CALDEIRAS E VASOS SOB PRESSÃO - UFF

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO CAPÍTULO I - CONCEITOS BÁSICOS DE COMBUSTÃO . Combustíveis e Comburente ......................................................................... . Reações de Combustão ................................................................................. . Ar necessário à Combustão ........................................................................... . Poder Calorífico ............................................................................................ . Calor Sensível e Calor Latente ......................................................................

5 6 6 8 9

CAPÍTULO II - CALDEIRAS - CONSIDERAÇÕES GERAIS . Tipos de caldeiras - Características e Empregos ........................................... 11 . Partes de uma caldeira - Componentes principais ......................................... 16 . Fornalhas e Queimadores ................................................................................ 18 . Caldeiras para Energia Alternativa ..................................................................28 . Acessórios e Instrumentos de Caldeiras ........................................................ 30 . Controle de Tiragem ........................................................................................ 35 CAPÍTULO III - OPERAÇÃO DE CALDEIRAS . Partida do Equipamento .................................................................................. . Operação de Rotina ......................................................................................... . Regulagens e Controles .................................................................................. 40 . Anomalias mais Comuns Durante a Operação .............................................. 42

38 39

CAPÍTULO IV - PREVENÇÃO CONTRA EXPLOSÃO E OUTROS RISCOS . Riscos de Acidentes - Segurança e Proteção da Caldeira ............................. 45 . Explosões de Fornalhas - Causas e Providências .......................................... 46 . Análise de Riscos ............................................................................................ 48 CAPÍTULO V - TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS . Água de Alimentação - Problemas e Controle .............................................. . Problemas Provocados pela Água de Alimentação ....................................... . Controle de Incrustações e Corrosão ............................................................ . Limpeza dos Sistemas de Geração de Vapor ................................................ . Hibernação / Proteção nas paradas ................................................................

58 59 61 69 70

CAPÍTULO VI - MANUTENÇÃO DE CALDEIRAS . Inspeção e Manutenção Preventiva ............................................................... 72 . Carta de Avarias ........................................................................................... 73

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BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 76

ANEXOS

1. Limites a serem estabelecidos para a água no interior da caldeira .............. 78 2. Legislação de segurança e medicina do trabalho ...........................................

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3. Norma Regulamentadora no 13 (NR-13) ....................................................... 80 I-A. Currículo mínimo para “Treinamento de Seg. na Oper. de Caldeiras” ..... 98 I-B. Currículo mínimo para “Trein. de Seg. na Oper. de Unid. de Proc.” ........ 100 II. Requisitos para certificação de “Serviço Próprio de Insp. de Equip.” ........ 102 III. Equipamentos aos quais devem ser aplicada a NR-13 ................................ 103 IV. Classificação de vasos de pressão ............................................................... 104 . 4. Noções de Grandezas Físicas e Unidades .................................................... 106

TABELAS E GRÁFICOS . Rendimento da combustão .............................................................................. 108 2 . Tabela de vapor saturado (Pressão relativa de 0 a 7,0 kgf/cm ) .................. 109 . Tabela de vapor saturado (Pressão relativa de 7,5 a 219 kgf/cm2) .............. 110 . Tabela de Viscosidade para Óleo Combustível ........................................... 111 . Caracterização de Óleo Combustível do tipo A1 ........................................ 112 . Informações sobre Óleo Combustível do tipo A2 ....................................... 113 . Características básicas do GN de Campos .................................................. 114 . Características básicas do GN Distribuído pela CEG................................... 115 . Válvula de Segurança ....................................................................................... 116 . Tabela de Especificações de Óleos Combustíveis ...................................... 117 . Tabela de Especificações de Óleos Combustíveis (Portaria ANP no 90) ..... 118 . Tabela de Ponto de Fluidez Superior (Resolução CNP no 03/86) ................ 119 . Armazenagem e Manuseio de Óleos Combustíveis .................................... 120 . Tabela de Transformação de Condutividade para Sólidos Dissolvidos ....... 121

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INTRODUÇÃO A Portaria no 23 de 27/12/94, que alterou a norma regulamentadora no 13 da Portaria no 3214, de 08/06/78, estabelece a obrigatoriedade do Treinamento de Segurança para Operadores de Caldeiras e Estágio Supervisionado. Estão isentos dessa obrigatoriedade os Operadores que, comprovadamente através de Carteira Profissional, tiverem mais de 3 anos de experiência nessa atividade e aqueles já possuidores de certificados de Treinamento conforme a Portaria 02 de 08/05/84.

Consideramos que a participação de profissionais já experientes, nesses cursos de treinamento, é conveniente em função da oportunidade de reciclagem de conhecimentos, pois pelos riscos envolvidos, a operação de caldeiras exige do operador o máximo de qualificação e atualização.

Esta publicação aborda o assunto de forma generalizada, incluindo os tópicos exigidos pela NR-13, além de focalizar outros aspectos que são importantes para a qualificação do Operador de Caldeiras.

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CAPÍTULO I

CONCEITOS BÁSICOS DE COMBUSTÃO

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CAPÍTULO I - CONCEITOS BÁSICOS DE COMBUSTÃO

I.1- Combustíveis e Comburente Breve histórico: No Brasil, até o ano de 1919, o único combustível industrial era a lenha. Aliás a lenha não só era utilizada industrialmente, mas seu uso também era total em locomotivas e navegação. Em seguida surgiram o carvão mineral, os óleos vegetais, o betume e finalmente o petróleo e seus derivados. Durante muito tempo o carvão teve preponderância como combustível industrial. Somente em 1926 é que teve início o consumo de óleo combustível em indústrias e em centrais termoelétricas. Em 1940, já tínhamos muitas indústrias adaptadas para o uso de óleo combustível, sendo que a maioria voltou a consumir lenha no período da 2a Guerra Mundial. Atualmente, a grande maioria das indústrias, centrais elétricas e estradas de ferro utilizam os derivados de petróleo como fonte de energia calorífica, principalmente os óleos combustíveis e o gás natural. Classificação dos Combustíveis: - Sólidos - Líquidos - Gasosos Sólidos: Madeira, turfa, linhita, antracito, hulha, carvão vegetal, coque de carvão, coque de petróleo, etc... Líquidos: Petróleo, óleo de xisto, alcatrão, álcool e óleos vegetais. Gasosos: Metano, hidrogênio, gás liquefeito de petróleo, gás de coqueria (siderúrgica), gasogênio, biogás, gás natural, etc...

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Sabemos que a combustão é a reação química entre duas substâncias: Combustível e Comburente com produção de calor e luz. O Combustível é a substância que queima e contém em sua composição principalmente dois elementos: carbono e hidrogênio. O Comburente é o elemento que entra na reação de combustão como fonte de oxigênio. A fonte usual de oxigênio é o ar atmosférico, onde o oxigênio está contido na proporção de 23% em peso e 21% em volume. O restante é praticamente constituído de nitrogênio.

I.2 – Reações de Combustão C + O2 → CO2 + 32.761 Kj/Kg de carbono (8.100 Kcal/Kg) 2 C + O2 → 2 CO + 9.205 Kj/Kg de carbono (2.407 Kcal/Kg) 2 H2 + O2 → 2 H2O (l) + 141.796 Kj/Kg de hidrogênio (34.100 Kcal/Kg) 2 H2 + O2 → 2 H2 O (V) + 120.876 Kj/Kg de hidrogênio (28.890 Kcal/Kg) S + O2 → SO2 + 9.247 Kj/Kg de enxôfre (2.200 Kcal/Kg) Observa-se, pelas reações anteriores, que deve-se sempre orientar a queima no sentido de se obter o CO2 pois tem-se assim uma maior liberação de calor. Na prática, queimam-se combustíveis que não se compõem apenas de Carbono (C), mas também de hidrogênio (H2) e enxofre (S), conforme visto nas reações acima. A combustão é completa quando todos os elementos combustíveis contidos no combustível em questão (C, H2, S, etc), combinam-se com o oxigênio do ar, fornecendo os produtos finais correspondentes.

I.3 – Cálculo do Ar Necessário à Combustão Como foi visto, a combustão é completa quando a quantidade de ar é necessária e suficiente para oxidar os elementos constituintes do combustível utilizado. Havendo combustão incompleta teremos fuligem, aldeído e monóxido de carbono, além de não ocorrer a liberação total do calor do combustível. A quantidade de ar teórica necessária à combustão pode ser calculada pela seguinte fórmula: Kg ar/ kg de combustivel = 11,5 (% C) + 34,7 (% H2) + 4,3 (% S)

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Os percentuais de carbono e hidrogênio no combustível são calculados aproximadamente por: % P/P Carbono = 100 - (% H2 + S + H2O + cinzas) % P/P Hidrogênio = 26 - (15 x densidade) Os percentuais de água, cinzas e enxofre são obtidos em laboratório. Exemplificando, podemos considerar a queima de um óleo combustível tipo A, com a seguinte composição média: C = 84%, H2 = 11%, S = 4% e água = 1%. Para queimar 1 Kg desse óleo, necessitamos: 84/100 x 11,5 = 9,66 11/100 x 34,7 = 3,81 4/100

x

4,3 = 0,17

Dessa forma, teremos: 9,66 + 3,81 + 0,17 = 13,6 Kg de ar/Kg de óleo A Considerando que o ar possui 23% P/P do oxigênio, então teremos: 0,23 x 13,6 → 3,1 Kg O2/Kg de óleo tipo A Na prática, trabalha-se com excesso de ar para garantir-se a queima completa do combustível e a mínima concentração de CO (monóxido de carbono) O excesso de ar varia em função do combustível utilizado. São aceitáveis de 15% a 30% para óleos e de 10% a 15% para gases.

ANÁLISE TÍPICA PARA ÓLEO E GÁS NATURAL ÓLEO GÁS ÓLEO GÁS (ESTEQUIOMÉTRICO) (C/ EXCESSO DE AR) % CO2 15 11 13 10 % CO ----0,01 - 0,05 0,01 - 0,05 % O2 2 - 3 2 - 3

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I.4 - Poder Calorífico Superior e Poder Calorífico Inferior de um Combustível Como foi visto no capítulo inicial, as reações químicas da combustão liberam calor, estas reações são denominadas exotérmicas. O calor assim gerado é que constitui o calor da combustão e que pode ser aproveitado das mais diversas maneiras. Assim, cada combustível ao ser queimado é capaz de liberar uma determinada quantidade de calor. Essas quantidades de calor são medidas em aparelhos chamados calorímetros e são específicas para cada combustível. Assim, a quantidade de calor liberada constitui uma das mais importantes características do combustível e é denominada poder calorífico. Define-se poder calorífico como a quantidade de calor produzida pela queima total de uma unidade de combustível. Ex: Kcal/Kg; BTU/lb; Kcal/Nm³.

Poder Calorífico Superior: O poder calorífico supeiror é o calor liberado pela combustão da unidade de massa do combustível a volume constante, estando a água formada pela combustão, no estado líquido. No poder calorífico superior a água formada permanece no estado líquido, logo, seu calor latente é incluido no calor gerado na combustão.

Poder Calorífico Inferior: É o calor liberado pela combustão da unidade de massa do combustível, na pressão constante de 1 atm, permanecendo a água da combustão no estado gasoso (vapor). No poder calorífico inferior a água formada permanece no estado gasoso, logo, seu calor latente fica excluído do calor gerado na combustão. Na prática é o que 8

ocorre, visto que, a temperatura dos gases de combustão é superior à temperatura de saturação do vapor d'água à pressão atmosférica, permanecendo a água na forma de vapor superaquecido.

I.5 – Calor Sensível e Calor Latente Denomina-se de calor sensível a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um corpo de massa m e calor específico c (*), desde a temperatura t1, até a temperatura t2. O calor latente, ao contrário do calor sensível, não produz aquecimento, sendo aproveitado pelo corpo para realizar uma mudança de estado. (*)Denomina-se calor específico c a quantidade de calor necessária para elevar de 1° C a temperatura de 1 g de uma substância.

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CAPÍTULO II

CALDEIRAS CONSIDERAÇÕES GERAIS

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CAPÍTULO II - CALDEIRAS - CONSIDERAÇÕES GERAIS Os geradores de vapor (caldeiras) são equipamentos complexos de troca de calor, que produzem vapor a partir da energia térmica (queima de combustível), constituídos por diversos equipamentos associados, perfeitamente integrados, para permitir a obtenção do maior rendimento térmico possível.

II.1 – Tipos de Caldeiras – Características e Empregos As caldeiras podem ser classificadas em dois tipos: a) Caldeiras de Tubos de Fogo (Flamotubulares ou Fogotubulares) Nestes equipamentos, o qual consiste essencialmente de um corpo cilíndrico com dois espelhos fixos nos quais os tubos são mandrilados ou soldados, os gases de combustão atravessam a caldeira pelo interior dos tubos cedendo calor à água que está envolvendo esses tubos, conforme mostram as figuras II.1 e II.2. Exemplos: Caldeiras ATA, Caldeiras ICESA, Caldeiras TENGE, Caldeiras AALBORG, etc.

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Figura II.1

12 Figura II.2

As caldeiras fogotubulares são as unidades de geração de vapor de menor porte, estando limitadas à produção de no máximo 20 t/h de vapor e pressão não superior a 300 psi (≅20 Kgf/cm2). VANTAGENS: • menor investimento (têm menor custo e são mais econômicas do que as similares aquotubulares) • exigem pouca alvenaria • manutenção mais fácil • tratamento de água menos rigoroso • atendem bem à variação de demanda de vapor, devido ao grande volume de água que encerram. • apresentam alta eficiência de transferência de calor por área de troca térmica ( 40% maior que as aquotubulares ).

DESVANTAGENS: • pressão de trabalho limitada (=20 Kgf/cm2), devido ao fato de que a espessura da chapa dos corpos cilíndricos crescem com o diâmetro; • partida mais lenta, devido ao grande volume de água; • pequena taxa de vaporização, logo, ocupam muito espaço em relação à área de aquecimento; • circulação deficiente de água; • não produz vapor superaquecido, somente vapor saturado.

b) Caldeiras Aquotubulares (Tubos de Água) Quando necessita-se de maiores produções e pressões de vapor, utiliza-se as caldeiras aquotubulares. Nestes equipamentos os gases de combustão atravessam toda caldeira pela parte externa dos tubos cedendo calor à água contida no interior dos mesmos.

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Figura II.3

Figura II.4

As Caldeiras Aquotubulares por possuírem uma estrutura tubular que compõem a parte principal da absorção de calor, permite a obtenção de grandes superfícies de aquecimento. Nestes tipos de caldeiras as produções de vapor chegam a atingir até

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750 t/h, com pressões de até 200Kgf/cm2 e temperatura de 450 a 500° C, existindo unidades com pressão crítica (226 atm) e supercrítica (350 atm). As Caldeiras Aquotubulares podem ser classificadas em três grandes categorias: • Caldeiras aquotubulares de tubos retos • Caldeiras aquotubulares de tubos curvos • Caldeiras aquotubulares de circulação positiva 1) Caldeiras Aquotubulares de tubos retos Essas caldeiras possuem um feixe de tubos retos paralelos e inclinados por onde a água circula, segundo uma mesma orientação, sempre da parte posterior para a anterior. A capacidade dessas caldeiras varia de 3 a 30 t/h de vapor, com pressões até 45 Kgf/cm2. Sua vaporização específica é da ordem de 20-25 Kg vapor/m2. Esse tipo de caldeira apresenta varias vantagens, tais como facilidade de troca e limpeza dos tubos, facilidade de limpeza dos depósitos de fuligens por fora dos tubos, comportam um grande volume de água e dispensam chaminés elevadas ou tiragem forçada por provocarem pequena perda de no carga circuíto dos gases (15 a 20 mm de coluna d'água). 2) Caldeiras Aquotubulares de tubos curvos Essas caldeiras são constituidas por tubos curvos unidos a tambores e dispostos de formas diversas. Atualmente os tipos mais difundidos são os de dois tambores por serem de menor custo. A aplicação de paredes de água em caldeiras constituem um grande avanço tecnico e confere enormes vantagens tais como: diminuição do tamanho das caldeiras (caldeiras compactas), queda de temperatura de combustão, menor custo de refratários, vaporização mais rápida, etc... As caldeiras de vapor aquotubulares de tubos curvos, do tipo compacta, chegam a atingir capacidade acima de 150 t/h de vapor. Sua vaporização específica é de 28 a 30 Kg vapor/m2 , podendo atingir mesmo a 45 Kg vapor/m2.

3) Caldeiras Aquotubulares de circulação positiva Observa-se que a circulação da água no interior dos tubos apresenta uma tendência natural, graças à diferença de peso específico entre a água situada nas partes mais frias da caldeira, e a água aquecida e misturada com bolhas de vapor nas partes onde se processa forte troca térmica. Aplicando-se esse princípio determinouse a concepção de novas unidades geradoras de vapor. Nessas unidades, a circulação de água é rigorosamente orientada e sempre unidirecional através de todo sistema tubular. Essas caldeiras são chamadas de circulação positiva, podendo-se ser de circulação positiva natural ou forçada, esta

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última feita com auxílio de bombas. As concepções mais modernas, mantendo-se o sistema de circulação forçada, operam com elevada pressão positiva na câmara de combustão (1 a 2 Kgf/cm2), assegurando aos gases uma velocidade da ordem de 200 cm/s e alcançando coeficientes de transmissão de calor 15 vezes maiores de uma caldeira comum. Essas condições permitem colocar a caldeira em operação rapidamente (5 a 7 minutos), atingindo rendimentos da ordem de 85-90%. De acordo com a fonte de aquecimento utilizada, as caldeiras são classificadas em: • • • • •

Caldeiras a combustíveis convencionais (sólidos, líquidos e gasosos) Caldeiras elétricas ( resistências e eletrodos) Caldeiras de recuperação (gases de escape e produtos resíduais) Caldeiras nucleares (fissão de urânio) Caldeiras solares (energia solar)

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II.2 – Partes de uma Calderia – Componentes Principais Nas caldeiras existem três partes distintas, que compoem sua estrutura: • Câmara de combustão (fornalha) • Câmara de água (feixes tubulares e tubulações inferiores) • Câmara de vapor (espaço disponível na tubulação superior, acima do nível de água) Componentes principais de Caldeira Flamotubular Conforme vimos, uma caldeira flamotubular consiste essencialmente de um corpo cilindrico (horizontal ou vertical) com dois espelhos fixos nos quais os tubos são mandrilados. Em uma das extremidades situa-se a fornalha de um modo que os gases resultantes da combustão, passando por dentro dos tubos, cedem calor à água. Nas caldeiras fogotubulares mais comuns a fornalha está montada dentro do corpo cilíndrico, sendo que o queimador está montado na parte da frente da fornalha e na parte de trás temos uma tampa, com geometria tal, que faz com que os gases invertam o seu percuso, passando por dentro dos tubos para então alcançar a chaminé.

