- Quais as finalidades de uma seccionadora ?
Abrir, fechar ou transferir ligações em um circuito elétrico com tensão e sem carga, algumas podem abrir com mas tensão baixa.

24- Qual a finalidade técnica do sistema de anti-bombeamento do 52 ?
Não permite que haja o religamento quando tiver algum problema.

25- Quem ativa o contator de ICS do relé ASA 51 ?
É a corrente solicitada pela bobina de desligamento.

26- Qual a finalidade do contato 52 A, do disjuntor, atribuindo função ligada ao relé de disco de indução ?
Desativa a contatora do ICS.

27- Em um projeto foi colocado um TC 1000/5 A. Porém, a carga real é de 500 A. O que deveremos alterar e de que maneira a fim de possibilitar a operação do relé ?
Devemos alterar o número de espiras, aumentando o número das mesmas ( através do TAB ).

28-  Após a regulagem do Drop-Out o relé ficou atuando indevidamente devido a corrente necessária para a partida do motor. Qual a regulagem que deve ser feita e por onde é realizada ?
Deve-se regular a distância entre a parte móvel e a parte fixa da atraca. Deve-se regular o tempo, que é feito através do DIAL.

29- O que significa Pick-Up de um relé de corrente ?
É a menor corrente necessária para ativar a proteção.

30- O que significa Drop-Out ?
É o maior múltiplo capaz de desacionar os contatos do relé.


31- Como se classificam os disjuntores, segundo o tipo do meio da extinção ?
* Disjuntor a grande volume de óleo;
* Disjuntor a reduzido volume de óleo;
       * Disjuntor a ar comprimido;
* Disjuntor a SF6;
* Disjuntor a sopro magnético.

32- Quais as vantagens do disjuntor a grande volume de óleo ?
São de construção robusta e resistente, normalmente necessitam pouca manutenção preventiva e não causam poluição ambiental.

33- Quais as desvantagens do disjuntor a grande volume de óleo ?
Possível aparecimento de sobretensão, reignição do arco elétrico, desgaste dos contatos, grande quantidade de óleo ( em torno de 2000 litros ), baixa velocidade de operação ( lentos no desligamento e no ligamento ).

34- Quais as vantagens do disjuntor a reduzido volume de óleo ?
O restabelecimento da rigidez dielétrica entre os contatos é feita com grande rapidez, usa-se pequena quantidade de óleo, a extinção do arco é feita por um jato de óleo dirigido ( sem participação de agente externo ), rápida extinção do arco.

35- Quais as desvantagens do disjuntor a reduzido volume de óleo ?
Perigo de explosão ocasionada pelo óleo, necessita de manutenção freqüente, após cada desligamento de curto requer manutenção imediata que pode incluir substituição total dos contatos.

36- Em relação ao disjuntor a reduzido volume de óleo, quais os comandos usados ?
Os comandos usados são por mola e o acionamento pode ser manual, motorizado ou a óleo sob pressão ( óleo pneumático ).

37- Como podemos identificar um disjuntor a ar comprimido ?
São equipados com compressores de ar. São usados nas altas e extra-altas tensões, pois nestes casos são necessários disjuntores de grande rapidez de operação e grande capacidade de interrupção.

38- Quais as vantagens do disjuntor a ar comprimido ?
Operações rápidas, proporcionam grande número de operações sem manutenção.

39- Quais as desvantagens do disjuntor a ar comprimido ?
Um de seus principais problemas é o ruído produzido durante sua operação.


40- Onde é empregado o disjuntor SF6 ( hexafluoreto de enxofre ) ?
O emprego do SF6 é uma das importantes inovações tecnológicas atuais. É empregado em SE  blindados ( seccionadoras, banas, buchas dos transformadores dos transformadores, em fim tudo fica blindado por tubos com SF6 ).

41- Em relação a segurança como podemos classificar o disjuntor SF6 ?
É seguro, só oferece perigo porque é mais pesado que o ar, e em SE fechados, se caso vazar o lugar do ar e por ser inodoro e invisível faz-se necessário o uso de proteção ( sensores de gás ).

