Principio de Funcionamento de Uma Caldeira Geral

vapor é preciso muita para transformar água em vapor Mas esta energia não é perdida ela é conservada e liberada quando vapor volta a se transformar em água na prática a energia é liberada como calor e é transferida sempre que o vapor entra em contato com uma superfície mais fria colocado de maneira simples o vapor é um condutor bastante eficiente da energia térmica é versátil seguro e totalmente estéril um meio de energia verdadeiramente moderno com desempenho suficiente para atender os rígidos requisitos de inúmeras indústrias ao redor do Globo o vapor produzido eficientemente requer controle preciso utilizando

equipamentos confiáveis fabricados por especialistas especialistas como spyx arco cujo departamento de pesquisa e desenvolvimento sempre busca romper as fronteiras do controle eficiente do vapor e isso fica bem Evidente na Caldeira o Ponto Central de todos os sistemas de vapor até pouco tempo a necessidade de sistemas de controle de caldeira sofisticados não era muito considerada de forma errônea normalmente se aceitava que como água no visor de nível estava calma e imóvel o mesmo ocorria com o movimento da água no interior da caldeira mas a sparco sabia que não era assim Caldeira a vapor informações internas a

Spy xarco fez alguns filmes impressionantes que esclarecem um pouco o mundo misterioso do interior de uma caldeira um visor especial colocado na parte traseira de uma caldeira industrial típica permite que as condições internas sejam filmadas enquanto a Caldeira passa por uma série de testes controlados O resultado é um extraordinário catálogo visual de eventos antes vistos apenas por poucos privilegiados até hoje mas para aproveitarmos isso ao máximo é preciso antes voltarmos para o básico controle básico de caldeira o princípio básico por trás da operação de Caldeiras é relativamente simples a água é aquecida pela queima de

um combustível produzindo vapor enquanto a água evapora o nível da água naturalmente abaixa assim é necessário bombear água para o interior da caldeira de forma a manter o nível elevado o nível de água pode ser extremamente sensível à circunstâncias alteradas como o aumento da demanda de vapor o principal objetivo do sistema de controle de Caldeiras é garantir que o nível de água permaneça entre os limites mínimo e máximo se o nível ficar muito baixo as superfícies de aquecimento podem ficar expostas e a Caldeira sofreria um superaquecimento se estiver muito alto a água poderia entrar no

ponto de saída do vapor e ser arrastada o que resultaria em vapor de baixa qualidade o projeto compacto das Caldeiras modernas significa que o intervalo entre estes limites é bem pequeno e o controle exato É cada vez mais importante para uma operação segura e eficiente níveis de água e calibradores para controlar o nível de água em uma caldeira é preciso antes medi-lo mas o que significa medir o nível de água nessas condições mesmo em operações de geração contínuas de vapor quando as condições são mais estáveis ainda há bastante movimento de de água e turbulências significativas

no interior da caldeira Quando falamos em nível de água parada fica bem claro do que estamos falando no entanto quando a água atinge a ebulição bolhas de vapor passam a ocupar parte do espaço da água o que faz com que o nível geral se eleve mesmo que a quantidade de água não tenha mudado quanto mais forte a ebulição mais alto será o nível de água a superfície é constituída praticamente de grandes bolhas e no interior da caldeira a extensão desta camada de bolhas pode variar dependendo das circunstâncias calibradores de nível servem para medir o nível

da água em ebulição logo abaixo da camada de bolhas e a razão entre água e bolhas é bastante representativa no interior da caldeira o que pode ser visto através do calibrador um calibrador faz isto ao criar uma zona de proteção diretamente ligada à água em ebulição mas sem turbulência ou bolhas da mesma forma as sondas de nível instaladas no interior da caldeira devem estar inseridas em tubos protegidos sondas de nível exatas e confiáveis são essenciais para o controle seguro e preciso do nível da caldeira controle da alimentação de água a água deve ser inserida em

uma caldeira para substituir a água convertida em vapor um método comum de conseguir isso é conhecido como controle de nível onof quando o nível de água atinge um ponto pré-determinado a bomba de alimentação é ligada e enche a Caldeira até o nível necessário e a operação se repete é uma operação bastante simp porém afeta o equilíbrio no interior da caldeira Isto pode ser demonstrado claramente comparado à situação à aquela de um recipiente com água em ebulição produzindo uma quantidade constante de vapor para a atmosfera a adição repentina de Água Fria tem um impacto dramático a