Figura II.5

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Componentes Principais de uma Caldeira Aquotubular:

Figura II.6

(1) Tambor de Vapor - é o superior de onde o vapor produzido é distribuído para consumo ou se dirige para o super-aquecedor. (2) Tambor de Lama - é o vaso inferior, colocado na parte mais baixa e fria da caldeira e onde se acumula o lodo formado. (3) Feixe Tubular - conjunto de tubos que compõem a área de troca térmica entre os gases provenientes do combustível queimado e a água a ser evaporada. (4) Fornalha - conjunto próprio para promover a queima do combustível. (5) Super-aquecedor - é o componente no qual se consegue o super-aquecimento do vapor à pressão de trabalho. O super-aquecimento do vapor é feito com o aproveitamento de calor transmitido por radiação e convecção na câmara de combustão. (6) Economizador - componente do sistema no qual se faz o pré-aquecimento da água de alimentação, aproveitando o calor sensível dos gases resultantes da combustão antes de lançá-los à atmosfera. (7) Pré-aquecedor de Ar - é o componente no qual se faz o pré-aquecimento do ar de combustão por meio do aproveitamento do calor sensível dos gases de combustão. (8) Chaminé - é a parte que garante a circulação dos gases quentes da combustão através de todo o sistema, pelo efeito de tiragem. Quando a tiragem, porém, é promovida por ventiladores ou exaustores, sua função se resume em dirigir os gases de combustão para a atmosfera.

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II.3 - Fornalhas e Queimadores Denomina-se de fornalha ao local destinado à queima do combustível. É composta do combustor (queimador), que promove a queima do combustível e da câmara de combustão onde se verifica a completa queima dos gases. A seleção correta de uma fornalha constitui o fator mais importante no projeto de um gerador de vapor. A seleção se faz considerando os seguintes fatores: • • • • • • • • • • •

tipo de combustível volume de combustível teor de umidade granulometria teor de cinzas e voláteis peso específico limpeza da fornalha temperatura da fornalha método de injeção de ar regime de trabalho do gerador comprimento da chama Classificação das Fornalhas

Temos vários critérios para a classificação das fornalhas e podemos dividi-los em duas grandes categorias: a) Fornalhas que queimam sob suporte (combustíveis sólidos) b) Fornalhas que queimam em suspensão (combustíveis gaseificados e sólidos pulverizados, finamente divididos) 1 - Fornalhas que queimam sob suporte 1.1 - Fornalhas de grelhas planas levemente inclinadas - são destinadas para combustão de lenha em toras, tendo aplicação limitada a caldeiras de até 20 t/h de vapor. 1.2 - Fornalhas em escada - são constituídas de degraus apoiados em travessões inclinados, sobre os quais o combustível é projetado manual ou mecanicamente. São adequadas para combustíveis mais leve, tais como: casca de arroz, casca de amendoim, serragem, bagaço de cana, madeira picada, etc...

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1.3 - Fornalhas de esteiras rotativas móveis - o combustível é alimentado mecanicamente, formando uma camada espessa que se extingue à medida que avança na fornalha e descarregando as cinzas residuais no fim do trajeto.

2 - Fornalhas que queimam em suspensão Nesta categoria temos as fornalhas destinadas a queima de óleo combustível, gás e combustíveis sólidos pulverizados. Neste caso temos um equipamento responsável pela queima do combustível chamado queimador ou combustor. Considerando que no caso de combustível gasosos a fornalha não apresenta muitos problemas técnicos a resolver, então, nos deteremos mais no caso de combustíveis líquidos. 2.1 - Combustíveis líquidos Nos combustíveis líquidos o principal problema é passar o combustível para o estado gasoso. As funções da fornalha e do maçarico são assim distribuídas: Vaporização Câmara de combustão Fornalha Queimador

Combustão Atomização Dosagem ar/combustão Turbulência

Sabemos que para o processo de combustão ser eficiente é necessário que: a) A relação entre combustível e comburente deve ser estreita e bem determinada; b) A mistura entre combustível e comburente (ar) deve ser a mais íntima e no menor espaço de tempo possível; c) O excesso de ar deve ser o mínimo necessário à combustão; d) A temperatura da câmara de combustão deve ser a mais alta possível, de maneira a gaseificar, no menor tempo, as gotículas do combustível lançadas pelo queimador; e) A fornalha deve ser criteriosamente dimensionada de acordo com a temperatura que deva trabalhar e com a quantidade de combustível a ser queimado; f) A circulação dos gases de combustão deve ser tal que promova a eficiente troca térmica através do sistema, sem no entanto prejudicar a tiragem.

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2.2 - Ar de Combustão O ar necessário ao processo de combustão pode ser classificado da seguinte forma: Ar Primário: quando os queimadores utilizam ar para atomização do óleo, ou seja, é o ar que entra no corpo do queimador para que se consiga o efeito de pulverização do combustível. Ar Secundário: é o ar que entra efetivamente no processo de combustão. Este ar pode ser suprido por ventiladores ("ventoinhas") ou através de janelas reguláveis, convenientemente colocadas.

Figura II.7

Ar Terciário: quando o ar primário e secundário não são suficientes para o processo de combustão, faz-se uma terceira adução de ar, que pode ser succionado por efeito de tiragem ou soprado por ventilador. Como já mencionamos anteriormente, é necessário, na prática, que seja introduzido um excesso de ar para garantir-se a queima completa do combustível. O excesso de ar deve ser controlado para que não se perca eficiência, pois o ar que não participa da combustão tende a resfriar a chama, além de aumentar a velocidade dos gases dentro da caldeira com conseqüênte perda de energia. O excesso de ar deve ser controlado através de instrumentos analizadores de gases de combustão, tais como, analizadores portáteis ou analizadores contínuos. Nas caldeiras que queimam óleos combustíveis normalmente monitoramos o % CO2. Nas caldeiras que queimam gases faz-se necessário o monitoramento de oxigênio (O2) ou do CO (monóxido de carbono).

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Figura II.8

2.3 - Queimadores Numa caldeira ou no caso geral de instalações para queima de óleo combustível, a função mais importante do sistema é exercida pelos chamados queimadores ou combustores, os quais realizam a pulverização do óleo projetandoo no interior da fornalha. O queimador de óleo tem assim por finalidade pulverizar o óleo combustível e lançá-lo no interior da fornalha, finalmente dividido em gotículas, cujos diâmetros variam, aproximadamente, de 30 a 150 mícrons. Dessa forma ocorre gaseificação rápida, permitindo que a superfície de contato de combustível com o oxigênio do ar de combustão seja grandemente aumentada. A pulverização de combustível é obtida por meio de um agente pulverizador. Os diversos tipos de queimadores existentes no mercado, podem ser classificados, quanto ao processo empregado na atomização, em duas classes: 1 - queimadores de pulverização com fluido auxiliar (ar ou vapor) 2 - queimadores de pulverização mecânica

1.1 - Queimador de pulverização a ar de baixa pressão Este tipo de queimador é encontrado em fornos industriais e algumas caldeiras antigas. A pressão de ar varia de 150 a 800 mm de coluna d'água e passa para o bico do queimador através de uma série de palhetas que lhe dão um movimento rotativo. Devido à forma cônica do bico do queimador, a velocidade do ar é aumentada sem que se modifique o seu movimento espiral. O efeito de turbilhonamento obtido faz com que o óleo combustível admitido, já parcialmente aquecido, seja inteiramente misturado com o ar, facilitando a combustão.

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Figura II.9

Num queimador a ar de baixa pressão, a velocidade do ar varia com a raiz quadrada da pressão. Dessa forma, se a pressão do ar, no bico do queimador, correspondente a descarga máxima, for de 635 mm de coluna d'água, ao reduzimos a descarga de óleo à metade será necessário reduzir para cerca de 160 mm de coluna d'água a pressão de ar, de modo que mantenha correta a proporção ar/óleo. Nos queimadores de baixa pressão é necessário grande volume de ar. Em geral não são satisfatórias as condições de pulverização abaixo de 250 mm de coluna d'água. A viscosidade máxima admissível neste tipo de queimador está em torno de 90 SSU.

Queimador de Baixa Pressão, com Comando Independente de Ar Primário, Secundário e Terciário (aduzido pela Pedra Refratária)

Figura II.9

Figura II.10

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Queimador Rotativo, pulverização e Ar de Baixa Pressão (Rotação produzida pelo Ar Primário)

Figura II.11

Figura II.12

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Figura II.13

1.2 - Queimador de Pulverização a Ar de Alta Pressão Neste tipo de queimador a pressão do ar é superior a 1 Kgf/cm2. O ar primário para esses queimadores é produzido por compressores. Quanto maior a pressão do ar primário, menor a percentagem total de ar necessário. Assim complementa-se com ar secundário, facilitando o controle da combustão. Este tipo de queimador também trabalha eficientemente com vapor. Admite viscosidade máxima em torno de 170 SSU. Queimador a Alta Pressão de Ar, ou a Vapor

Figura II.14

Queimador a Alta Pressão de Ar, ou a Vapor

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Figura II.15

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1.3 - Queimador de Pulverização a Vapor Este tipo de queimador é indicado para caldeiras que possuem vapor para esse fim. O consumo de vapor utilizado para a pulverização está entre 0,15 a 0,4 Kg de vapor por quilo de óleo pulverizado. O processo de atomização a vapor é semelhante ao utilizado com ar comprimido, ou seja, o vapor passa através de um estreitamento arrastando consigo o combustível em pequenas gotículas.

Figura II.16

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1.4 - Queimador de Pulverização Mecânica Esse tipo de queimador, também denominado queimador a jato-pressão, é normalmente empregado em instalações de grande porte nas quais predomina o fator econômico e em instalações marítimas, devido não só ao menor consumo de energia como principalmente devido à economia de água. A pulverização do óleo combustível é produzida pela passagem do óleo sob alta pressão através de um orifício. A pressão do óleo varia normalmente de 4 a 9,5 Kgf/cm2, mas pode atingir valores bem maiores e é produzida por uma bomba. Usado para óleos até 150 SSU.

Figura II.17

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Queimador a Jato-Pressão:

Figura II.18

II.4 - Caldeiras para Energia Alternativa. A crise do petróleo, deflagrada em 1973, trouxe alterações substanciais nos custos e disponibilidades da energia. Esta nova realidade obrigou as empresas a adaptarem seus processos de produção , bem como a buscarem soluções visando a substituição do óleo combustível por outras fontes energéticas. No caso do nosso país, dependendo da região, temos diversas alternativas a serem consideradas no que tange à substituição do óleo combustível por outra fonte de energia, ou seja: eletricidade, lenha, carvão mineral, biomassa, gás, etc... Considerando que o assunto é bastante extenso, empolgante e requer um ou mais cursos específicos para cada alternativa energética disponível, então, nos limitaremos nesta obra a fazer um breve comentário sobre os equipamentos disponíveis para esses casos. a) Caldeiras Elétricas. As caldeiras elétricas, para geração de vapor d'água, são empregadas na Europa desde 1905 e nos Estados Unidos desde 1920. As caldeiras elétricas são, basicamente, vasos de pressão nos quais adaptamos os elementos de aquecimento. Há dois tipos de caldeiras elétricas: as de resistência e as eletrodos.

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Nas caldeiras de resistência, a corrente elétrica passa através de uma série de resistências elétricas devidamente protegidas, que se acham imersas na água, provocando o seu aquecimento até atingir a vaporização, dentro de um vaso de pressão. Nas caldeiras a eletrodo, a corrente elétrica circula através da água, convertendo a energia elétrica em térmica, até a produção de vapor. Neste caso, também, tudo se processa no interior de um vaso de pressão. Por motivos econômicos,as caldeiras de resistênica estão limitadas a potências de 2.000 a 2.600 KW, o que corresponde a produção de cerca de 3.500 Kg/h de vapor. Quanto ao aspecto segurança, esses equipamentos além de requererem a atenção relativa aos ítens de segurança normais de caldeiras, requerem cuidados também, devido aos equipamentos elétricos que compõem esse tipo de caldeira.

b) Caldeiras a Combustíveis Sólidos. As caldeiras a combustíveis sólidos (lenha, resíduos vegetais, carvão, etc...), já operam há bastante tempo no Brasil. Dependendo do tipo de produto a ser queimado, existem vários arranjos que são utilizados, ou seja, tipo de grelhas, tipo de fornalhas, etc... Os aspectos relativos à segurança são praticamente os mesmos de uma caldeira a óleo combustível, sendo que dependendo do tipo de alimentação empregada alguns outros aspectos precisam ser levados em consideração, tais como EPI adequados.

c) Caldeiras a Gás. Em diversas regiões de país o uso de caldeiras a gás vem aumentando bastante, principalmente devido a oferta de gás natural. O uso de caldeiras a gás apresenta muitas vantagens, pois o gás em mistura com o ar entra em ignição facilmente, permitindo regulagens simples, chama estável e ausência de poluição. Existem diversos tipos de queimadores a gás utilizados em caldeiras e que operam de uma forma segura e eficiente. Não existe necessidade de modificações das fornalhas das caldeiras a óleo quando modificadas para queimarem gás. 31

d) Caldeiras a Óleo Combustível Devido ao fato de ainda a maioria dos queimadores de geração de vapor, existentes nas indústrias, utilizarem óleo combustível como fonte térmica, abordaremos os aspectos: operacionais, de segurança e de manutenção relativos a esse tipo de caldeira.

II.5 - Acessórios e Instrumentos de Caldeiras Acessórios de caldeiras são os equipamentos ou dispositivos que atuam no sentido de aumentar o rendimento, melhorar as condições de segurança, facilitar a continuidade de operação e facilitar o controle de regulagens. O termo "acessórios" confunde-se com o termo "instrumentos" em alguns aspectos. De uma forma geral os instrumentos são os elementos de controle de regulagens.

II.5.1 - Dispositivos de Alimentação Figura II.19

II.5 - Acessórios e Instrumentos de Caldeiras Acessórios de caldeiras são os equipamentos ou dispositivos que atuam no sentido de aumentar o rendimento, melhorar as condições de segurança, facilitar a continuidade de operação e facilitar o controle de regulagens. O termo "acessórios" confunde-se com o termo "instrumentos" em alguns aspectos. De uma forma geral os instrumentos são os elementos de controle de regulagens.

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II.5.1 - Dispositivos de Alimentação Os aparelhos de alimentação de água para caldeiras são elementos indispensáveis ao funcionamento do sistema de geração de vapor, devem manter uma determinada vazão e vencer a perda de carga total do sistema, ou seja, perda de carga da tubulação, válvulas e a contra-pressão do vapor. Existem três tipos de aparelhos de alimentação normalmente usadas nos geradores de vapor; 1) Bombas Centrífugas 2) Bombas Alternativas 3) Injetores 1 - Bombas Centrífugas As bombas centrífugas são as mais utilizadas e atendem a toda a gama de capacidade e pressões necessárias aos geradores de vapor, podendo atingir vazões da ordem de 500m3/h. Nas pequenas instalações de baixa pressão as bombas centrífugas de um estágio são suficientes. A medida que se necessita de pressão maiores, utilizase bombas de vários estágios. São acionados por motor elétrico ou por turbinas auxiliares . É necessário que o reservatório de alimentação de água para a caldeira esteja a pelo menos 4 metros acima da entrada da bomba, a fim de se ter uma pressão positiva na sucção da bomba, já que a água no tanque deve estar a uma temperatura elevada. Para maior garantia deve-se consultar o fabricante da bomba a esse respeito. 2 - Bombas Alternativas As bombas alternativas oferecem a vantagem da economia de força, porém tem limitações de capacidade e pressão. Normalmente, são indicadas para vazão máxima de 50 m³/h e pressão de 20 Kgf/cm². Apresentam o inconveniente de arrastar óleo e graxas lubrificantes das partes móveis juntamente com o vapor de escape, necessitando a instalação de separadores. 3 - Injetores Os injetores são aparelhos que utilizam o próprio vapor de caldeira como meio de impulsão da água. Normalmente são instalados como aparelho de reserva pronto para operar quando se verifica deficiências na bomba de alimentação de água. Não trabalham com água quente (acima de 40°C) e também não fazem sucção, devendo o tanque de água estar elevado, acima do injetor.

II.5.2 - Visor de Nível 33

O visor de nível ou coluna de nível, é o aparelho que permite controlar visualmente o nível de água no interior da caldeira. Fazem parte do conjunto de nível, os seguintes elementos: - corpo - registro de nível - torneiras de prova - registros de descarga Deve-se ter especial cuidado na manutenção do visor de nível, para ficarmos seguros que não existe indicação de nível falso. Uma das mais importantes regras na operação de caldeiras é manter-se constantemente a água na caldeira a um nível apropriado. O operador deverá sempre verificar o nível da água observando a garrafa de nível instalada no balão da caldeira. Recomenda-se que o visor seja drenado a cada início de turno de operação. Este procedimento além de assegurar a operação livre do visor, assegura também a certeza de que o operador, ao chegar, verificará o nível da água. A garrafa de nível também deve ser drenada a cada turno, para que se remova a lama acumulada que causa turvação no visor, ocasionando falsa observação do nível de água. Mais detalhes sobre o controle e regulagem de nível de água será fornecido no Capítulo III. II.5.3 - Indicadores de Pressão Os indicadores de pressão do gerador de vapor são os manômetros. Estão localizados nas partes da caldeira onde necessita-se indicação de pressão. Normalmente a escala de um manômetro corresponde pelo menos duas vezes a pressão normal do trabalho. São ligados ao ponto de medição de pressão através de sifão e válvula de bloqueio. Este processo evita o contato do manômetro com temperaturas elevadas. II.5.4 - Válvulas a) Válvula Principal de saída de vapor A válvula principal de saída de vapor permite a vazão de todo o vapor produzido pela caldeira.

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Normalmente são as válvulas dio tipo globo por permitirem controle mais perfeito da vazão, mas pode-se usar válvulas tipo gaveta quando não se tem ou não necessita-se de rigoroso controle da vazão. b) Válvula de Segurança As válvulas de segurança destinam-se a evitar que a pressão nas caldeiras eleve-se além do limite especificado pelo projeto. Com isto temos assegurada a segurança do equipamento. As válvulas de segurança corretamente dimensionadas devem: 1) abrir totalmente a uma determinada pressão 2) permanecer aberta enquanto a pressão retorna ao valor normal de operação 3) fechar instantaneamente após verificar-se o abaixamento da pressão às condições normais de operação. As válvulas de segurança devem ter saída para fora da "casa de caldeiras", através de tubos de igual ou maior diâmetro que a saída da válvula; se houver necessidade de curvas, que sejam bem suaves a fim de dar livre expansão à descarga. Devem ser testadas, diariamente, puxando-se as alvancas com toda pressão de trabalho da caldeira, a fim de que não fiquem presas por falta de uso e semanalmente, deixando-se que a caldeira atinja a pressão de abertura das válvulas. Devem ser reguladas tendo como limite a PMTA. c) Válvula de alimentação Destina-se a permitir ou interromper o suprimento de água na caldeira. São válvulas do tipo globo com passagem reta. d) Válvula de retenção Tem como função evitar o retorno de água sob pressão do interior da caldeira. São instaladas após a válvula de alimentação. e) Válvula de descarga São válvulas de descarga rápida que permitem a purga da caldeira ocasionando a "desconcentração"do equipamento. Maiores detalhes sobre a necessidade de purga da caldeira são fornecidos no capítulo referente a tratamento de água. II.5.5 - Válvulas solenóides As válvulas solenóides são válvulas eletromagnéticas que trabalham totalmente abertas ou fechadas, em função de energização ou não da bobina, isto é, 35

quando energizadas liberam o fluxo e quando não energizadas bloqueiam o fluxo. Assim, são utilizadas em várias funções como por exemplo no controle de alimentação de combustível, no controle de vapor etc.