42- A que se deve a evolução dos disjuntores ?
A necessidade de estabelecer e interromper correntes em altíssimas tensões ( tais como a de Foz da Areia 550 KV e Itaipu 750 KV ) é uma das causas da evolução dos disjuntores.

43- Como funciona do disjuntor a sopro magnético ?
O arco é extinto por efeito de um campo magnético ( por uma bobina que tende a arrancar o arco dos contatos ), é pouco usado, apenas com baixo nível de tensão.

44- Quais as precauções que as concessionárias devem tomar para proteger o sistema ?
* Aumento de carga não previsto;
* Elaborar programa de geração;
* Utilizar o modo mais econômico de geração;
* Repartição geográfica da geração disponível;
* Esquema de interligação;
* Padronização de freqüência.

45- Quais os objetivos das proteções ?
* Assegurar, o melhor possível, a continuidade no fornecimento ao usuário;
*  Proteger os equipamentos das instalações.

46- Onde são usadas as caldeiras fogo tubular ?
Na industria, geradores são muito usados para serviços pesados.

47- Onde são usadas as serpentinas ?
São usadas nas caldeiras de pequeno porte, caldeira residencial, de equipamentos  lava a jato, etc.

48- O que é  a pré-demarragem ?
É o tempo que o isqueiro fica ligado, é a garantia para que se caso a caldeira apague pois muitas vezes com o óleo  vem o ar, ainda teremos o isqueiro, ela irá ligar.

49- Qual a função do relé  2T ?
Retirar o By-pass  da foto-célula  e colocar a bomba de óleo.

50- Qual a função do relé  27 ?
Garantir que o relé  2 seja  energizado por  um curto tempo.

51- Qual a função do relé 1AD ?
Relé  temporizador na desenergização, ele não deixa entrar a linha de retenção quando a caldeira estiver ligada em automático.

52- O que é demarragem ?
É o funcionamento normal da caldeira.

53- Como é o funcionamento do nível de água de abastecimento do tanque principal ?
O nível de água do tanque de abastecimento principal recebe água de uma fonte externa e também de uma fonte de água condensada, quando a caixa estiver cheia. Este nível é controlado por chave bóia ou eletrodos. Caso o condensado não seja suficiente o tanque será completado por uma fonte externa.

54- Qual a função do eletrodo de topo ?
O eletrodo de topo desliga a bomba de água ou fecha a válvula solenóide do condensado ou óleo bomba do tanque do condensado. Esta água só poderá entrar na caldeira em uma temperatura determinada.

55- Como é controlado o nível de água do tanque da caldeira.
É controlado por eletrodos de nível que indicam: Nível alto, nível normal, nível baixo e nível extra-baixo.

56- Qual a função do nível alto ?
O nível alto faz com que a água volte para o tanque principal, desligando a bomba da caldeira ou fechando a válvula de recebimento.

57- Qual a função do nível baixo ?
O nível baixo liga a bomba ou abre a válvula de recebimento ou ainda aciona o sistema de retorno para o tanque principal, assim a água deixa de retornar e ruma para o tanque da caldeira. Este último sistema é muito usado para evitar o liga/desliga da bomba de água. Este sensoriamento manda alarme sonoro e visual, também aciona um temporizador caso essa condição permaneça, será bloqueado o sistema, provocando o desligamento da caldeira.

58- Como é controlado o nível extra-baixo.
É controlado por eletrodos situados um pouco abaixo. Na falha do sistema anterior ou do automatismo nivelador, caso a água chegue em tal posição haverá um bloqueio, isto é, desligamento total da caldeira, também será emitido um alarme sonoro e visual.

59- Quando o óleo pesado deve ir para o queimador ?
O óleo só vai para o queimador quando a sua temperatura estiver adequada, pois se estiver com a temperatura muito baixa, ficará sólido e entupirá o condutor de passagem. Esta temperatura é controlada por termostatos e tem que ficar entre 60º e 80ºC.