temperatura da água é diminuída de imediato e a taxa de ebulição abaixa consequentemente a produção de vapor é interrompida e não pode ser retomada que a água aja novamente o ponto de ebulição Esta é uma desvantagem do controle de nível on off este mesmo eito visto na Caldeira mas porrer durante um período mais longo são menos aparentes imagens aceleradas oferecem ideia mais clara dos eventos assim que a bomba de alimentação é ligada a taa de ebulição diminui e o nível aumenta Quando a bomba descada a taxa de ebulição lentamente se recupera e o nível aumenta

continuamente acima do ponto de saída do vapor devido ao reaparecimento das bolhas de vapor Observe Como se forma uma névoa logo depois que a bomba de alimentação é ligada isto ocorre porque o vapor está condensando no espaço do vapor devido à repentina diminuição da temperatura da água a névoa desaparece logo depois que a bomba de alimentação desliga e a temperatura começa a se elevar com o controle onof além do nível de água subir e descer continuamente o mesmo ocorre com a produção de vapor estes efeitos podem ser reduzidos com o pré-aquecimento da água de entrada

quanto mais alta a temperatura mais rápida a taxa de ebulição consegue se recuperar a temperatura da a água de entrada mais alta também diminui a necessidade de produtos químicos para inativação de oxigênio dissolvido melhor do que manter a alimentação onof da água é manter a entrada constante e modulante da água pré-aquecida para manter a ebulição em equilíbrio ao adequar cuidadosamente a taxa de entrada de forma a atender qualquer alteração na demanda de vapor o nível é mantido em posição otimizada com poucas variações em uma caldeira isso é chamado de controle modulado O resultado é um

fluxo constante de vapor e uma caldeira equilibrada para atender de imediato as alterações da demanda operação em baixa pressão se comparar uma caldeira operando em 8 bar e outra em 3.5 bar com a mesma carga vai notar que a Caldeira em pressão baixa é mais turbulenta e a água atinge o canal de saída do vapor com maior facilidade isso ocorre porque as bolhas de vapor são maiores em pressão mais baixa e bombas maiores causam mais turbulência ao chegar à superfície a operação em pressão mais baixa é menos estável e as chances maiores de gotículas de

água contaminarem a qualidade do vapor quando os níveis de água estão altos se a operação em baixa pressão é pior é melhor manter as operações em pressões mais altas e inla no momento da aplicação com o uso de uma válvula para redução da pressão demanda crescente um dos Testes até agora foi realizado em condições quase ideais com fluxo de vapor constante entretanto na realidade a demanda por vapor raramente mantém-se estável o fluxo tem Picos e quedas e a Caldeira tem de ser capaz de atender essas alterações Sempre que há um aumento na demanda é necessário

um período de tempo para que a Caldeira aumente a produção de forma a atender a nova demanda entretanto durante este período de transição a indústria utiliza mais vapor do que a Caldeira produz e a quantidade de vapor no sistema diminui fazendo com que a pressão no sistema sofra uma queda a queda de pressão tem um grande impacto no interior da Caldeira Observe enquanto a demanda por vapor aumenta temporariamente dentro da capacidade máxima de produção da caldeira a superfície com bolhas começa a subir em grande velocidade em alguns segundos o nível fica tão alto que água

e espuma passam pelo ponto de saída do vapor assim que a alta demanda Diminui a pressão se eleva e o nível da superfície rapidamente volta e a operação normal é restabelecida esta resposta repentina normalmente chamada de Suel é resultado de dois fatores Primeiro as bolhas de vapor no interior da água em ebulição expandem sob a pressão diminuída o que faz com que o nível de serviço aumente em segundo ao mesmo tempo a água atinge o estado vapor resultando em mais turbulência o vapor em jatos ocorre sempre que há uma diminuição na pressão se tivesse um

recipiente com água em alta pressão logo abaixo do ponto de ebulição e abrisse uma válvula para diminuir a pressão parte da água espontaneamente se transformaria em vapor sem o fornecimento de qualquer tipo de calor o fechamento da válvula permitiria que a pressão aumentasse interrompendo os jatos mas obviamente haveria menos água no recipiente a formação temporária de vapor com jatos É um mecanismo normal com o qual uma caldeira responde diante de um aumento de demanda é importante perceber que a demanda por vapor deveria ser aumentada gradualmente Pois é a taxa de crescimento que faz com que