II.5.6 - Pressostatos a) Pressostato de modulação de chama Tem como funções modificar a vazão de combustível e do ar secundário, obtendo-se assim a redução da chama em pressões elevadas no interior da caldeira ou aumentando-a quando em baixas pressões, objetivando igualar dentro de certos limites a produção e o consumo de vapor. O sistema de modulação é constituído pelo Pressostato de Modulação de Chama e por um Servo-Motor que atua sobre a válvula de combustível e sobre o damper do ventilador de ar secundário. Nas caldeiras equipadas com foto-resistor, o Pressostato de Modulação de Chama é conjugado ao programador de combustão no comando automático, de forma a obrigar o sistema de combustão a partir em fogo baixo. Após a sensibilização do foto-resistor, o servo-motor atua abrindo todo o fogo, caso a pressão de vapor no interior da caldeira não seja muito elevada.

b) Pressostato de máxima Esse pressostato faz parte do sistema de segurança da caldeira. Sua função é desligar o circuito automático quando a caldeira atinge a Pressão Máxima de Trabalho, ou seja, atua desligando a alimentação de corrente elétrica do sistema automático de combustão, cortando assim a alimentação de óleo combustível (fecha a válvula solenóide), desligando a bomba de óleo, o ventilador e o programador.

II.5.7 - Detetor de chama Os equipamentos industriais que utilizam combustíveis tais como caldeiras e fornos, devem ser protegidos nos casos de extinção acidental da chama ou de falhas de ignição. O detetor mais usado é o do tipo ótico, o qual, detetando a luminosidade da chama, emite um impulso elétrico que é retificado no programador, abrindo e fechando circuitos. Existem três tipos de Detetores Óticos: a) Detetor de luz visível - somente aplicado para óleo; b) Detetor de luz infra-vermelha - usados para óleo e gás;

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c) Detetor de luz ultra-violeta - usados para óleo e gás. Um outro dispositivo empregado é o tipo "flame rod" que utiliza uma fonte externa de energia elétrica, eletrodo para detectar a chama e um amplificador eletrônico. O princípio de operação consiste na captação de elétrons livres liberados pela ionização do gás de combustão. O sinal de corrente formada é amplificado operando um relé de controle.

II.6 - Controle de Tiragem Uma das condições fundamentais para a queima numa fornalha é a existência de corrente de ar contínua, suprindo-a de oxigênio necessário à combustão e retirando os gases de combustão através dos dutos de escape. A essa corrente de ar denomina-se "tiragem". A tiragem pode ser "natural" ou "mecânica". A tiragem natural é aquela devida ao diferencial de pressão existente entre a fornalha e a saída dos gases produzidos pela chaminé. Para que haja uma combustão eficiente essa diferença de pressão deverá vencer todas as perdas de carga existentes e promover uma alimentação de ar suficiente para fornecer todo o oxigênio necessário à queima completa. Além da altura da chaminé, o espaçamento entre a sua extremidade e o chapéu é importante para uma tiragem adequada. Na prática, esse espaçamento deve ser igual ao diâmetro da chaminé. A tiragem mecânica é aquela na qual se utiliza equipamentos mecânicos, geralmente ventiladores, com a finalidade de promover a alimentação de ar, ficando a chaminé apenas com a função de expelir os gases no alto, facilitando a sua dispersão. Este processo é geralmente utilizado nas caldeiras de maior porte, onde o ar e os gases da combustão são submetidos a maiores perdas de carga tornando a tiragem natural antieconômica ou até mesmo impraticável. A tiragem mecânica pode ainda ser classificada: - forçada - induzida - mista Na tiragem mecânica forçada, o ventilador insufla o ar de combustão na fornalha. 37

Na tiragem mecânica induzida, o ventilador é colocado após a fornalha, com a função de retirar os gases de combustão. A tiragem excessiva produz um aumento na temperatura dos gases na chaminé e reduz o percentual de CO2. A tiragem inadequada, por sua vez, resulta em combustão deficiente e excesso de fuligem. A medição da tiragem é feita na câmara de combustão e na chaminé. Tiragem insuficiente na câmara de combustão acarreta saída dos gases e fumaça para a área exterior e vizinha. A tiragem deve ser suficiente para evitar pressão elevada na câmara de combustão. A temperatura na chaminé é função do projeto de caldeira. O fabricante do equipamento deverá fornecer a temperatura da chaminé para as condições de operação determinadas. Temperaturas altas dos gases de combustão indicam perda de calor pela chaminé. É necessário verificar com o fabricante a temperatura de projeto. Observar a retirada de fuligem de modo a manter-se as superfícies de troca de calor sempre limpas. A tiragem, também, deve ser observada de modo que não se tenha tiragem excessiva, o que evidentemente produzirá um aumento de temperatura dos gases e redução do teor de CO2.

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CAPÍTULO III

OPERAÇÃO DE CALDEIRAS

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CAPÍTULO III - OPERAÇÃO DE CALDEIRAS

III.1 - Partida do Equipamento A vida útil da caldeira, entre outros fatores, depende muito dos cuidados e procedimentos adotados na partida do equipamento, os quais devem ser observados criteriosamente ao início de operação. A operação deve ser conduzida de maneira tal, que os seguintes objetivos sejam alcançados: - nível máximo de segurança - menor número possível de paradas - máximo aproveitamento do combustível - evitar formação de fumaça negra ou branca - evitar a formação de incrustações ou depósitos sobre as superfícies de troca térmica - assegurar a duração da vida do equipamento. Colocação da Caldeira em Linha Antes de se colocar a caldeira em linha, devemos nos certificar se todas as portas de visita estão fechadas, bem como se todos os motores, correias e acoplamentos estão em perfeito estado. Dependendo do tipo de gerador de vapor, existirão algumas características que deverão ser observadas no início da operação do equipamento, daí ser fundamental que o operador conheça bem o tipo de caldeira e esteja ciente das normas e instruções fornecidas pelo fabricante e que constam do MANUAL DE OPERAÇÃO. No entanto, alguns procedimentos são comuns e devem ser seguidos. São eles: 1 - verificar o depósito de água 2 - verificar o depósito de óleo 3 - verificar as conexões do queimador 4 - verificar as válvulas que deverão ficar fechadas, bem como aquelas que deverão permanecer abertas 5 - verificar se o óleo combustível encontra-se na temperatura e pressão ideais para atomização 6 - observar o nível de água do equipamento 7 - iniciar a sequência de acendimento conforme o tipo de caldeira.

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Todo acendimento inicial com a caldeira fria deve ser lento e deve seguir a curva de acendimento característica do equipamento. CURVA DE ACENDIMENTO INICIAL – CALDEIRA FRIA

Figura III.1

III.2 - Operação de Rotina Uma caldeira deve operar dentro das especificações para a qual foi projetada. Uma operação mal feita, reduz a eficiência do sistema provocando prejuízos significativos além de oferecer sérios riscos. Existe um mínimo de prescrições que devem ser do conhecimento de todos os operadores de caldeiras, as quais enumeramos abaixo: 1) Inspecionar periodicamente o corpo de nível, fazendo a descarga diariamente pelas torneiras de prova. Este procedimento permite ao operador assegurar-se de que as partes responsáveis pela indicação do nível não estão entupidas. Se em consequência do entupimento a caldeira for operada sem água, poderão ocorrer danos totais. Sendo constatada a falta de nível, deve-se imediatamente apagar o fogo e deixar a caldeira esfriar. Para evitar explosões, nunca se deve injetar água. Para evitar explosões, nunca se deve injetar água.

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2) Proceder a descarga da caldeira conforme as prescrições do Departamento Técnico (para eliminação da lama e partículas estranhas). 3) Testar diariamente as válvulas de segurança. 4) Não exceder à pressão normal de operação, para evitar descargas pelas válvulas de segurança, pois a constante perda de vapor afeta o rendimento de caldeira. 5) Manter os visores de nível e indicadores em geral, perfeitamente limpos. 6) Nunca aproveitar a incandescência da fornalha para acender o queimador. Esta prática evita a eventual formação de misturas gasosas, que podem chegar ao ponto de provocar explosões, causando danos totais à fornalha. 7) Diariamente devem ser coletadas amostras de água de alimentação e descarga para análise. III.3 - Regulagem e Controles III.3.1 - Regulagem e Controle de Nível de Água O controle automático do nível de água em caldeiras é imprescindível, visto que o controle manual apresenta sérios inconvenientes, a saber: - nível de água baixo, aquém dos limites de segurança, normalmente por descuido - nível de água alto, ocasionando arraste de água pelo vapor - alimentação descontínua O controle automático fornece segurança e estabilidade à operação. Existem vários tipos de reguladores automáticos, tais como: a) Controle de Nível por Eletrodos Baseia-se no princípio da condutividade elétrica da água. Trabalha-se, normalmente, com três eletrodos de aço inox, isolados do corpo da caldeira, na altura do nível máximo (3o eletrodo), nível mínimo (2o eletrodo) e nível crítico (1o eletrodo). Se o nível de água baixar aquém do 2o eletrodo, um sistema de comando amplificado liga a bomba de alimentação. Se o nível de água atingir o 3o eletrodo, a bomba desliga e interrompe a alimentação. Se por algum motivo o nível cair abaixo do 2o eletrodo e a bomba não funcionar e continuar até atingir o 1o eletrodo (nível crítico), soará um alarme e haverá a paralização da combustão (a caldeira apagará). 42

b) Controle de Nível Termostático Trata-se de um sistema completamente mecânico e bastante eficiente. É utilizado em caldeiras aquotubulares e atua em função da expansão ou contração de um elemento termostático, em consequência da maior ou menor quantidade de água em relação ao vapor em contato com este elemento. O movimento de expansão ou contração age diretamente sobre a válvula de alimentação corrigindo o nível da caldeira.

Figura III.2

c) Controlador de Nível Termohidráulico Também baseia-se no efeito de dilatação e contração. Um tubo de latão instalado inclinado como um indicador de nível, recebe uma camisa tubular aletada. Esta câmara comunica-se com uma válvula de diafragma. À medida que o nível oscila, a água da câmara entra em contato com maior ou menor superfície de vapor. A estas variações correspondem contrações ou dilatações da água que refletem sobre o diafragma da válvula de alimentação de água.

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III.3.2 - Regulagem e Controle de Pressão Os controladores de pressão atuam no sentido de manter constante a pressão máxima de trabalho permitida durante a operação da caldeira. Os sistemas de controle de pressão atuam equitativamente no fluxo de óleo e no fluxo de ar secundário para o queimador em função da variação de carga na caldeira. Assim sendo, a pressão de trabalho permanece constante.

Figura III.3

III.4 - Anomalias mais comuns durante a Operação 1 - Volta da Chama Este tipo de anomalia aparece geralmente quando a circulação dos gases através do sistema não é mantida. Isto pode acontecer no início da operação quando todo o sistema está frio e em particular a fornalha, ou durante bruscas variações de cargas, quando são exigidas maiores demandas que mesmo com a tiragem forçada, não é mantida a circulação adequada dos gases. Esse fenômeno pode ocorrer, também, quando se verificar uma obstrução na sucção obrigatória dos gases. O acúmulo de combustível não queimado na fornalha, também pode provocar o retorno da chama, quando de sua combustão.

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2 - Furo nos Tubos da Fornalha Quando for constatado furo em tubos da fornalha, deverá o operador tomar as seguintes medidas: - apagar os queimadores - manter ligados os ventiladores - manter a alimentação da água. A válvula de respiro deve ser mantida aberta, bem como, a válvula geral de distribuição de vapor, até a pressão cair lentamente até chegar a zero. Prossegue-se com o resfriamento até a abertura do equipamento. 3 - Baixo Nível Quando for observado que o tambor de vapor está sem nível ou com o nível muito baixo, devem ser tomadas as seguintes providências: - apagar os queimadores imediatamente - fechar a alimentação de água - fechar gradualmente a válvula principal de saída de vapor, a fim de evitar perda de água, e portanto, maior abaixamento do nível. Esta prática deve ser feita com o máximo de cuidado.

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CAPÍTULO IV

PREVENÇÃO CONTRA EXPLOSÃO E OUTROS RISCOS

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CAPÍTULO IV - PREVENÇÃO CONTRA EXPLOSÃO E OUTROS RISCOS IV.1 - Riscos de Acidentes - Segurança e proteção da caldeira Sabemos que todas as caldeiras oferecem riscos na operação, provocados por manobras indevidas ou por situações imprevistas devido a complexidade do sistema. A fim de tornar a operação mais segura possível, lança-se mão de um grande número de controles e dispositivos de segurança, conforme vimos anteriormente. Entretanto, mesmo com toda a aparelhagem possível a atenção do operador constitui o fator fundamental no que se refere à segurança do sistema. Compete ao operador eliminar e regularizar o mais rapidamente possível qualquer anormalidade que ocorra, evitando com isto uma perda de controle do sistema. Devemos lembrar que mesmo nos sistemas automatizados há a possibilidade de falha na instrumentação. Há um mínimo de prescrições e situações que devem ser do conhecimento do operador de caldeiras, a saber: 1) Inspecionar diariamente o corpo do nível, fazendo a descarga pelas torneiras de prova. Este procedimento permite ao operador assegurar-se que as partes responsáveis pela indicação do nível não estão entupidas. 2) Se for constatada a falta de nível de água na caldeira, deve-se imediatamente apagar o fogo e fechar as válvulas de vapor e alimentação de água, deixando a caldeira esfriar lentamente. NUNCA INJETAR ÁGUA NESSA SITUAÇÃO. 3) Testar diariamente as válvulas de segurança. 4) Não exceder a pressão normal de operação, para evitar descargas pela válvula de segurança. A constante perda de vapor afeta o rendimento do equipamento. 5) Proceder às descargas regulares da caldeira de acordo com as prescrições da Departamento Técnico. 6) Coletar regularmente amostras de água de alimentação e da descarga para análise. 7) Manter os visores de nível e indicadores em geral perfeitamente limpos. 8) Nunca aproveitar a incandescência da fornalha para reascender o queimador. 9) Não abandonar o equipamento confiando em que ele é automático.

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10) Comunicar à pessoa indicada qualquer anormalidade observada. 11) Ocorrendo perda de chama e a penetração de óleo na fornalha, proceder à purga da mesma pelo menos por 5 minutos. NUNCA ACENDER IMEDIATAMENTE O QUEIMADOR. 12) Acompanhar todas as inspeções e manutenções efetuadas no sistema. 13) Verificar os queimadores quanto a limpeza, deteriorização e funcionamento.

IV.2 - Explosões de Fornalhas Causas. As explosões de fornalhas são geralmente resultantes das seguintes condições: 1 - acúmulo de combustível não queimado devido a combustão incompleta, perda de chama ou vazamento da válvula de combustível. 2 - mistura deste combustível não queimado com ar em proporções que favoreçam explosões. 3 - aplicação de calor suficiente para elevar a temperatura da mistura e alcançar o ponto de ignição. O combustível pode penetrar na fornalha, sem se queimar, de várias maneiras, como por exemplo: 1 - se o fogo é extinto e o combustível não é cortado imediatamente 2 - através de vazamento pela válvula principal de óleo combustível 3 - se o combustível não está queimando tão rápido quanto está entrando na fornalha 4 - se houver dificuldades de estabilização da ignição na partida da caldeira.

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Providências Pode-se evitar explosões de fornalhas tomando-se algumas precauções, tais como: 1 - na partida da caldeira trabalhar com um excesso de ar suficiente para assegurar na fornalha uma atmosfera rica em ar, prevenindo assim o acúmulo de misturas explosivas 2 - verificar se as válvulas principais de óleo combustível estão bem fechadas e não deixam passar produto 3 - remover oss queimadores que estão fora de serviço, para evitar gotejamento 4 - havendo perda de chama, feche imediatamente todas as válvulas principais de óleo e purge a fornalha suficientemente 5 - remova periodicamente água e borra dos tanques de óleo 6 - certifique-se, na partida da caldeira, se o óleo combustível está aquecido e recirculado para dar a necessária viscosidade no queimador 7 - observe atentamente a chama do queimador na partida do equipamento 8 - mantenha em bom estado de conservação os sistemas se segurança da fornalha, ou seja, sistemas de segurança da chama e de controle do queimador 9 - antes da partida da caldeira faça uma completa inspeção nas áreas circunvizinhas ao fogo e limpe conforme necessitar 10 - manter os bicos dos queimadores limpos e desobstruídos

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IV.3 – Análise de Riscos Objetivo: destacar os riscos mais representativos em caldeiras, as causas, os efeitos e as ações que minimizam a possibilidade de ocorrência desses riscos, bem como, aquelas qua reduzam ou neutralizam os efeitos. Atividade: PARTIDA DA CALDEIRA. Risco: EXPLOSÃO NA FORNALHA. Causa: ACÚMULO DE VAPORES DE COMBUSTÍVEL. Efeito: LESÕES (QUEIMADURAS, FRATURAS E MORTE) E/OU DANOS NA CALDEIRA. Ações Preventivas: - na partida da caldeira proceder o acendimento pelo "automático"; - se for necessário o acendimento manual, inicialmente circular ar na fornalha (purga dos gases da fornalha) por 05 minutos no mínimo; - ao término da operação da caldeira, fechar as válvulas de óleo combustível/gás; - remover o queimador; Ações Corretivas: Caso ocorra explosão na fornalha: - fechar as válvulas de combustível; - prestar atendimento as vítimas; - deixar a caldeira resfriar; - manter contato com o Inspetor da Caldeira; - abrir a caldeira; - seguir os procedimentos determinados pelo Inspetor - fazer relatório de ocorrência

Atividade: OPERAÇÃO DE CALDEIRA. Risco: ACÚMULO DE COMBUSTÍVEL NA FORNALHA. Causa: FALHA DO DETETOR DE CHAMA OU DO SISTEMA ELÉTRICO. Efeito: PERDA DE CHAMA/RESÍDUOS SÓLIDOS ADERIDOS À FORNALHA (SUPERAQUECIMENTO LOCALIZADO) Ações Preventivas: 50

- testar diariamente o funcionamento do detetor de chama; - em caos de falha no funcionamento do detetor de chama, retirar a caldeira de operação e providenciar o reparo; Ações Corretivas: Caso haja acúmulo de óleo na fornalha: - retirar a caldeira de operação; - fechar as válvulas de combustível; - deixar a caldeira resfriar purgando sempre a fornalha (ventilador ligado); - retirar cuidadosamente o queimador; - proceder a limpeza da caldeira; - investigar as causas de ocorrência; - providenciar os reparos.