60- Como é feito o acionamento inicial da caldeira ?
O acionamento inicial da caldeira é feito por uma bomba de gás e um autotransformador ( combustível pré-ignitor ).

61- Quais as finalidades do relé temporizador ?
* Retirar o By-pass da foto-célula;
* Ligar a bomba de óleo.


62- Quando o By-pass desliga ?
O By-pass só desliga depois que tiver fogo na foto-célula, ou seja depois que a foto-célula ver fogo.

63- O que é LDR ?
Sensor que enxerga fogo dentro da caldeira.

64- Qual a finalidade do relé 10 T ?
Abrir os contatos, desligando o isqueiro a alta tensão e o gás, ficando só o fogo na caldeira.

65- Para que serve o contato de carga ?
Serve para diminuir o fogo.

66- Qual a função do purgador ?
Separa a água condensada do vapor em panelas industriais ou auto-claves, o vapor condensa e a temperatura cairá se o purgador não existir no final da linha ou abaixo do cozinhador.

67- Quais os tipos de barragem possíveis para a utilização em hidrelétricas ?
* Terra e concreto;
* Enrocamento maciço de pedras ( a mais utilizada );
* Concreto.

68- Quais as características das barragens ?
* De acumulação: É o represamento total do rio;
* A fio de água: É o semi-represamento do rio, apenas um desvio do fluxo principal.

69- Quais as formas de barragens ?
Gravidade, abábada e gravidade e abábada ( cobertura curvada ).

70- Para que serve o vertedouro e qual o tipo mais usado ?
Regula o nível de água do lago artificial, mantém o rio navegável. O vertedouro mais utilizado é do tipo setor.

71- O que é o reservatório ?
É o local onde situa-se a tomada de água para as máquinas.

72- Onde situa-se a tomada de água ( T.D.A.) e para que serve ?
Situa-se a montante da casa de força e conduz água para a mesma.

73- O que deve ser feito para evitar o “ Golpe de Aríete “ ?
Deve haver a perfeita equalização das pressões a montante e a jusante, para podermos abrir a comporta.

74- O que é a comporta ?
É o componente que libera a passagem de água para a casa de força, onde situa-se a montante da mesma ( no reservatório ).

75- Qual a importância do By Pass ?
Permite o enchimento do conduto forçado, somente quando as pressões estiverem equilibradas ( equalizadas ), evitando assim o golpe de Aríete.

76- Quais os tipos de comportas e qual a mais utilizada ?
* Deslizante;
* Tipo wagan ( a mais utilizada );
*Sloney.

77- Qual a função da Chaminé de Equilíbrio ?
Libera o ar no enchimento do conduto forçado e também as pressões do interior do conduto numa rejeição de carga da unidade geradora, poderá a mesma até expelir água durante a rejeição de carga.

78- Para que ser o canal de fuga ?
Serve como caminho para água que passa na casa de força após ter feito sua função, retorna para seu segmento natural.

79- Quais os tipos de turbinas e qual a sua utilização ?
* Grande Queda: Mais de 200m, é usada turbina Pelton ( alta rotação );
* Média Queda: Entre 30 à 200m, é usada turbina Francis ( a mais utilizada );
* Baixa Queda: entre 2 à 30m, é usada turbina Kaplan.

80- O que é a válvula borboleta ?
É uma válvula que localizada no conduto que poderá ser comum a vários geradores, está em uma atuação do 86 H evita o esgotamento do conduto.

81- Qual a localização da casa de força ?
Situa-se a jusante (após ) da T.D.A. e a montante ( antes ) do canal de fuga, nesta encontra-se a sala de comando e os geradores.


82- Qual a vista área que se têm de uma hidrelétrica ?
1º- Reservatório;
2º- Barragem ( comporta T.D.A );
3º- Canal de adição;
4º- Conduto forçado;
5º- Casa de força;
6º- Canal de fuga.