a Caldeira torne-se instável mesmo se a alta da demanda esver dentro dos limites de produção da caldeira demanda bem alta se a demanda por vapor aumenta além da capacidade máxima de produção da caldeira mesmo por um período de tempo curto pode haver problemas com a qualidade do vapor e com o nível baixo de água da caldeira na verdade não é incomum que uma caldeira se desliga ao ficar sobrecarregada devido ao baixo nível em operação para explicar isso veja o que ocorre quando a demanda por vapor aumenta gradualmente até 15% acima do nível máximo de produção

da Calde como esperado a queda na pressão faz com que a superfície de bolha se eleve e as condições geram mais turbulência devido aos jatos de vapor a água logo chega a ponto de saída do vapor o nível turbulento de bolhas continua a aumentar enchendo a câmara e levando a quase um arraste contínuo nada disso fica aparente no calibrador ou no tubo de proteção pois ambos medem a água sem as bolhas e a água no interior da caldeira consiste principalmente em bolhas de vapor os níveis medidos começam a cair conforme a água continua a se

transformar em vapor enquanto a Caldeira tenta atender a demanda excessiva por fim o primeiro alarme de nível baixo é disparado este alarme desliga o queimador e o nível da água com bolhas cai rapidamente logo fica claro que pouca água resta na Caldeira o nível é tão baixo que os tubos de vapor da caldeira ficam expostos Isso demonstra como é importante que uma caldeira opere dentro de seus parâmetros de projeto e a necessidade de sondas de nível precisas e confiáveis controle TDS a água contém sais químicos em são chamados de sólidos dissolvidos que não se convertem

em vapor quando a água é evaporada eles permanecem como resíduo este processo acontece continuamente sempre que uma caldeira produz vapor sem algum tipo de controle a concentração de sólidos dissolvidos atingiria níveis inaceitáveis cujas consequências podem ser vistas na seguinte demonstração aqui o sistema de controle TDS está desabilitado e foi permitido que o nível TDS atingisse quas o dobro do nível operacional comum a pressão da caldeira está regulada em oito bar com fluxo contínuo inicialmente as coisas não parecem tão ruins as bolhas na superfície da água tem uma aparência cremosa e espumante e a superfície está

calmao e normal isso não é surpreendente pois os níveis causam o comportamento físico que levam as bolhas a mudar elas se tornam mais e demoram mais tempo para explodir resultando em espuma o que não está tão aparente é que o nível de água em ebulição medido por uma sonda de nível não está onde deveria estar na realidade está bem abaixo porque a camada de bolhas espumantes é substancialmente mais grossa do que com TDS regular isso reduz a eficácia da Câmara de vapor na Caldeira facilitando o arraste mesmo quando o nível de água está dentro dos

limites operacionais normais isso ocorre Especialmente quando a água atinge níveis altos como acima do ponto de entrada de alimentação ou em resposta a uma demanda crescente felizmente estes problemas podem ser evitados facilmente utilizando meios apropriados para controle de TDS sumário os níveis de água em uma caldeira devem ser mantidos em um intervalo de limites cuidadosamente definidos se muito altos leva ao arraste se muito baixos o alarme de nível de água baixo Desliga a Caldeira e como vimos muitos fatores podem afetar este equilíbrio sensível mesmo em fluxos moderados e constantes as operações podem fazer com que

o nível de ebulição seja ultrapassado seguido de um Suel que faz com que o nível ultrapasse o ponto de saída Uma demanda crescente muitas vezes produz flutuações de nível repentinas também vimos como os altos níveis de TDS produzem uma grande camada espumosa na água da caldeira o que faz com que haja arraste diante de demanda de vapor bem inferior ao normal uma caldeira que possua controles sofisticados como entrada de água modulada e controle automático de TDS minimiza esses efeitos mantendo a Caldeira operando em nível otimizado A Caldeira está pronta para atender a as alterações na

demanda e para ser utilizado em operações diárias de uso Industrial continuando a produzir vapor de boa qualidade combinando tudo isso com a última geração de alarmes de controles confiáveis para níveis altos e baixos é possível operar Caldeiras de modo totalmente automático e com supervisão consideravelmente reduzida