Atividade: OPERAÇÃO DA CALDEIRA Risco: SUPERAQUECIMENTO Causa: FALTA D'ÁGUA (NÍVEL CRÍTICO)/FALHA NO TRATAMENTO DE ÁGUA (INCRUSTAÇÕES)/SOBRECARGA DA CALDEIRA. Efeito: DANOS AO EQUIPAMENTO. Ações Preventivas: - manter em perfeito funcionamento os dispositivos de segurança: pressostatos/válvulas de segurança/sistema de controle de nível; - apagar a caldeira, normalmente, através da garrafa de nível; - fazer o correto tratamento da água de alimentação; - não trabalhar com a caldeira em sobracarga; Ações Corretivas: Caso ocorra falta d'água e o sistema de controle de nível não atuar, adotar o seguinte procedimento: - apagar o queimador; - fechar as válvulas de combustível; - fechar as válvulas de entrada de água de alimentação; - fechar as válvulas de saída de vapor; - manter em funcionamento o ventilador de ar secundário; - deixar a caldeira resfriar lentamente;

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NUNCA INJETAR ÁGUA NA CALDEIRA PARA RESFRIÁ-LA. ESSE PROCEDIMENTO PROVOCARÁ UMA VIOLENTA VAPORIZAÇÃO, PODENDO CAUSAR EXPLOSÃO. - investigar as causas da ocorrência; - informar ao inspetor; - abrir a caldeira; - seguir os procedimentos determinados pelo instrutor.

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Análise de Riscos na Operação de Caldeiras a Gás ou a Óleo

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ANÁLISE DE RISCOS -- CALDEIRAS A GÁS / ÓLEO

Partida da caldeira RISCOS

CAUSAS

CONSEQUÊNCIAS

MEDIDAS DE CONTROLE

PREVENTIVAS ACUMULO DE PASSAGEM EXPLOSÃO NA FORNALHA DE GÁS / GÁS/ VAPORES INFLAMÁVEIS ÓLEO PARA AO TÉRMINO DA OPERAÇÃO: A FORNALHA LESÃO NA FORNALHA queimadura - FECHAR A VÁLVULA DE BLOQUEIO MANUAL fratura DE GÁS PARTIDA MANUAL SEM PURGA DA FORNALHA

morte

NO CASO DE ÓLEO COMBUSTÍVEL: - FECHAR AS VÁLVULAS; - REMOVER O QUEIMADOR; - ACENDER PELA SEQUÊNCIA AUTOMÁTICA. CASO SEJA NECESSÁRIO O ACENDIMENTO MANUAL, VENTILAR (PURGAR) A FORNALHA POR PELO MENOS 5 MINUTOS PARA A REMOÇÃO DOS VAPORES INFLAMÁVEIS.

OBS: As caldeiras a gás não operam em modo manual.

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ANÁLISE DE RISCOS -- CALDEIRAS A GÁS / ÓLEO

Partida da caldeira RISCOS

CAUSAS

CONSEQUÊNCIAS

CUMULO DE GÁS/ VAPORES PASSAGEM EXPLOSÃO FORNALHA DE GÁS / INFLAMÁVEIS ÓLEO PARA NA LESÃO A FORNALHA FORNALHA

PARTIDA MANUAL SEM PURGA DA FORNALHA

MEDIDAS DE CONTROLE PREVENTIVAS: ANTES DE RECIRCULAR O ÓLEO: - FECHAR AVÁLVULA DO QUEIMADOR; - RETIRAR O QUEIMADOR.

NA

queimadura fratura morte

CORRETIVAS: SE OCORRER EXPLOSÃO NA FORNALHA: -

RETIRAR A CALDEIRA DE OPERAÇÃO FECHAR AS VÁLVULAS DE GÁS / Ó LEO ATENDER AOS FERIDOS DEIXAR A CALDEIRA ESFRIAR - INFORMAR AO PROFISSIONAL HABILITADO E SEGUIR AS INSTRUÇÕES ANOTAR NO REGISTRO DE SEGURANÇA

-

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INVESTIGAR AS CAUSAS PROVIDENCIAR OS REPAROS TESTAR A CALDEIRA

ANÁLISE DE RISCOS -- CALDEIRAS A GÁS / ÓLEO RISCOS

CAUSAS

CONSEQUÊNCIAS

MEDIDAS DE CONTROLE PREVENTIVAS

ACUMULO DE FALHAS: GÁS/ VAPORES INFLAMÁVEIS ‰ INSTRUMENTOS (PRESSOSTATOS / NA TRANSMISSORES) FORNALHA ‰ FOTO-CÉLULA

‰ VÁLVULAS

‰

EXPLOSÃO NA FORNALHA LESÃO queimadura fratura morte

DANDO PASSAGEM

- TESTAR DIARIMENTE OS INSTRUMENTOS - FALHA EM QUALQUER INSTRUMENTO:

retirar a caldeira de operação providenciar o reparo/troca do instrumento CORRETIVAS - RETIRAR A CALDEIRA DE OPERAÇÃO - ATENDER AOS FERIDOS - DEIXAR A CALDEIRA ESFRIAR - INFORMAR AO PROFISSIONAL HABILITADO E SEGUIR AS INSTRUÇÕES

‰ TESTE

DE ESTANQUEIDADE ( QUADRO ELÉTRICO)

ANOTAR NO REGISTRO DE SEGURANÇA

- INVESTIGAR AS CAUSAS - PROVIDENCIAR OS REPAROS - TESTAR A CALDEIRA

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ANÁLISE DE RISCOS -- CALDEIRAS A GÁS / ÓLEO RISCOS

CAUSAS

CONSEQUÊNCIAS

MEDIDAS DE CONTROLE ‰

VAZAMENTO DE GÁS / ÓLEO NA CASA DE CALDEIRA

FALHA:

Juntas (antes da tubulaçãodo teste de estanqueida de)

‰

RUPTURA DE:

- tubulação - válvula

PREVENTIVAS

- INSTALAR DETETORES DE GÁS - MANTER OS PARAFUSOS APERTADOS E EM BOAS CONDIÇÕES AS JUNTAS DA TUBULAÇÃO - DIFICULDADE DE - SUPERVISIONAR OBRAS / MANUTENÇÃO: - PROTEGER AS VÁLVULAS E TUBULAÇÕES RESPIRAÇÃO

CONCENTRAÇÃO DE GÁS NO AMBIENTE:

-Explosão

‰

CORRETIVAS

- INTERROMPER A OPERAÇÃO: (fechar a válvula principal da entrada de gás/óleo) - ATENDER PESSOAS FERIDAS / COM DIFICULDADE DE RESPIRAÇÃO - APERTAR PARAFUSOS. TROCAR JUNTAS PROVIDENCIAR REPAROS ANOTAR NO REGISTRO DE SEGURANÇA - SE HOUVER DANOS NA CALDEIRA, INFORMAR AO PROFISSIONAL HABILITADO E SEGUIR AS INSTRUÇÕES - INVESTIGAR AS CAUSAS - PROVIDENCIAR OS REPAROS - TESTAR A CALDEIRA

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RISCOS

ANÁLISE DE RISCOS -- CALDEIRAS A GÁS / ÓLEO CAUSAS CONSEQUÊNCIAS MEDIDAS DE CONTROLE PREVENTIVAS

SUPER AQUECIMENTO

FALTA DE ÁGUA ( falha dos eletrodos de nível ) INCRUSTAÇÃO (água com tratamento deficiente )

SOBRE CARGA ( consumo excessivo de vapor )

DANOS NA CALDEIRA

- APAGAR A CALDEIRA DRENANDO A GARRAFA DE NÍVEL - MANTER EM FUNCIONAMENTO OS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA (pressostatos, válvulas de segurança, eletrodos de nível) - CORRETO TRATAMENTO DA ÁGUA - NÃO TRABALHAR EM SOBRE CARGA

CORRETIVAS

- APAGAR O QUEIMADOR E FECHAR AS VÁLVULAS: gás, água e vapor - MANTER O VENTILADOR EM FUNCIONAMENTO - DEIXAR A CALDEIRA ESFRIAR - INFORMAR AO PROFISSIONAL HABILITADO E SEGUIR SUAS INSTRUÇÕES; - INVESTIGAR AS CAUSAS; - PROVIDENCIAR OS REPAROS; - ANOTAR NO REGISTRO DE SEGURANÇA NÃO CIRCULAR ÁGUA NA CALDEIRA (VAPORIZAÇÃO RÁPIDA E POSSIBILIDADE DE EXPLOSÃO)

A ÁGUA A 25 0C E NA PRESSÃO ATMOSFÉRICA TEM UM VOLUME ESPECÍFICO DE 10-3 M3 / Kg , MAS A 100 oC SEU VOLUME ESPECÍFICO AUMENTA PARA 1,673 M3 / Kg, LOGO, A VAPORIZAÇÃO AUMENTA EM 1673 VEZES O SEU VOLUME INICIAL. 1 litro de água = 1673 litros de vapor

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CAPÍTULO V TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS

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CAPÍTULO V - TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CALDEIRAS O tratamento de água para caldeira deve-se ao fato da água, de um modo geral, conter impurezas as quais provocam o aparecimento de crostas ou depósitos no lado da água, ocorrendo então, o super-aquecimento do metal e diminuição da eficiência na transferência de calor. Além disso, temos o efeito da corrosão causada por substâncias agressivas, também existentes na água, tais como dióxido de carbono, oxigênio, cloretos, silicatos etc. Dessa forma, a água que abastece uma caldeira deve sofrer a correção necessária para permitir que a mesma funcione sem desgaste, com o mínimo de combustível e produzindo vapor de melhor qualidade.

V.1 - Água de Alimentação - Problemas e Controle Conforme a concentração e o tipo de substâncias presentes na água e ainda conforme a pressão de trabalho na caldeira, devemos partir para um tratamento externo ou interno, ou em alguns casos ambos os tratamentos deverão ser efetuados. O tratamento externo retira as "impurezas"que causam problemas antes da água entrar na caldeira. O Tratamento Externo pode ser: - clarificação e filtração - troca iônica (abrandamento ou desmineralização) - desaeração O tratamento interno trata as "impurezas"dentro da caldeira. O Tratamento Interno, que consiste na injeção de produtos químicos, pode compreender: - redutor de dureza - álcali - dispersante - redutor de oxigênio - anti-espumante, etc.

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V.2 - Problemas Provocados pela Água de Alimentação a) Incrustações Os sólidos dissolvidos na água, devido a alta temperatura e a taxa de evaporação vão se concentrando dentro da caldeira, sofrendo ou não modificações, até ultrapassarem os limites de solubilidade, quando, então, precipitam-se aderindo à superfície metálica causando incrustações. Essas incrustações por serem isolantes térmicos, diminuem a taxa de transferência de calor, causando um super-aquecimento localizado, pois o metal naquela região fica exposto a temperatura muito elevada enfraquecendo e rompendo. Além disso, a diminuição do coeficiente de transmissão de calor através da parede dos tubos, irá ocasionar um maior consumo de combustível, pois teremos uma menor produção de vapor por Kg de óleo combustível queimado. b) Corrosão A corrosão ocorre devido ao ataque químico do metal da caldeira por determinadas substâncias agrassivas existentes na água, tais como: dióxido de carbono (CO2), oxigênio (O2) e cloro (Cl). O CO2, além de normalmente dissolvido na água, pode se originar da decomposição de carbonatos e bicarbonatos no interior da caldeira. O efeito da corrosão é o desgaste progressivo do metal, diminuindo a espessura das pardes dos tubos e provocando o rompimento. Os gases dissolvidos acompanham o vapor estendendo o efeito corrosivo às tubulaçòes e equipamentos. Em razão disso, podem entrar na caldeira, com o condensado, produtos de corrosão altamente nocivos. No caso do O2 e Cl temos corrosão localizada (pittings ou pites). Esses elementos agem em determinados pontos, aprofundando-se e provocando perfurações. c) Arrastamento É o fenômeno segundo o qual a água da caldeira é arrastada junto com o vapor. O vapor, antes de deixar a caldeira, esté encerrado em bolhas que devem romper-se, em tempo hábil, na parte superior da caldeira, libertando o vapor.

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Quando as bolhas se rompem com atraso, ou quando há excesso de formação de bolha provocado por por algum espumante, ocorre o arrastamento. As bolhas se rompem com atraso porque certas condições aumentam a resistência das mesmas, ou porque são enviadas para a linha de vapor antes do tempo e a espuma se dá porque certas substâncias a provocam. Consequência do Arrastamento 1 - depósito nas linhas de distribuições de vapor 2 - danos nas turbinas e outros equipamentos 3 - diminuição da qualidade do vapor gerado 4 - danos nos registros e válvulas 5 - efeito nocivo sobre os produtos manufaturados As Causas mais comuns de Arrastamento podem ser: Mecânicos: - nível de água alto - caldeira em sobrecarga - grandes flutuações na demanda de vapor. Químicos: - excesso de sólidos dissolvidos na água da caldeira - sólidos em suspensão em excesso - alcalinidade exagerada - presença de matéria orgânica na água - presença de óleo, graxa e detergente d) Fragilidade Cáustica É o desgaste do metal provocado pelo excesso de alcalinidade. Esse fenômeno é comum nos pontos terminais dos tubos (mandrilamento). A fragilidade cáustica ocorre quando existem condições específicas: tensão de tração e alcalinidade acima de 50.000 ppm. Essa elevada alcalinidade ocorre quando a água do gerador de vapor é concentrada por evaporação em uma fenda ou sob um depósito. A proteção habitual, nestes casos, é conseguida adicionando-se um inibidor à água do gerador de vapor. O NaNo3 é o inibidor mais freqüentemente usado, sendo adicionado em quantidade suficiente para manter a proporção correta com a concentração de NaOH na água da caldeira. As proporções recomendadas pelo "United States Bureau of Mines"são as seguintes: Pressão da Caldeira Até 250 psi (17 Kgf/cm²)

Na2NO3/NaOH 0,20 62

Até 400 psi (27 Kgf/cm²) Até 700 psi (47 Kgf/cm²)

0,25 0,40

V.3 - Controle de Incrustações e Corrosão O controle de incrustações e corrosão é feita através do tratamento adequado da água de alimentação da caldeira. V.3.1 - Tratamento Externo O tratamento externo pode compreender: - clarificação (floculação, decantação e filtração) - troca iônica - desaeração (desgaseificação) a) Clarificação A clarficação é composta de três operações: floculação, decantação e filtração. A floculação processa-se pela adição de reativos específicos à água, cuja função é aglomerar as impurezas, formando flocos os quais, por gravidade, decanta, deixando em consequência uma água clara. Os reativos que se adicionam à água são sulfato de alumínio e um álcali, dependendo da alcalinidade existente na água. Esse álcali, no caso de caldeiras, é a soda cáustica ou barrilha. Atualmente auxilia-se a floculação/decantação, por meio de poliletrólitos, que são polímeros de peso molecular elevado, solúveis em água, capazes de sofrer dissociação eletrolítica formando íons de peso molecular elevado e altamente carregados. É importante salientar que a eficiência da floculação depende do pH da água, ou seja, o estabelecimento do pH ideal é o fator de muita importância. O uso do "Jar-Test" auxilia na adoção dos melhores valores de pH e de dosagem de reativos. Após a floculação/decantação é necessária a filtração, pois, apesar da remoção por sedimentação da maioria dos flocos formados, sempre sobram partículas muito leves que precisam ser separadas. Os filtros são geralmente compostos por várias camadas de pedra, pedregulho e areia. b) Troca Iônica

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Consiste na passagem da água por um leito de resinas trocadoras de íons. Essas resinas são polieletrólitos sintéticos, insolúveis e de grande superfície, que possuem a propriedade de reagir com os íons presentes na água, trocando-os pelos seus originais. A troca iônica é feita com duas finalidades: a) abrandamento b) desmineralização O abrandamento consiste na remoção da dureza da água, ou seja, retirada dos íons cálcio e magnésio. Essas resinas são denominadas "catiônicas". A desmineralização é a remoção de todos os íons presentes na água. Na desmineralização São necessários dois tipos de resinas: catiônicas e aniônicas. As resinas catiônicas podem ser do ciclo sódico ou do ciclo hidrogênico. 2 RNa + Ca++ → R Ca + 2 Na+ 2 RH + Ca++ → R Ca + 2 H+ As resinas aniônicas reagem da seguinte forma: ROH + Cl- → RCl + OH c) Desaeração A desaeração ou desgaseificação consiste na remoção dos gases dissolvidos na água, mais comumente CO2 e O2. A desaeraçào pode ser conseguida por aquecimento da água à temperatura próxima de 100°C. V.3.2 - Tratamento Interno O tratamento interno, bem como o tratamento global a ser adotado, depende do tipo de caldeira, da pressão de trabalho e das características da água de alimentação. O Anexo I indica os limites que deverão ser obedecidos na água do interior da caldeira. Esses limites podem sofrer variações, dependendo do tipo de caldeira. Função dos produtos químicos adicionados no tratamento da água da caldeira.

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1 - Redutor de Dureza A dureza da água é causada pela presença de íons cálcio, magnésio, ferro, manganês, alumínio, zinco, cobre, etc... Em virtude da maior concentração dos íons cálcio e magnésio em relação aos demais, na prática se diz que a dureza de uma água é determinada pela concentração de íons cálcio e magnésio nela presentes. Esses íons formadores de dureza se combinam com soluções de sabão, formando sabões insolúveis na água. Diz-se que a dureza é temporária quando os sais de cálcio e magnésio se encontram na forma de bicarbonatos, os quais, pela ação do calor, decompõem-se em carbonatos, precipitando por serem muito pouco solúveis. Ca (HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 Mg (HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2 MgCO3 + H2O → Mg (OH)2 + CO2 Existem, atualmente, vários processos para retirada de dureza da água: a) Cal Sodada a Frio ou a Quente (Na2CO3/CaO) Usada para água de alta dureza, ou seja, mais de 150 ppm de CaCO3. A frio reduz a dureza para 15 a 30 ppm e a quente, até para 5 ppm. Reações que ocorrem: Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2 → CaCO3 + H2O Mg (HCO3)2 + Ca (OH)2 → Mg (OH)2 + CaCO3 + 2 H2O Mg CO3 + Ca (OH)2 → Mg (OH)2 + CaCO3 Mg SO4 + Ca (OH)2 → Mg (OH)2 + CaSO4 Ca SO4 + Na2 CO3 → CaCO3 + Na2 SO4 Mg Cl2 + Ca (OH)2 → Mg (OH)2 + CaCl2

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b) Precipitação com Fosfatos Os fosfatos usados podem ser os polifosfatos. Os polifosfatos são menos alcalinos do que os ortofosfatos, agem como seqüestrantes de cálcio e magnésio e impedem a precipitação prematura de seus fosfatos, só revertendo a ortofosfatos no interior da caldeira. Os polifosfatos agem como inibidores de desenvolvimento de cristais de CaCO3. _

2PO4 + 4 Ca++ + 2 OH → Ca3 (PO4)2 . Ca(OH)2 c) Tratamento com Quelatos Esse tratamento difere completamente do convencional, pois não precipita o cálcio e o magnésio. Forma complexos solúveis e impassíveis de ocasionarem incrustações na caldeira. Neste caso não há formação de lama. Formam complexos também o ferro, o cobre e o níquel, decorrentes da corrosão. O mais usado é o E.D.T.A., geralmente usa-se o Na4 EDTA. Esse tipo de tratamento é indicado para águas abrandadas, com dureza menor que 1 ppm em CaCO3 e caldeiras de baixa e média pressão. d) Tratamento com Polímeros É usado, também para caldeiras de baixa e média pressão. Os polímeros atuam como dispersantes de borras e inibem as incrustações, pois conferem cargas de mesma natureza a todas as partículas em suspensão; assim, as partículas se repelem, tornando-se menos passivas de sofrerem incrustações. São usados polímeros naturais como amido e carboximetilcelulose ou polímeros sintéticos como poliacrilatos. e) Tratamento Conjugado Nesse tratamento utiliza-se o efeito conjugado do quelato + polímero ou fosfato + polímero. Também é utilizado para caldeiras de baixa e média pressão e o pH deve estar ajustado na faixa de 10,0 a 11,0.

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2 - Álcali O álcali é usado na água de alimentação da caldeira para corrigir o pH para a faixa adequada, ou seja, entre 10,0 a 11,0. O álcali normalmente usado é a soda cáustica (NaOH). 3 - Redutor de Oxigênio O oxigênio pode ser encontrado na água, à temperatura ambiente, em concentração até 8 ppm. É um elemento de alto potencial de corrosão, despolarizante de áreas catódicas, destrói as películas protetoras dos metais, acelera a corrosão nas linhas de vapor e condensado, assim como o tanque de cobre e suas ligas nos condensadores e rotores de bombas. A remoção química do oxigênio pode ser feita utilizando-se substâncias redutoras. a) Sulfito de Sódio Catalizado (Na2SO3) 2 Na2SO3 + O2 → 2 NaSO4 = = É usado em caldeiras que trabalham com pressão de até 44 Kgf/cm2, pois, agindo com o oxigênio, forma Na2SO4 que aumenta a quantidade de sólidos na caldeira. Além disso, por decomposição térmica, Libera SO2 e H2S que aumentam a acidez do condensado, produzindo corrosão. b) Hidrazida (N2H4) É um composto líquido que, reagindo com o oxigênio, forma H2O e N2 não aumentando os sólidos dissolvidos na caldeira. N2 H4 + O2 → N2 + 2 H 2 O Sendo um composto líquido e volátil, possui várias vantagens sobre o sulfito, sendo a maior delas a manutenção do poder redutor por todo o ciclo. Devemos ter cuidado no uso da hidrazina para não causar corrosão ao invés de evitá-la. Para caldeiras entre 800 a 3.000 psi (54 a 200 Kgf/cm2), usa-se de 0,01 a 0,02 ppm de N2H4. Em caldeiras de pressões menores que 800 psi, usa-se 0,05 ppm de N2H4. Quando dosado em excesso, pode se decompor em amônia, que poderá causar corrosão. 2N2H4 → 4 NH3 + N2

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4 - Neutralizantes do Vapor Os neutralizantes do vapor são usados devido à formação de CO2, desprendido da caldeira pela decomposição de bicarbonatos e carbonatos. O CO2 reage com o vapor condensado dando ácido carbônico, que causa corrosão. CO2 + H2O → H2 CO3 O combate ao CO2 é feito usando-se amidas neutralizadoras, as quais volatizando junto com o vapor, neutralizam o ácido carbônico nele formado. C6H11NH2 + CO2 + H2 → C6H11NH3CO3 C4H9NO + CO2 + H20 → C4H10NOHCO3 Descarga da Caldeira A evaporação da água provoca a concentração dos sais dissolvidos e a formação de lama no interior da caldeira. Assim sendo, são necessários descargas periódicas para haver a "desconcentração" e manter-se os sólidos e sais dissolvidos dentro dos limites compatíveis com a pressão de trabalho da caldeira, conforme mostra o Anexo 1 - Limites a Serem Obedecidos Para a Água no Interior da Caldeira. A descarga da caldeira é função do ciclo de concentração, o qual representa o limite máximo de concentração permitida no interior da caldeira, tomando-se como referência a concentração de cloretos (Cl-). (cloretos) caldeira ciclo de concentração = ---------------------------(cloretos) alimentação 1 % de purga (descarga) = -------------------------------- x 100 ciclo de concentração

Consideremos o exemplo a seguir: - cloretos medidos na água de descarga da caldeira: 100 ppm - cloretos medidos na água de alimentação: 10 ppm

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100 . ciclo de concentração = ------- = 10 10

1 . % de purga (descarga) = ------ x 100 = 10% 10

- deve ser descarregado 10% do volume de água de alimentação (litros por hora).

V.4 - Limpeza dos Sistemas de Geração de Vapor A limpeza de sistemas de geração de vapor se torna necessária quando a caldeira for operar pela primeira vez e periodicamente, quando o tratamento for mal conduzido ou não existir. A limpeza de caldeiras novas ou após a reforma é necessária para a eliminação de óleos e graxas no interior das tubulações e nos tambores. Sabemos que a formação de crostas ou depósitos no lado da água poderá causar o super-aquecimento do metal e atuar como isolante, diminuindo a eficiência na taxa de transferência do calor, além de acarretar numerosos danos, tais como: abaulamento em tubos ("laranja"), podendo resultar em ruptura, mudança de estrutura do material, diminuindo a resistência, envergamento de tubos, etc... Limpeza de Caldeiras A limpeza de caldeiras pode ser executada por três processos: manual, mecânica e química. Limpeza Manual A limpeza manual é feita removendo-se todas as portas de visita e em seguida lavando-se os tubos com jatos de água sob alta pressão. Este processo remove lama e depósitos moles, mas não remove incrustações duras e não atinge a área da caldeira.

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Limpeza Mecânica Este tipo de limpeza é executada em caldeiras aquotubulares, normalmente, utilizando-se escovas de aço ligadas a um cabo flexível. A limpeza é feita através de cada tubo e tem como inconveniente não atingir tubos com ângulos retos e não remover incrustações mais duras. Limpeza Química A limpeza química é realizada utilizando-se soluções de produtos químicos, que variam de acordo com a natureza química das incrustações. Existem muitas formas e processos de limpeza química de caldeiras. A forma mais segura de se efetuar a limpeza química de uma caldeira é escolhendo-se uma assistência técnica de tradição no mercado. Limpeza Química de Caldeiras Novas ou Reformadas As empresas que trabalham na área de tratamento de água de caldeiras, possuem produtos com formulações adequadas para este tipo de limpeza, ou seja, eliminação de óleos e graxas no interior da tubulação e nos tambores. Outros produtos utilizados são: Na3PO4 e Na2CO3. O primeiro na proporção de 5,1 Kg/1.000 l de H2O e o segundo na proporção de 9,1 Kg/1.000 l de H2O. Seqüência de Lavagem utilizando-se os produtos acima 1) encher a caldeira com água limpa sem que o nível atinja a "entrada do homem" (man hole) do tambor superior. 2) introduzir o produto previamente dissolvido através do "man hole". 3) fechar o "man hole" e elevar o nível de água até o meio do visor. 4) manter o fogo baixo para elevar a pressão até aproximadamente 10 psi (0,7 Kgf/cm2), com a válvula de escape um pouco aberta para expelir o ar do sistema. 5) fechar a válvula e elevar a pressão até 50 psi (3,5 Kgf/cm2) mantendo-se por três horas com fogo reduzido. O vapor gerado pode ser descarregado para a atmosfera compensando o nível com água limpa. Periodicamente executar descargas para ajudar à circulação. 6) diminuir o fogo lentamente até apagar. 7) quando a pressão atingir 20 psi (1,3 Kgf/cm2), descarregar a caldeira. 8) encher a caldeira com água limpa até o nível de operação e descarregar, novamente para a remoção de borra eventualmente formada no interior do equipamento.

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Utilizando-se produtos de empresas que dão assistência técnica nessa área, proceder a limpeza química conforme procedimentos por elas recomendados. A assistência técnica completa durante todo o processo de limpeza química deverá ser exigida.

IMPORTANTE Quando as caldeiras necessitarem ficar fora de operação por muito tempo, é de toda conveniência mantê-las cheias com inibidores para evitar corrosão nas superfícies internas.

V.5 – Hibernação / Proteção nas paradas Muitas empresas dispõem de uma caldeira funcionando e outra na reserva. As caldeiras, quando permanecem paradas estão sujeitas a corrosão pela ação do oxigênio. A corrosão se inicia após a despressurização e o resfriamento da caldeira. Quando a caldeira é retirada de operação e esfriada, é recomendado que o período de parada deva ser, no mínimo, de 01 (um) mês, para que não ocorra desperdício de água e produtos químicos de tratamento e no máximo de 06 (seis) meses, para que não haja a necessidade de inspeção extraordinária de segurança (sub-ítem 13.5.9 da NR-13).

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Técnica de Proteção Durante o período de parada da caldeira, utiliza-se, simultaneamente, para sua proteção: Æ Retirada de oxigênio através de produtos químicos (no caso, sulfito de sódio); Æ Manutenção de pH elevado através da adição de agentes alcalinizantes. A caldeira deverá ser enchida completamente com água aquecida, até tranbrdar pelo respiro. O pH deve ser ajustado entre 10,5 e 11,0. O teor mínimo de sulfito de sódio de ser de 100 ppm. Manter a caldeira hermeticamente fechada para evitar a entrada de ar. Para garantir a eficácia do processo, deverá ser feito o controle semanal, retirando-se uma amostra através da garrafa de nível da caldeira e verificando-se a concentração de sulfito de sódio. A empresa responsável pelo tratamento de água deverá dar o suporte técnico aos operadores da caldeira, para a hibernação. No retorno da caldeira à operação, basta baixar o volume da água até o nível mínimo de funcionamento e acender normalmente o equipamento, obedecendo as instruções para o aquecimento lento e gradual. Proceder normalmente a dosagem de produtos químicos para o tratamento da água.

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CAPÍTULO VI

MANUTENÇÃO DE CALDEIRAS

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CAPÍTULO VI - MANUTENÇÃO DE CALDEIRAS A manutenção criteriosa e cuidadosa, tanto preventiva como corretiva, constitui favor vital para a segurança e durabilidade da caldeira. A rotina de manutenção deve sempre seguir as recomendações dos fabricantes dos equipamentos. A seguir forneceremos algumas sugestões quanto a inspeção, manutenção preventiva, bem como uma análise da carta de avarias. VI.1 – Inspeção e Manutenção Preventiva 1 - Tubulação - Limpeza a cada 2 meses (Regime integral de trabalho) - verificar as incrustações - verificar se há vazamentos (choro nos tubos) - verificar o fusível térmico - verificar os pontos de corrosão:Pittings, alvéolos - verificar a existência de trincas - verificar se há abaulamento 2 - Alvenaria - observar espessuras (desgastes) - observar rachaduras 3 - Queimador - verificar vazamentos no circuito - limpeza diária do atomizador (imersão) - limpeza de filtros (diária) 4 - Ventilador - limpeza mensal - verificação de correias - lubrificação semanal de mancal - observar ruídos quando em operação 5 - Bombas - lubrificação de graxeiras (semanal) - observar ruídos e aquecimento (rolamento)

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- observar prensa-gaxetas 6 - Instrumentação - foto-célula (limpeza periódica) - eletrodos de ignição (abertura, estado da porcelana) - medidor de nível (limpeza dos eletrodos) - solenóides (bobinas) - limpeza - pressostatos (regulagem)

7 - Válvulas - vazamentos

8 - Chaves Magnéticas/Motores - limpeza - lubrificação

9 - Válvulas de Segurança - verificar regulagem (disparo e fechamento) - no caso de troca de molas consultar o fabricante

VI.2 - CARTA DE AVARIAS 1 - Falha na ignição 1. transformador desalimentado 2. terminais de alta tensão quebrados ou com passagem para a terra 3. eletrodos de alta tensão com o isolamento rachado 4. depósitos de carvão nos isoladores ou eletrodos 5. posicionamento incorreto dos eletrodos 6. mau funcionamento dos cames de controle 7. cabos de ligação com defeito 8. válvula solenóide ou válvula de ar que não se abriram 9. água no óleo 10. bico do queimador sujo ou entupido

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2 - Falha na chama 1. vidro da célula foto-elétrica sujo 2. temperatura ambiente muito alta 3. válvula da célula foto-elétrica em mau estado 4. ligações elétricas soltas 5. células avariadas 6. válvulas eletrônicas em mau estado no circuito de proteção 7. acabou o óleo ou então há água no óleo 8. pulverizador entupido 9. rede de óleo ou filtros entupidos 10. correia de acionamento da bomba partida 11. mola do regulador de pressão quebrada 12. válvula solenóide sem alimentação

3 - O queimador faz fumaça ou funciona pulsativamente 1. pulverizador sujo 2. pressão excessiva na rede de retorno de óleo 3. maçarico fora de posição 4. pouco ar para a combustão 5. pressão de óleo baixa 6. alavancas de controle do queimador em posição incorreta de ajustagem 7. regulagem incorreta do ar primário 8. tensão baixa (equipamentos de corrente contínua) 9. tensão variável 10. presença de água no óleo combustível

4 - A bomba de óleo não debita 1. vazamento na rede de aspiração 2. quantidade de óleo insuficiente no tanque 3. filtros sujos 4. bomba com desgaste excessivo 5. ajustagem da válvula de escape da bomba mal feito 6. engaxetamento de bomba com defeito 7. selo da bomba vazando

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5 - O ventilador não debita 1. a correia de acionamento está deslizando 2. polias de acinamento frouxas 3. desalinhamento 4. palhetas dos ventiladores sujas 5. restrição na aspiração do ventilador 6. mancais do ventilador avariados 7. eixo empenado ou quebrado 8. tela de aspiração suja 9. tensão de alimentação insuficiente para o motor (corrente contínua)

6 - A bomba de alimentação não debita 1. filtro de aspiração sujo 2. temperatura de água muito alta 3. vazamento na rede de aspiração 4. grande vazamento no engaxetamento da bomba 5. rede de aspiração entupida 6. altura de carga excessiva 7. acoplamento de acionamento deslizando ou quebrado 8. rotor da bomba encravado 9. contatos do relé de nível de água sujos (somente no controle de eletrodos) 10. relé de tempo da bomba em mau estado 11. eletrodos com passagem para a terra 12. bolha de vapor no bomba 13. suprimento de água insuficiente 14. rotação invertida 15. rotor gasto 16. manômetro indicador de pressão de água com defeito

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BIBLIOGRAFIA Livros I. Shetes - Heat Engineering Lorenzi, Otto de - Combustion Engineering Lima, Léo da Rocha - Elementos básicos de Engenharia Química Pera, Hildo - Geradores de Vapor de Água W. H. Severus, H.E. Degler La Produccíon de Energia Mediante el Vapor de Água, el Aire J.C. Miles y los gases Manuais - Manual de Operação e Manutenção da ATA - Economia de Combustíveis - Petrobras - Combustão e Combustíveis Industriais - Esso - Manual Shell de combustão - Curso de Informação sobre combustíveis e combustão - IBP - Curso de Operação, controle e Manutenção de Caldeiras – Engo José Luiz de Araújo - Manuais sobre analisadores de gases - Anotações pessoais.

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ANEXOS

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ANEXO 1 LIMITES A SEREM OBEDECIDOS PARA A ÁGUA NO INTERIOR DA CALDEIRA

pH Dureza Alcalinidade a fenolftaleína Alcalinidade ao Metil Orange (C/CaCO3) Alc. Hidróxida (C/CaCO3) Cloretos (C/Cl-) Fosfatos *(C/PO4) Sílica (C/SiO2) Sulfitos (C/SO3) Sólidos dissolvidos (ppm) Sólidos em suspensão (ppm) Hidrazina (ppm) pH do condensado

até 13 Kgf/cm2 10,5 - 11,5 0

13,1-20 11,0 0

20,1-30 11,0 0

30,1-40 10,5 0

40,1-50 10,5 0

50,1-60 10,0 0

-

-

-

-

-

-

350 - 500

< 700

< 600

< 500

< 400

< 300

150 - 300

150 -250

100 - 150

80 - 120

80 - 120

80 - 100

< 250

< 200

30 - 50

30 - 50

< 250

< 200

20 - 50

20 - 50

20 - 40

20 - 40

-

-

< 3000

< 2500

< 2000

< 1500

< 1200

< 1000

< 300

< 250

< 200

< 100

< 50

< 20

0,1 - 0,2

0,1 - 0,2

0,1 - 0,2

0,1 - 0,2

0,1 – 0,2

0,1 - 0,2

7,2 - 7,8

7,2 - 7,8

7,2 - 7,8

7,2 - 7,8

7,2 – 7,8

7,2 - 7,8

H2O Desmineralizada 30 - 50

20 - 50

20 - 40

15 - 30

H2O Desmineralizada

* No tratamento com quelatos, este valor é nulo.

ANEXO 2

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LEGISLAÇÃO DE SEGURANÇA E MEDICINA DO TRABALHO I - CONSTITUCIONAL Art. 165, Inciso IX II - LEGAL Lei 6514/77 de 22-12-77 - Dá nova redação ao Cap. V - Título II - da CLT III - NORMATIVA Portaria Ministério do Trabalho no 3214/78 de 08-06-78, aprova as "Normas Regulamentadoras de Segurança e Medicina do Trabalho" NR 1 NR 2 NR 3 NR 4 NR 5 NR 6 NR 7 NR 8 NR 9 NR 10 NR 11 NR 12 NR 13 NR 14 NR 15 NR 16 NR 17 NR 18 NR 19 NR 20 NR 21 NR 22 NR 23 NR 24 NR 25 NR 26 NR 27 NR 28 NR 29 NR 30 NR 31 NR 32 NR 33

- Disposições Gerais - Inspeção Prévia - Embargo ou Interdição - Serviço Especializado em Engenharia de Segurança e em Medicina do Trabalho - Comissão Interna de Prevenção de Acidentes – CIPA - Equipamento de Proteção Individual – EPI - Exame Médico - Edificações - Riscos Ambientais - Instalações e Serviços em Eletricidade - Transporte, Movimentação, Armazenagem e Manuseio de Materiais - Máquinas e Equipamentos - Caldeiras e Vasos de Pressão - Fornos - Atividades e Operações Insalubres - Atividades e Operações Perigosas - Ergonomia - Obras de Construção, Demolição e Reparos - Explosivos - Líquidos Combustíveis e Inflamáveis - Trabalho a Céu Aberto - Trabalhos Subterrâneos - Proteção Contra Incêndios - Condições Sanitárias e de Conforto nos Locais de Trabalho - Resíduos Industriais - Sinalização de Segurança - Registro de Profissionais no Ministério do Trabalho - Fiscalização e Penalidades - Segurança e Saúde no Trabalho Portuário - Segurança e Saúde no Trabalho Aquaviário - Segurança e Saúde no Trabalho na Agricultura, Pecuária ... - Segurança e Saúde no Trabalho em Serviços de Saúde - Segurança e Saúde no Trabalho em Espaços Confinados

ANEXO 3 NORMA REGULAMENTADORA No 13 (NR-13)

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CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO APROVADA PELA PORTARIA No 23 DE 26/04/95 DA SECRETARIA DE SEGURANÇA E SAÚDE NO TRABALHO – SSST DO MTb. 13.1. Caldeira a vapor - Disposição Gerais 13.1.1. Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo. 13.1.2. Para efeito desta NR, considera-se “Profissional Habilitado” aquele que tem competência legal para o exercício da profissão de engenheiro nas atividades referentes a projetos de construção, acompanhamento de operação e manutenção, inspeção e supervisão de inspetor de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a regulamentação profissional vigente no País. 13.1.3. Pressão Máxima de trabalho Permitida - PMTP ou Pressão Máxima de Trabalho Admissível - PMTA é o maior valor de pressão compatível com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais. 13.1.4. Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens: a) válvula de segurança com pressão de abertura ajustada em valor igual ou inferior à PMTA; b) instrumento que indique a pressão do vapor acumulado; c) injetor ou outro meio de alimentação de água, independente do sistema principal, em caldeiras a combustível sólido; d) sistema de drenagem rápida de água, em caldeiras de recuperação de álcalis; e) sistema de indicação para controle do nível de água ou outro sistema que evite o superaquecimento por alimentação deficiente. 13.1.5. Toda caldeira deve ter afixada em seu corpo, em local de fácil acesso e bem visível, placa de identificação indelével com, no mínimo, as seguintes informações: a) fabricante; b) número de ordem dado pelo fabricante da caldeira; c) ano de fabricação; d) pressão máxima de trabalho admissível; e) pressão de teste hidrostático; f) capacidade de produção de vapor; g) área da superfície de aquecimento; h) código de projeto e ano de edição.

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13.1.5.1. Além da placa de identificação devem constar, em local visível, a categoria de caldeira, conforme definida no subitem 13.1.9 desta NR, e seu número ou código de identificação. 13.1.6. Toda caldeira deve possuir no estabelecimento onde estiver instalada, a seguinte documentação, devidamente atualizada: a) “Prontuário da Caldeira”, contendo as seguintes informações: - códigos de projeto e ano de edição; - especificação dos materiais; - procedimentos utilizados na fabricação, montagem, inspeção final e determinação da PMTA; - conjunto de desenhos e demais dados necessários para o monitoramento da vida útil da caldeira; - características funcionais; - dados dos dispositivos de segurança; - ano de fabricação; - categoria da caldeira. b) “Registro de Segurança”, em conformidade com o subitem 13.1.7; c) “Projeto de Instalação”, em conformidade com item 13.2; d) “Projeto de Alteração ou Reparo”, em conformidade com os subitens 13.4.2 e 13.4.3; e) “Relatórios de Inspeção”, em conformidade com os subitens 13.5.12 e 13.5.13 13.1.6.1. Quando inexistente ou extraviado, o “Prontuário da Caldeira” deve ser reconstruído pelo proprietário, com responsabilidade técnica do fabricante ou de “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, sendo imprescindível a reconstituição das características funcionais, dos dados dos dispositivos de segurança e dos procedimentos para determinação da PMTA. 13.1.6.2. Quando a caldeira for vendida ou transferida de estabelecimento, os documentos mencionados nas alíneas “a”, “d” e “e” do subitem 13.1.6 devem acompanhá-la. 13.1.7. O “Registro de Segurança” deve ser constituído de livro próprio, com páginas numeradas, ou outro sistema equivalente onde serão registradas: a) todas as ocorrências importantes capazes de influir nas condições de segurança da caldeira; b) as ocorrências de inspeções de segurança periódicas e extraordinárias, devendo constar o nome legível e assinatura de “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, e de operador de caldeira presente na ocasião da inspeção.

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13.1.7.1. Caso a caldeira venha a ser considerada inadequada para uso, o “Registro de Segurança” deve conter tal informação e receber encerramento formal. 13.1.8. A documentação referida no subitem 13.1.6 deve estar sempre à disposição para consulta dos operadores, do pessoal de manutenção, de inspeção e das representações dos trabalhadores e do empregador na Comissão Interna de Prevenção de Acidentes - CIPA, devendo o proprietário assegurar a essa documentação. 13.1.9. Para os propósitos desta NR, as caldeiras são classificadas em 3 categorias conforme segue: a) caldeiras da categoria “A” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou superior a 1960 kPa (19,98 Kgf/cm2); b) caldeiras da categoria “C” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou inferior a 588 kPa (5,99 Kgf/cm2) e o volume interno é igual ou inferior a 100 litros; c) caldeiras da categoria “B” são todas as caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores. 13.2. Instalação de Caldeiras a Vapor 13.2.1. A autoria do “Projeto de Instalação” de caldeiras a vapor, no que concerne ao atendimento desta NR, é de responsabilidade de “Profissional Habilitado”, conforme citado no subitem 13.1.2, e deve obedecer os aspectos de segurança, saúde e meio ambiente previsto nas Normas Regulamentadoras, convenções e disposições legais aplicáveis. 13.2.2. As caldeiras de qualquer estabelecimento devem ser instaladas em “Cada de Caldeiras” ou em local específico para tal fim, denominado “Área de Caldeiras”. 13.2.3. Quando a caldeira for instalada em ambiente aberto, a “Área de Caldeiras” deve satisfazer os seguintes requisitos: a) estar afastada de, no mínimo 3 (três) metros de: - outras instalações do estabelecimento; - de depósitos de combustíveis, excetuando-se reservatórios para partida com até 2.000 (dois mil) litros de capacidade; - do limite de propriedade de terceiros; - do limite com as vias públicas. b) dispor de pelo menos 2 (duas) saídas amplas, permanentemente desobstruídas e dispostas em direções distintas; c) dispor de acesso fácil e seguro, necessário à operação e à manutenção da caldeira, sendo que, para guarda-corpos vazados, os vãos devem ter dimensões que impeçam a queda de pessoas;

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d) ter sistemas de captação e lançamento dos gases e material particulado, provenientes da combustão, para fora da área de operação, atendendo às normas ambientais vigentes; e) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes; f) ter sistema de iluminação de emergência caso operar a noite. 13.2.4. Quando a caldeira estiver instalada em ambiente confinado, a “Casa de Caldeiras” deve satisfazer os seguintes requisitos: a) constituir prédio separado, construído de material resistente ao fogo, podendo ter apenas uma parede adjacente à outras instalações do estabelecimento, porém com as outras paredes afastadas de, no mínimo 3 (três) metros de outras instalações,do limite de propriedade de terceiros, do limite com as vias públicas e de depósitos de combustível, excetuando-se reservatórios para partida com até 2000 (dois mil) litros de capacidade; b) dispor de pelo menos, 2 (duas) saídas amplas, permanentemente desobstruídas e dispostas em direções distintas; c) dispor de ventilação permanente com entradas de ar que não possam ser bloqueadas; d) dispor de sensor para detecção de vazamento de gás quando se tratar de caldeira a combustível gasoso; e) não ser utilizada para qualquer outra finalidade; f) dispor de acesso fácil e seguro, necessário à operação e à manutenção de caldeira, sendo que, para guarda-corpos vazados, os vãos devem ter dimensões que impeçam a queda de pessoas; g) ter sistemas de captação e lançamento dos gases e material particulado, provenientes da combustão, para fora da área de operação, atendendo às normas ambientais vigentes; h) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes e possuir sistemas de iluminação de emergência. 13.2.5. Constituir risco grave e iminente o não atendimento aos seguintes requisitos: a) para todas caldeiras instaladas em aberto, as alíneas “b”, “d” e “e” do subitem 13.2.3 desta NR; b) para as caldeiras da categoria “A” instaladas em ambientes confinados, as alíneas “a”, “b”, “c”, “d”, “e”, “g” e “h” do subitem 13.2.4 desta NR; c) para caldeira das categorias “B” e “C” instaladas em ambientes confinados, as alíneas “b”, “c”, “d”, “e”, “g” e “h” do subitem 13.2.4 desta NR. 13.2.6 Quando o estabelecimento não puder atender ao disposto nos subitens 13.2.3 ou 13.2.4 deverá ser elaborado “Projeto Alternativo de Instalação”, com medidas complementares de segurança que permitam a atenuação dos riscos.

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13.2.6.1. O “Projeto Alternativo de Instalação” deve ser apresentado pelo proprietário da cadeira para obtenção de acordo com a representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento. 13.2.6.2. Quando não houver acordo, conforme previsto no subitem 13.2.6.1, a intermediação do órgão regional do MTb, poderá ser solicitada por qualquer uma das partes e, persistindo o impasse, a decisão caberá a esse órgão. 13.2.7. As caldeiras classificadas na categoria “A” deverão possuir painel de instrumentos instalados em sala de controle, construída segundo o que estabelecem as Normas Regulamentadoras aplicáveis.

13.3. Segurança na Operação de Caldeiras 13.3.1. Toda caldeira deve possuir “Manual de Operação” atualizado, em língua portuguesa, em local de fácil acesso aos operadores, contendo no mínimo: a) procedimento de partidas e paradas; b) procedimentos e parâmetros operacionais de rotina; c) procedimentos para situações de emergência; d) procedimentos gerais de segurança, saúde e de preservação do meio ambiente. 13.3.2. Os instrumentos e controles de caldeira devem ser mantidos calibrados e em boas condições operacionais, constituindo condição de risco grave e iminente o emprego de artifícios que neutralizem sistemas de controle e segurança da caldeira. 13.3.3. A qualidade da água deve ser controlada e tratamentos devem ser implementados, quando necessários, para compatibilizar suas propriedades físico-químicas com os parâmetros de operação da caldeira. 13.3.4. Toda caldeira a vapor deve estar obrigatoriamente sob operação e controle de operador de caldeira. 13.3.5. Para efeito desta NR será considerado operador de caldeira aquele que satisfazer pelo menos uma das seguintes condições: a) possuir certificado de “Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras” e comprovação de estágio prático conforme subitem 13.3.9; b) possui certificado de “Treinamento de Segurança para Operação de Caldeiras” previsto na NR-13 aprovada pela portaria 02/84 de 08/05/84; c) possuir comprovação de pelo menos 3 (três) anos de experiência nessa atividade, até 8 de maio de 1984. 13.3.6. O pré-requisito mínimo para participação, como aluno, no “Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras” e atestado de conclusão 1o grau.

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13.3.7. O “Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras” deve obrigatoriamente: a) ser supervisionado tecnicamente por “Profissional Habilitado” citado no subitem 13.1.2; b) ser ministrado por profissionais capacitados para esse fim; c) obedecer no mínimo, ao currículo proposto no Anexo I-A desta NR. 13.3.8. Os responsáveis pela promoção do “Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras” estarão sujeitos ao impedimento de ministrar novos cursos, bem como a outras sanções legais cabíveis, no caso de inobservância do disposto no subitem 13.3.7. 13.3.9. Todo operador de caldeira deve cumprir um estágio prático, supervisionado, na operação da própria caldeira que irá operar, com duração mínima de: a) caldeiras categoria “A”: 80 (oitenta) horas; b) caldeiras categoria “B”: 60 (sessenta) horas; c) caldeiras categoria “C”: 40 (quarenta) horas. 13.3.10. O estabelecimento onde for realizado o estágio prático supervisionado, deve informar previamente à representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento: a) período de realização do estágio; b) entidade, empresa ou profissional responsável pelo “Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras”; c) relação dos participantes do estágio. 13.3.11. A reciclagem de operadores deve ser permanente, por meio de constantes informações das condições físicas e operacionais dos equipamentos, atualização técnica, informações de segurança, participação em cursos, palestras e eventos pertinentes. 13.3.12. Constitui condições de risco grave e iminente a operação de qualquer caldeira em condições diferentes das previstas no projeto original, sem que: a) seja reprojetada levando em consideração todas as variáveis envolvidas na nova condição de operação; b) sejam adotadas todos os procedimentos de segurança decorrentes de sua nova classificação no que se refere a instalação, operação, manutenção e inspeção. 13.4. Segurança na Manutenção de Caldeiras 13.4.1. Todos os reparos ou alterações em caldeiras devem respeitar o respectivo código do projeto de construção e as prescrições do fabricante no que se refere a:

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a) materiais; b) procedimentos de execução; c) procedimentos de controle de qualidade; d) qualificação e certificação de pessoal. 13.4.1.1. Quando não for conhecido o código do projeto de construção, deve ser respeitada a concepção original da caldeira, com procedimento de controle do maior rigor prescritos nos códigos pertinentes. 13.4.1.2. Nas caldeiras de categorias “A” e “B”, a critério do “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, podem ser utilizadas tecnologias de cálculo ou procedimentos mais avançados, em substituição aos previstos pelos códigos de projetos. 13.4.2. “Projetos de Alteração ou Reparo” devem ser concebidos previamente nas seguintes situações: a) sempre que as condições de projeto forem modificadas; b) sempre que forem realizados reparos que possam comprometer a segurança. 13.4.3. O “Projeto de Alteração ou Reparo” deve: a) ser concebido ou aprovado por “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2; b) determinar materiais, procedimentos de execução, controle de qualidade e de pessoal. 13.4.4. Todas as intervenções que exijam mandrilamento ou soldagem em partes que operem sob pressão devem ser seguidas de teste hidrostático, com características, definidas pelo “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2. 13.4.5. Os sistemas de controle e segurança da caldeira devem ser submetidos a manutenção preventiva ou preditiva. 13.5. Inspeção de Segurança de Caldeiras 13.5.1. As caldeiras devem ser submetidas a inspeções de segurança inicial, periódica e extraordinária sendo considerado condição de risco grave e iminente o não atendimentos aos prazos estabelecidos nesta NR. 13.5.2. A inspeção de segurança inicial deve ser feita em caldeiras novas, antes da entrada em funcionamento, no local de operação, devendo compreender exame interno e externo teste hidrostático e de acumulação. 13.5.3. A inspeção de segurança periódica, constituída por exame interno e externo, deve ser executada nos seguintes prazos máximo: 88

a) 12 (doze) meses para caldeiras das categorias “A”, “B” e “C”; b) 12 (doze) meses para caldeira de recuperação de álcalis de qualquer categoria; c) 24 (vinte e quatro) meses para caldeiras da categoria “A”,desde que aos 12 (doze) meses sejam testadas as pressões de abertura das válvulas de segurança; d) 40 (quarenta) meses para caldeiras especiais conforme definido no item 13.5.5. 13.5.4. Estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos”, conforme estabelecido no Anexo II, podem estender os períodos entre inspeções de segurança respeitando os seguintes prazos máximos: a) 18 (dezoito) meses para caldeiras das categorias “B”e “C”; b) 30 (trinta) meses para caldeiras da categoria “A”. 13.5.5. As caldeiras que operam de forma contínua e que utilizam gases ou resíduos das unidades de processo, como combustível principal para aproveitamento de calor ou para fins de controle ambiental, podem ser consideradas especiais quando todas as condições forem satisfeitas: a) estiverem instaladas em estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos” citado no Anexo II; b) tenham testados a cada 12 (doze) meses o sistema de intertravamento e a pressão de abertura de cada válvula de segurança; c) não apresentem variações inesperadas na temperatura de saída dos gases e de vapor, durante a operação: d) exista análise e controle periódico da qualidade da água; e) exista controle de deterioração dos materiais que compõem as principais partes da caldeira; f) seja homologada como classe especial mediante: - acordo entre a representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento e o empregador; - intermediação do órgão regional do MTb, solicitada por qualquer uma das partes, quando não houver acordo; - decisão do órgão regional do MTb quando, persistir o impasse.

13.5.6. Ao completar 25 (vinte e cinco) anos de uso, na sua inspeção subseqüente, as caldeiras devem ser submetidas a rigorosa avaliação de integridade para determinar a sua vida remanescente e novos prazos máximos para inspeção, caso ainda estejam em condições de uso.

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13.5.6.1. Nos estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos” citado no anexo II, o limite de 25 (vinte cinco) anos pode ser alterado em função do acompanhamento das condições da caldeira, efetuando pelo referido órgão. 13.5.7. As válvulas de segurança instaladas em caldeiras devem ser inspecionadas periodicamente conforme segue: a) pelo menos uma vez por mês, mediante acionamento manual da alavanca, em operação, para caldeiras das categorias “B” e “C”; b) desmontado, inspecionando e testando, em bancada, as válvulas flangeadas e, no campo, as válvulas soldadas, recalibrando-as numa freqüência compatível coma experiência operacional da mesma, porém respeitando-se como limite máximo o período de inspeção estabelecido no subitem 13.5.4, se aplicável, para caldeira de categorias “A” e “B”. 13.5.8. Adicionalmente aos testes prescritos no subitem 13.5.7 as válvulas de segurança instaladas em caldeiras deverão ser submetidas a testes de acumulação, nas seguintes oportunidades: a) na inspeção inicial da caldeira; b) quando forem modificadas ou tiverem sofrido reformas significativas; c) quando houver modificação nos parâmetros operacionais da caldeira ou variação na PMTA; d) quando houver modificação na sua tubulação de admissão ou descarga. 13.5.9. A inspeção de segurança extraordinária deve ser feita nas seguintes oportunidades: a) sempre que a caldeira for danificada por acidente ou outra ocorrência capaz de comprometer sua segurança; b) quando a caldeira for submetida a alteração ou reparo importante capaz de alterar suas condições de segurança; c) antes da caldeira ser recolocada em funcionamento, quando permanecer inativa por mais de 6 (seis) meses; d) quando houver mudança da local de instalação da caldeira. 13.5.10. A inspeção de segurança deve ser realizada por “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, ou por “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos”, citado no Anexo II. 13.5.11. Inspecionada a caldeira, deve ser emitido “Relatório de Inspeção”, que passa a fazer parte da sua documentação. 13.5.12. Uma cópia do “Relatório de Inspeção” deve ser encaminhada pelo “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, num prazo máximo de 30 90

(trinta) dias a contar do término da inspeção, à representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento. 13.5.13. O “Relatório de Inspeção” mencionado no subitem 13.5.11, deve conter no mínimo: a) dados constantes na placa de identificação da caldeira; b) categoria da caldeira; c) tipo de caldeira; d) tipo de inspeção executada; e) data de início e término da inspeção; f) descrições das inspeções e testes executados; g) resultados das inspeções e providências; h) relações dos itens desta NR ou de outras exigências legais que não estão sendo atendidas; i) conclusões; j) recomendações e providências necessárias; k) data prevista para nova inspeção da caldeira; l) nome legível, assinatura e número do registro no conselho profissional do “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, e nome legível e assinatura de técnicos que participam da inspeção. 13.5.14. Sempre que os resultados da inspeção determinarem alterações dos dados da placa de identificação, a mesma deve ser atualizada. 13.6. Vasos de Pressão - Disposições Gerais 13.6.1. Vasos de pressão são equipamentos que contêm fluídos sob pressão interna ou externa. 13.6.1.1. O campo de aplicação desta NR, no que se refere a vasos de pressão, está definido no Anexo III. 13.6.1.2. Os vasos de pressão abrangidos por esta NR estão classificados em categorias de acordo com Anexo IV.

13.6.2. Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens: a) válvula ou outro dispositivo de segurança com pressão de abertura ajustada na PMTA, instalada diretamente no vaso ou no sistema que inclui; b) dispositivo de segurança contra bloqueio inadivertido da válvula quando esta não estiver instalada diretamente no vaso; c) instrumento que indique a pressão de operação. 91

13.6.3. Todo vaso de pressão deve ter afixado em seu corpo, em local de fácil acesso e bem visível, placa de identificação indelével com, no mínimo, as seguintes informações: a) fabricante; b) número de identificação; c) ano de fabricação; d) pressão máxima de trabalho admissível; e) pressão de teste hidrostático; f) código de projeto e ano de edição. 13.6.3.1. Além da placa de identificação, deverão constar em local visível, a categoria do vaso, conforme Anexo IV, e seu número ou código de identificação. 13.6.4. Todo vaso de pressão deve possuir, no estabelecimento onde estiver instalado, a seguinte documentação devidamente atualizada: a) “Prontuário do Vaso de Pressão”, a ser fornecido pelo fabricante, contendo as seguintes informações: - código de projeto e ano de edição; - especificação dos materiais; - procedimentos utilizados na fabricação, montagem e inspeção final e determinação da PMTA; - conjunto de desenhos e demais dados necessários para o monitoramento da sua vida útil; - características funcionais; - dados dos dispositivos de segurança; - ano de fabricação; - categoria de vaso. b) “Registro de Segurança”, em conformidade com o subitem 13.6.5; c) “Projeto de Instalação”, em conformidade com o item 13.7; d) “Projetos de Alteração ou Reparo”, em conformidade com os subitens 13.9.2 e 13.9.3; e) “Relatórios de Inspeção”, em conformidade com o subitem 13.10.8.

13.6.4.1. Quando inexistente ou extraviado, o “Prontuário do Vaso de Pressão” deve ser reconstituído pelo proprietário, com responsabilidade técnica do fabricante ou de “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, sendo imprescindível a reconstituição das características funcionais, dos dados dos dispositivos de segurança e dos procedimentos para determinação da PMTA. 13.6.5. O “Registro de Segurança” deve ser constituído por livro de páginas numeradas, pastas ou sistema informatizado ou não, com confiabilidade equivalente, onde serão registradas:

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a) todas as ocorrências importantes capazes de influir nas condições de segurança dos vasos; b) as ocorrências de inspeção de segurança. 13.6.6. A documentação referida no subitem 13.6.4 deve estar sempre à disposição para consulta dos operadores, do pessoal de manutenção, de inspeção e das inspeções e das representações dos trabalhadores e do empregador na Comissão Interna de Prevenção de Acidentes - CIPA, devendo o proprietário assegurar pleno acesso a essa documentação, inclusive à representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento, quando formalmente solicitado. 13.7. Instalação de Vasos de Pressão 13.7.1. Todo vaso de pressão deve ser instalado de modo que todos os drenos, respiros, bocas de visita e indicadores de nível, pressão e temperatura, quando existentes, sejam facilmente acessíveis. 13.7.2. Quando os vasos de pressão forem instalados em ambientes confinados, a instalação deve satisfazer os seguintes requisitos: a) dispor de pelo menos duas saídas amplas, permanentemente desobstruída e dispostas em direções distintas; b) dispor de acesso fácil e seguro para as atividades de manutenção, operação e inspeção, sendo que, para guarda-corpos vazados, os vãos devem ter dimensões que impeçam a queda de pessoas; c) dispor de ventilação permanente com entradas de ar que não possam ser bloqueadas; d) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes; e) possuir sistema de iluminação de emergência. 13.7.3. Quando o vaso de pressão for instalado em ambiente aberto a instalação deve satisfazer as alíneas “a”, “b”, “d” e “e” do subitem 13.7.2. 13.7.4. Constitui risco grave e eminente o não atendimento às seguintes alíneas do subitem 13.7.2: - “a”, “c”, “d” e “e” para vasos instalados em ambientes confinados; - “a”, “d” e “e” para vasos instalados em ambiente abertos. 13.7.5. Quando o estabelecimento não puder atender ao disposto no subitem 13.7.2 deve ser elaborado “Projeto Alternativo de Inspeção” com medidas complementares de segurança que permitem a atenuação dos riscos.

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13.7.5.1. O “Projeto Alternativo de Inspeção” deve ser apresentado pelo proprietário do vaso de pressão para obtenção de acordo com a representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento. 13.7.5.2. Quando não houver acordo, conforme previsto no subitem 13.7.5.1., a intermediação do órgão regional do MTb, poderá ser solicitada por qualquer uma das partes e, persistindo o impasse, a decisão caberá a ese órgão. 13.7.6. A autoria do “Projeto de Instalação” de vasos de pressão enquadrados nas categorias “I”, “II” e “III”, conforme Anexo IV, no que concerne ao atendimento desta NR, é de responsabilidade de “Profissional Habilitado”, conforme citado no subitem 13.1.2, deve obedecer os aspectos de segurança, saúde e meio ambiente previstos nas Normas Regulamentadoras, convenções e disposições legais aplicáveis. 13.7.7. O “Projeto de Instalação” deve conter pelo menos a planta baixa do estabelecimento, com o posicionamento e a categoria de cada vaso e das instalações de segurança. 13.8. Segurança na Operação de Vasos de Pressão 13.8.1. Todo vaso de pressão enquadrado nas categorias “I” ou “II” deve possuir manual de operação próprio ou instruções de operação contidas no manual de operação da unidade onde estiver instalado, em língua portuguesa e de fácil acesso aos operadores, contendo no mínimo: a) procedimentos de partidas e paradas; b) procedimentos e parâmetros operacionais de rotina; c) procedimentos para situações de emergência; d) procedimentos gerais de segurança, saúde e de prevenção do meio ambiente.

13.8.2. Os instrumentos e controles de vasos de pressão devem ser mantidos calibrados e em boas condições operacionais. 13.8.2.1. Constitui condição de risco grave e iminente o emprego de artifícios que neutralizem seus sistemas de controle de segurança. 13.8.3. A operação de unidades que possuam vasos de pressão de categorias “I” ou “II” deve ser efetuada por profissional com “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo” 13.8.4. Para efeito desta NR será considerado profissional com “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo” aquele que satisfazer uma das seguintes condições:

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a) possuir certificado de “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo” expedido por instituição competente para o treinamento; b) possui experiência comprovada na operação de vasos de pressão das categorias “I” ou “II” de pelo menos 2(dois) anos da vigência desta NR. 13.8.5. O pré-requisito mínimo para participação, como aluno, no “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo” é o atestado de conclusão do 1o grau.

13.8.6. O “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo” deve obrigatoriamente: a) ser supervisionado tecnicamente por “Profissional Habilitado” citado no subitem 13.1.2; b) ser ministrado por profissionais capacitados para esse fim; c) obedecer, no mínimo, ao currículo proposto no Anexo I-B, desta NR. 13.8.7. Os responsáveis pela promoção do “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo” estarão sujeitos ao impedimento de ministrar novos cursos, bem como a outras sanções legais cabíveis no caso de inobservância do disposto no subitem 13.8.6. 13.8.8. Todo profissional com “Treinamento de Segurança na Operação de Unidades de Processo”, deve cumprir estágio prático, supervisionado, na operação de vasos de pressão com as seguintes durações mínimas: a) 300 (trezentas) horas para vasos de categorias “I” ou “II”; b) 100 (cem) horas para vasos de categorias “III”, “IV” ou “V”.

13.8.9. O estabelecimento onde for realizado o estágio´prático supervisionado deve informar previamente à representação sindical da categoria predominante no estabelecimento: a) período de realização do treinamento; b) local do treinamento; c) “Profissional Habilitado” que supervisionará o treinamento; d) relação de participantes. 13.8.10. A reciclagem de operadores deve ser permanecer por meio de constantes informações das condições dos equipamentos, atualização técnica, informações de segurança, participação em cursos, palestras e eventos pertinentes. 95

13.8.11. Constitui condições de risco grave e iminente a operação de qualquer vaso de pressão em condições diferentes das previstas no projeto original, sem que: a) seja reprojetado levando em consideração todas as variáveis envolvidas na nova condição de operação; b) sejam adotados todos os procedimentos de segurança decorrentes de sua nova classificação no que se refere a instalação, operação, manutenção e inspeção. 13.9. Segurança na Manutenção de Vasos de Pressão 13.9.1. Todos os reparos ou alterações em vasos de pressão devem respeitar o respectivo código de projeto de construção e as prescrições do fabricante no que se refere-se a: a) materiais; b) procedimentos de execução; c) procedimentos de controle de qualidade; d) qualificação e certificado de pessoal. 13.9.1.1. Quando não for conhecido o código do projeto de construção, deverá ser respeitada a concepção original do vaso, empregando-se procedimentos de controle do maior rigor, prescritos pelos códigos pertinentes. 13.9.1.2. A critério do “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, podem ser utilizadas tecnologias de cálculo ou procedimentos mais avançados, em substituição aos previstos pelos códigos de projeto. 13.9.2. “Projetos de Alteração ou Reparo” devem ser concebidos previamente nas seguintes situações: a) sempre que as condições de projeto forem modificadas; b) sempre que forem realizados reparos que possam comprometer a segurança. 13.9.3. O “Projeto de Alteração ou Reparo” deve: a) ser concebido ou aprovado por “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2; b) determinar materiais, procedimentos de execução, controle de qualidade e qualificação de pessoal; c) ser divulgado para funcionários do estabelecimento que possam estar envolvidos com o equipamento. 13.9.4. Todas as intervenções que exijam soldagem em partes que operem sob pressão devem ser seguidas de teste hidrostático, com características definidas pelo “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, levando em cota o disposto no item 13.10. 96

13.9.4.1. Pequenas intervenções superficiais podem ter o teste hidrostático dispensado, à critério do “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2. 13.9.5. Os sistemas de controle e segurança dos vasos de pressão devem ser submetidos a manutenção preventiva ou preditiva. 13.10. Inspeção de Segurança de Vasos de Pressão 13.10.1. Os vasos de pressão devem ser submetidos a inspeções de segurança inicial, periódica e extraordinária. 13.10.2. A inspeção de segurança inicial deve ser feita em vasos novos, antes de sua entrada em funcionamento, no local definitivo de instalação, devendo compreender exame externo, interno e teste hidrostático, considerando as limitações mencionadas no subitem 13.10.3.5. 13.10.3. A inspeção de segurança periódica, constituída por exame externo, interno e teste hidrostático, deve obedecer aos seguintes prazos máximos estabelecidos a seguir: a) Para estabelecimento que não possuam um “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos”, conforme citado no Anexo II: CATEGORIA EXAME EXAME TESTE VASO EXTERNO INTERNO HIDROSTÁTICO I 1 ANO 3 ANOS 6 ANOS II 2 ANOS 4 ANOS 8 ANOS III 3 ANOS 6 ANOS 12 ANOS IV 4 ANOS 8 ANOS 16 ANOS V 5 ANOS 10 ANOS 20 ANOS b) Para estabelecimentos que possuam “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos”, conforme citado no Anexo II: CATEGORIA VASO I II III IV V

EXAME EXTERNO 3 ANOS 4 ANOS 5 ANOS 6 ANOS 7 ANOS

EXAME INTERNO 6 ANOS 8 ANOS 10 ANOS 12 ANOS À CRITÉRIO

TESTE HIDROSTÁTICO 12 ANOS 16 ANOS À CRITÉRIO À CRITÉRIO À CRITÉRIO

13.10.3.1. Vasos de pressão que não possuam o exame interno por impossibilidade física devem ser alternativamente submetidos a teste hidrostático, considerando-se as limitações previstas no subitem 13.10.3.5. 97

13.10.3.2. Vasos com enchimento interno ou com catalisador podem ter a periodicidade de exame interno ou de teste hidrostático ampliada, de forma a coincidir com a época da substituição de enchimentos ou de catalisador, desde que esta ampliação não ultrapasse 20% do prazo estabelecido no subitem 13.10.3 desta NR. 13.10.3.3. Vasos com revestimento interno higroscópico, devem ser testados hidrostaticamente antes da aplicação do mesmo, sendo os teste subseqüentes substituídos por técnicas alternativas. 13.10.3.4. Quando for tecnicamente inviável e mediante anotação no “Registro de Segurança” pelo “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, o teste hidrostático pode ser substituído por outra técnica de ensaio não-destrutivo ou inspeção que permita obter segurança equivalente. 13.10.3.5. Considerando-se como razões técnicas que inviabilizam o teste hidrostático: a) resistência estrutural da fundação ou da sustentação do vaso incompatível com o peso da água que seria usada no teste; b) efeito prejudicial do fluido de teste a elementos internos do vaso; c) impossibilidade técnica de purga e secagem do sistema; d) existência de revestimento interno; e) influência prejudicial do teste sobre defeitos sub-críticos 13.10.3.6. Vasos com temperatura de operação inferior a 0° C e que operem em condições nas quais a experiência mostra que não ocorre deterioração, ficam dispensados do teste hidrostático periódico, sendo obrigatório exame interno a cada 20 (vinte) anos e exame externo a cada 2 (dois) anos. 13.10.3.7. Quando não houver outra alternativa, o teste pneumático pode ser executado, desde que supervisionado pelo “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, e cercado de cuidados especiais, por tratar-se de atividade de alto risco. 13.10.4. As válvulas de segurança dos vasos de pressão devem ser desmontadas, inspecionadas e recalibradas por ocasião do exame interno periódico. 13.10.5. A inspeção de segurança extraordinária deve ser feita nas seguintes oportunidades: a) sempre que o vaso for danificado por acidente ou outra ocorrência que comprometa sua segurança; b) quando o vaso for submetido a reparo ou alteração importantes, capazes de alterar sua condição de segurança;

98

c) antes do vaso ser recolocado em funcionamento, quando permanecer inativo por mais de 12 (doze) meses; d) quando houver alteração de local de instalação do vaso. 13.10.6. A inspeção de segurança deve ser realizada por “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2, ou por “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos”, conforme citado no Anexo II. 13.10.7. Após a inspeção do vaso deve ser emitido “Relatório de Inspeção”, que passa a fazer parte da sua documentação. 13.10.8. O “Relatório de Inspeção” deve conter no mínimo: a) identificação do vaso de pressão; b) fluidos de serviços e categorias do vaso de pressão; c) tipo do vaso de pressão; d) data de início e término da inspeção; e) tipo de inspeção executada; f) descrição dos exames e testes executados; g) resultados das inspeções e intervenções executadas; h) conclusões; i) recomendações e providências necessárias; j) data prevista para a próxima inspeção; k) nome legível, assinatura e número do registro no conselho profissional do “Profissional Habilitado”, citado no subitem 13.1.2 e nome legível e assinatura de técnicos que participaram da inspeção. 13.10.9. Sempre que os resultados da inspeção determinarem alterações dos dados da placa de identificação, a mesma deve ser atualizada.

ANEXO I-A CURRÍCULO MÍNIMO PARA “TREINAMENTO DE SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE CALDEIRAS” 1 - NOÇÕES DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES Carga horária: 4 horas 1.1 - Pressão 1.1.1 - Pressão atmosférica 1.1.2 - Pressão interna de um vaso 1.1.3 - Pressão manométrica, pressão relativa e pressão absoluta 1.1.4 - Unidades de pressão 1.2 - Calor e Temperatura 99

1.2.1 - Noções gerais: o que é calor, o que é temperatura 1.2.2 - Modos de transferência de calor 1.2.3 - Calor específico e calor sensível 1.2.4 - Transferência de calor a temperatura constante 1.2.5 - Vapor saturado e vapor superaquecido 1.2.6 - Tabela de vapor saturado 2 - CALDEIRAS - CONSIDERAÇÕES GERAIS Carga horária: 8 horas 2.1 - Tipos de caldeiras e suas utilizações 2.2 - Partes de uma caldeira 2.2.1 - Caldeiras flamotubulares 2.2.2 - Caldeiras aquotubulares 2.2.3 - Caldeiras elétricas 2.2.4 - Caldeiras a combustíveis sólidos 2.2.5 - Caldeiras a combustíveis líquidos 2.2.6 - Caldeiras a gás 2.2.7 - Queimadores 2.3 - Instrumentos e dispositivos de controle de caldeira 2.3.1 - Dispositivos de alimentação 2.3.2 - Visor de nível 2.3.3 - Sistema de controle de nível 2.3.4 - Indicadores de pressão 2.3.5 - Dispositivos de segurança 2.3.6 - Dispositivos auxiliares 2.3.7 - Válvulas e tubulações 2.3.8 - Tiragem de fumaça 3 - OPERAÇÃO DE CALDEIRAS Carga horária: 12 horas 3.1 - Partida e parada 3.2 - Regulagem e controle 3.2.1 - de temperatura 3.2.2 - de pressão 3.2.3 - de fornecimento de energia 3.2.4 - do nível de água 3.2.5 - de poluentes

100

3.3 - Falhas de operação, causas e providências 3.4 - Roteiro de vistoria diária 3.5 - Operação de um sistema de várias caldeiras 3.6 - Procedimentos em situações de emergência 4 - TRATAMENTO DE ÁGUA E MANUTENÇÃO DE CALDEIRAS Carga horária: 8 horas 4.1 - Impurezas da água e suas conseqüências 4.2 - Tratamento de água 4.3 - Manutenção de caldeiras 5 - PREVENÇÃO CONTRA EXPLOSÕES E OUTROS RISCOS Carga horária: 4 horas 5.1 - Riscos gerais de acidentes e riscos à saúde 5.2 - Riscos de explosão 6 - LEGISLAÇÃO E NORMALIZAÇÃO Carga horária: 4 horas 6.1 - Normas Regulamentadoras 6.2 - Norma Regulamentadora 13 (NR-13)

ANEXO I-B CURRÍCULO MÍNIMO PARA “TREINAMENTO DE SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO” 1- NOÇÕES DE GRANDEZAS, FÍSICAS E UNIDADES Carga horária: 4 horas 1.1 - Pressão 1.1.1 - Pressão atmosférica 1.1.2 - Pressão interna de um vaso 1.1.3 - Pressão manométrica, pressão relativa e pressão absoluta 1.1.4 - Unidade de pressão 1.2 - Calor e temperatura 1.2.1 - Noções gerais: o que é calor, o que é temperatura 101

1.2.2 - Modos de transferência de calor 1.2.3 - Calor específico e calor sensível 1.2.4 - Transferência de calor a temperatura constante 1.2.5 - Vapor saturado e vapor superaquecido

2 - EQUIPAMENTOS DE PROCESSO Carga horária: estabelecida de acordo com a complexidade da unidade, mantendo um mínimo de 4 horas por item, onde aplicável. 2.1 - Trocadores de calor 2.2 - Tubulação, válvulas e acessórios 2.3 - Bombas 2.4 - Turbinas e ejetores 2.5 - Compressores 2.6 - Torres, vasos, tanques e reatores 2.7 - Fornos 2.8 - Caldeiras 3 - ELETRICIDADE Carga horária: 4 horas 4 - INSTRUMENTAÇÃO Carga horária: 8 horas 5 - OPERAÇÃO DA UNIDADE Carga horária: estabelecida de acordo com a complexidade da unidade. 5.1 - Descrição do processo 5.2 - Partida e parada 5.3 - Procedimentos de emergência 5.4 - Descarte de produtos químicos e preservação do meio ambiente 5.5 - Avaliação e controle de riscos inerentes ao processo

102

5.6 - Prevenção contra deterioração, explosão e outros riscos 6 - PRIMEIROS SOCORROS Carga horária: 8 horas 7 - LEGISLAÇÃO E NORMALIZAÇÃO Carga horária: 4 horas

ANEXO II

REQUISITOS PARA CERTIFICAÇÃO DE “SERVIÇO PRÓPRIO DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS” Antes de colocar em prática os períodos especiais entre inspeções, estabelecidos nos subitens 13.5.4 e 13.10.3 desta NR, os “Serviços Próprios de Inspeção de Equipamentos” da empresa, organizados na forma de setor, seção, departamento, divisão, ou outra, devem ser certificados pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) diretamente ou mediante “Organismos de Inspeção” por ele credenciados, que verificarão o atendimento aos seguintes requisitos mínimos expressos nas alíneas “a” a “g”. Esta certificação pode ser cancelada sempre que for constatado o não atendimento a qualquer destes requisitos: a) existência de pessoal próprio da empresa onde estão instalados caldeiras ou vaso de pressão, com dedicação exclusiva a atividades de inspeção, avaliação de integridade e vida residual, com formação, qualificação e treinamento compatíveis com a atividade proposta de preservação da segurança; b) mão-de-obra contratada para ensaios não-destrutivos certificada segundo regulamentação vigente e para outros serviços de caráter eventual, selecionada e avaliada segundo critérios semelhantes ao utilizado para mão-de-obra própria; c) serviço de inspeção de equipamentos proposto possuir um responsável pelo seu gerenciamento formalmente designado para esta função; d) existência de pelo menos um “Profissional Habilitado”, conforme definido no subitem 13.1.2; e) existência de condições para manutenção de arquivo técnico atualizado, necessário ao atendimento desta NR, assim como mecanismos para distribuição de informações quando requeridas;

103

f) existência de procedimentos escritos para as principais atividades executadas; g) existência de aparelhagem condizente com a execução das atividades propostas.

ANEXO III 1- Equipamentos aos quais devem ser aplicada a NR-13: a) qualquer vaso cujo produto “P.V” seja superior a 8 (oito) onde “P” é a máxima pressão de operação em kPa e “V” o seu volume geométrico interno em m3; b) permutadores de calor, evaporadores e similares; c) vasos de pressão ou partes sujeitas a chama direta que não estejam dentro de outras NRs, nem do item 13.1 desta NR; d) vasos de pressão encamisados, incluindo refervedores e reatores; e) autoclaves e caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem; f) vasos que contenham fluido da classe “A”, especificados no Anexo IV, independente das dimensões e do produto “P.V”. 2- Esta NR não se aplica aos seguintes equipamentos: a) cilindros transportáveis, vasos destinados ao transporte de produtos, reservatórios portáteis de fluido comprimido e extintores de incêndio; b) os destinados à ocupação humana; c) câmara de combustão ou vasos que façam parte integrante de máquinas rotativas ou alternativas, tais como bombas, compressores, turbinas, geradores, motores, cilindros pneumáticos e hidráulico e que não possam ser caracterizados como equipamentos independentes; d) dutos e tubulações para condução de fluido; e) serpentinas para troca térmica; f) tanques e recipientes para armazenamento e estocagem de fluidos não enquadrados em normas e códigos de projeto relativos a vasos de pressão; g) vasos com diâmetro interno inferior a 150 (cento e cinqüenta) mm para fluidos da classe “B”, “C” e “D”, conforme especificado no Anexo IV.

104

ANEXO IV CLASSIFICAÇÃO DE VASOS DE PRESSÃO 1- Para efeito desta NR os vasos de pressão são classificados em categorias segundo o tipo de fluido e o potencial de risco. 1.1 - Os fluidos contidos nos vasos de pressão são classificados conforme descrito a seguir: CLASSE “A”: Fluidos inflamáveis com temperaturas superior ou igual a 200° C; Fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm; Hidrogênio; Acetileno. CLASSE “B”: Fluidos inflamáveis com temperatura inferior a 200° C; Fluidos tóxicos com limite de tolerância superior a 20 ppm. CLASSE “C”: Vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido. CLASSE “D”: Água ou outros fluidos não enquadrados nas classes “A”, “B” ou “C”, com temperatura superior a 50° C. 1.2 - Os vasos de pressão são classificados em grupos de potencial de risco em função do produto “P.V”, onde “P” é a pressão máxima de operação em Mpa e “V” o seu volume geométrico interno em m3, conforme segue:

105

GRUPO 1 - P.V > 100 GRUPO 2 - P.V < 100 E P.V > 30 GRUPO 3 - P.V < 30 E P.V > 2,5 GRUPO 4 - P.V < 2,5 E P.V > 1 GRUPO 5 - P.V < 1

1.3 - A tabela a seguir classifica os vasos de pressão em categorias de acordo com os grupos de potencial de risco e a classe de fluido contido.

GRUPO DE POTENCIAL DE RISCO CLASSE DE FLUIDO

1 P.V > 100

2 P.V < 100 e P.V > 30

3 P.V < 30 e P.V > 2,5

4 P.V < 2,5 e P.V > 1

5 P.V < 1

CATEGORIAS “A” - Inflamável com temperatura igual ou superior a 200° C - Tóxico com limite de tolerância > 20 ppm - Hidrogênio - Acetileno

I

I

II

III

III

I

II

III

IV

IV

I

II

III

IV

IV

II

III

IV

V

V

“B” - Inflamável com temperatura menor que 200° C - Tóxico com limite de tolerância > 20 ppm

“C” - Vapor de água - Gases asfixiantes simples - Ar comprimido

“D” - Água ou outros fluidos não enquadrados nas classes “A”, “B” ou “C”, com temperatura superior a 50° C

Notas:

106

a) Considerar Volume em m3 e Pressão em MPa. b) Considerar 1 MPa correspondendo à 10,197 Kgf/cm2.

ANEXO 4

NOÇÕES DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES. DEFINIÇÕES: PRESSÃO : - pressão é a relação entre uma força e a superfície sobre a qual ela atua. P= F/A PRESSÃO ATMOSFÉRICA : - pressão atmosférica é a pressão devido ao peso de ar existente sobre uma área unitária ao nível do mar. ( pressão barométrica ) PRESSÃO INTERNA DE UM VASO : PRESSÃO MANOMÉTRICA ( RELATIVA ) : - pressão manométrica, relativa ou efetiva é a medida da pressão em relação a pressão atmosférica local. Pode ser positiva ou negativa. P < P atm. ⇒ Vácuo ( pressão negativa ) PRESSÃO ABSOLUTA : - pressão absoluta, é a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica local. P (absoluta) = Pressão Relativa + Pressão Atmosférica. PSIA = PSIG + PSI PSI ⇒ Pounds Square Inch ( libras por polegada quadrada ) UNIDADES DE PRESSÃO: SISTEMA DE UNIDADE C.G.S.( Cm / Grama / Segundo )

FORÇA DINA

107

ÁREA cm²

PRESSÃO DINA/ cm² (Bar)

S.I.(SISTEMA INTERNACIONAL) GRAVITACIONAL INGLÊS GRAVITACIONAL MÉTRICO

NEWTON LIBRA FORÇA Kgf

m² pe² cm²

N/ m² (Pa) Lbf/pol² (PSI) Kgf/ cm²

CONVERSÃO DE UNIDADES: 1 atmosfera física = 1,0333 Kgf/ cm² = 1,01325. 105 N/ m² = 1,01325 Bar = 14,69 PSI Em trabalhos técnicos é comum a referência a atmosfera métrica, também conhecida como atmosfera técnica, cuja abreviatura é atm. 1 atm = 1 Kgf/ cm² = 1 Bar = 105 N/ m² = 14,22 PSI. ⇓ Pa ( Pascal )

TABELAS E GRÁFICOS

108

RENDIMENTO DA COMBUSTÃO

109

110

TABELA DE VAPOR SATURADO 1

2

3

4

5

6

7

Pressão Relativa Kgf/cm2

Pressão Absoluta Kgf/cm2

Temperatura

Calor Sensível

Calor Total

Calor Latente

°C

Volume Específico m3/Kg

Kcal/Kg

Kcal/Kg

Kcal/Kg

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0

0,01 0,15 0,02 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0

6,7 12,7 17,2 20,8 23,8 28,6 32,5 35,8 41,2 45,4 49,1 53,6 59,7 64,6 68,7 72,2 75,4 80,9 85,5 89,5 92,9 96,2 99,1 101,8 104,2 106,6 108,7 110,8 112,7 116,3 119,6 122,6 125,5 128,1 130,5 132,9 135,1 137,2 139,2 141,1 142,9 147,2 151,1 154,7 158,1 161,2 164,2 167,0 169,6

131,7 89,64 68,27 55,28 40,53 35,46 28,73 24,19 18,45 14,95 12,60 10,21 7,795 6,322 5,328 4,614 4,069 3,301 2,783 2,409 2,125 1,904 1,725 1,578 1,455 1,350 1,259 1,180 1,111 0,995 0,902 0,826 0,7616 0,7006 0,6592 0,6166 0,5817 0,5495 0,5208 0,4951 0,4706 0,4224 0,3816 0,3497 0,3213 0,2987 0,2778 0,2609 0,2448

6,7 12,8 17,2 20,8 23,8 28,6 32,5 35,8 41,1 45,4 49,0 53,5 59,6 64,5 68,6 72,2 75,4 80,8 85,4 89,4 92,9 96,2 99,1 101,8 104,3 106,7 108,9 110,9 112,9 116,5 119,9 123,0 125,8 128,5 131,0 133,4 135,7 137,8 139,9 141,8 143,6 148,1 152,1 155,9 159,3 162,7 165,6 168,7 171,3

600,1 602,8 604,8 606,4 607,7 609,8 611,5 612,9 615,2 617,0 618,5 620,5 623,1 625,1 626,8 628,2 629,5 631,6 633,4 634,9 636,2 637,4 638,5 639,4 640,3 641,2 642,0 642,8 643,5 644,7 645,8 646,9 648,0 649,1 650,2 650,3 651,0 651,7 652,4 653,1 653,4 654,6 655,8 656,8 657,8 658,6 659,4 660,1 660,3

593,0 590,0 587,4 585,6 583,9 581,1 578,9 577,1 574,1 571,6 569,5 567,0 563,5 560,6 558,2 556,0 554,1 550,8 548,0 545,5 543,2 541,2 539,4 537,6 536,0 534,5 533,1 531,9 530,6 528,2 525,9 524,0 522,1 520,4 518,7 516,9 515,8 514,3 512,8 511,3 509,8 506,7 503,7 501,2 498,5 496,1 493,8 491,6 489,5

111

TABELA DE VAPOR SATURADO 1 Pressão Relativa Kgf/cm2 7,5 8,0 8,5 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 54 59 64 69 74 79 84 89 94 99 109 119 129 139 149 159 179 199 219

2 Pressão Absoluta Kgf/cm2 8,5 9,0 9,5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 180 200 220

3 Temperatura °C 172,1 174,5 176,8 179,0 183,2 187,1 190,7 194,1 197,4 200,4 203,4 206,1 208,8 211,4 216,2 220,8 225,0 229,0 232,8 236,3 239,8 243,0 246,2 249,2 252,1 254,9 257,6 260,2 262,7 268,7 274,3 279,5 284,5 289,2 293,6 297,9 301,9 305,8 309,5 316,6 323,2 329,3 335,1 340,6 345,7 355,3 364,1 373,6

4 Volume Específico m3/Kg 0,2317 0,2189 0,2085 0,1981 0,1808 0,1864 0,1541 0,1435 0,1343 0,1262 0,1190 0,1126 0,1068 0,1016 0,0925 0,0849 0,0785 0,0729 0,06802 0,06375 0,05995 0,05858 0,05353 0,05078 0,04828 0,04601 0,04393 0,04201 0,04024 0,03606 0,03310 0,03033 0,02795 0,02587 0,02404 0,02241 0,02096 0,01964 0,01845 0,01637 0,01462 0,01312 0,01181 0,01065 0,00982 0,00781 0,00620 0,00394

112

5 Calor Sensível Kcal/Kg 174,0 176,4 179,0 181,2 185,6 189,7 193,5 197,1 200,6 203,9 207,1 210,1 213,0 215,8 221,2 226,1 230,8 235,2 239,5 243,6 247,5 251,2 254,8 268,2 261,6 264,9 268,0 271,2 274,2 281,4 288,4 284,8 300,9 307,0 312,6 318,2 323,6 328,8 334,0 344,0 353,9 353,9 372,4 381,7 390,8 410,2 431,5 478

6 Calor Total Kcal/Kg 661,4 662,0 662,5 663,0 663,9 664,7 665,4 666,0 666,6 667,1 667,5 667,9 668,2 668,5 668,9 669,1 669,3 669,6 669,7 669,7 669,6 669,5 669,3 669,0 668,8 668,4 668,0 667,7 667,3 666,2 665,0 663,6 662,1 660,5 658,9 657,0 655,1 653,2 651,1 646,7 641,9 636,6 631,0 624,9 618,3 602,5 582,3 532

7 Calor Latente Kcal/Kg 487,5 485,6 483,7 481,8 478,3 475,0 471,9 468,9 466,0 463,2 460,4 457,8 455,2 452,7 447,7 443,2 438,7 434,4 430,2 426,1 422,1 418,3 414,5 410,8 407,2 403,5 400,0 396,5 393,1 384,8 376,6 368,8 361,2 353,5 346,3 338,8 313,5 324,4 317,1 302,7 288,0 273,6 258,6 243,2 227,5 192,3 150,8 54

TABELA DE VISCOSIDADE DO ÓLEO COMBUSTÍVEL RESIDUAL VERSUS TEMPERATURA DE AQUECIMENTO VISCOSIDADE SAYBOLT FUROL/VISCOSIDADE SAYBOLT UNIVERSAL Temperatura ° C VISCOSIDADE SAYBOLT FUROL A 50° C

50

60

70

80

90

100

110

120

130

900 600 500 450 400 350 300 250 200 150 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50

450 280 250 230 210 180 150 130 100 77 60 55 52 50 48 45 41 38 /360 /330 /300

250 160 130 120 110 95 78 70 60 48 36 34 32 31 30 28 26 /260 /230 /210 /200

140 95 75 68 65 58 50 44 37 29 /230 /220 /210 /200 /190 /170 /165 /160 /150 /145 /135

85 58 46/440 42/418 40/390 36/350 31/310 28/280 /245 /200 /150 /145 /140 /140 /135 /125 /120 /115 /110 /105 /100

55 34 30/290 27/260 26/260 /240 /215 /190 /165 /140 /115 /110 /105 /102 /100 /96 /94 /90 /86 /84 /78

35 22 -/200 /190 /175 /165 /150 /135 /120 /110 /88 /86 /84 /82 /80 /78 /75 /72 /70 /68 /65

-/240 -/154 -/140 /140 /130 /120 /120 /100 /93 /82 /71 /70 /69 /66 /65 /64 /63 /61 /59 /58 /56

-/180 -/115 -/120 /100 /95 /90 /86 /82 /78 /70 /62 /60 /58 /56 /55 /54 /52 /51 /50 /49 /47

Se a viscosidade de nebulização requerida é de 90 segundos Saybolt Universal, um óleo com viscosidade de 350 segundos Saybolt Furol a 50° C tem de ser aquecido a 130° C.

113

CARACTERIZAÇÃO DE ÓLEO – A1 PODER CALORÍFICO SUPERIOR PODER CALORÍFICO INFERIOR DENSIDADE RELATIVA A 20/4° C PONTO DE FLUIDEZ

10.008 Kcal/Kg 9.500 Kcal/Kg 0.960 6° C

DADOS ACIMA CITADOS FORAM ANALIZADOS EM LABORATÓRIO TEMPERATURA DE ÓLEO 90° C 91° C 92° C 93° C 94° C 95° C 96° C 97° C 98° C 99° C 100° C 101° C 102° C 103° C 104° C 105° C

DENSIDADE 0,9156 0,9149 0,9143 0,9136 0,9131 0,9125 0,9118 0,9112 0,9017 0,9100 0,9094 0,9088 0,9082 0,9076 0,9070 0,9060

TEMPERATURA DE ÓLEO 106° C 107° C 108° C 109° C 110° C 111° C 112° C 113° C 114° C 115° C 116° C 117° C 118° C 119° C 120° C

114

DENSIDADE 0,9058 0,9052 0,9045 0,9039 0,9034 0,9027 0,9021 0,9015 0,9010 0,9003 0,8997 0,8991 0,8986 0,8979 0,8973

INFORMAÇÕES SOBRE ÓLEO COMBUSTÍVEL TIPO A2

O óleo combustível do tipo A2 possui em sua composição menor quantidade de diluente (óleo diesel), o que proporciona uma viscosidade mais elevada, quando comparada com a viscosidade do óleo combustível tipo A1. A 50° C, o A2 apresenta viscosidade em torno de 900 SSF e o A1, viscosidade em torno de 600 SSF. Para outras temperaturas, o A2 apresenta, aproximadamente, as seguintes viscosidades: TEMPERATURA (°C) 50 60 70 80 90 100 110

VISCOSIDADE (SSF) 900 450 250 140 85 55 35

Poder calorífico superior A2: 10.059 Kcal/Kg A1: 10.008 Kcal/Kg Temperatura de armazenamento A2: 58°C A1: 52°C

A2 A1

Viscosidade-SSF a 50°C 900 600

Temperatura de Bombeamento Mínimo Máximo 58°C 60°C 52°C 55°C

Temperatura de Pulverização Mínimo Máximo 120°C 145°C 110°C 135°C

A faixa de viscosidade requerida pela maioria dos queimadores está situada entre 10 e 20 SSF (100 e 200 SSU).

115

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO GN DE CAMPOS

1 - COMPOSIÇÃO VOLUMÉTRICA COMPONENTES CO2 (dióxido de carbono) N2 (nitrogênio) CH4 (metano) C2H6 (etano) C3H8 (propano) C4 H10 (isobutano) C4 H10 (butano) C5H12 (isopentano) C5H12 (pentano) Outros hidrocarbonetos (C5)

COMPOSIÇÃO (%) 0,8 0,9 70,3 15,2 8,4 1,3 2,0 0,5 0,4 0,2

2 - CARACTERÍSTICAS DE COMBUSTÃO 2.1 - Poder Calorífico superior (CNTP): 12.634 Kcal/m3 12.370 Kcal/Kg 2.2 - Poder Calorífico Inferior (CNTP): 11.403 Kcal/m3 11.243 Kcal/Kg 2.3 - Densidade em relação ao ar: 0,798 2.4 - Índice de Wobbe: 14.148 Kcal/Nm3 2.5 - Cp = 0,456 BTU/lb °F 2.6 - Cv = 0,369 BTU/lb °F 2.7 - Pressão na rede geral: 5 - 10 Kgf/cm2 2.8 - Pressão na rede interna: 1 - 4 Kgf/cm2

Fonte: CEG

116

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO GN DISTRIBUÍDO PELA CEG

RIO, 04/07/06

117

VÁLVULA DE SEGURANÇA

118

ESPECIFICAÇÕES DOS ÓLEOS COMBUSTÍVEIS ÓLEO COMB.

TIPO A1 B1 A2 B2 3A 3B 4A 4B 5A 5B 6A 6B 7A 7B 8A 8B 9A 9B

PONTO DE FULGO R °C

PONTO DE FLUIDEZ °C

TEOR DE ENXOFRE % PESO

ÁGUA E SEDIMENTOS, % VOLUME

VISCOSIDADE SSF 50°C

DENSIDADE RELATIVA, 20/4 OC

TÍPICO 92 74 89 74 104 185 > 80 183 238 > 100 > 100 -

TÍPICO 6 8 10 3 21 33 80 -

MÁXIMO 2.5 1.0 2.5 1.0 5.5 1.0 5.5 1.0 5.5 1.0 5.5 1.0 5.5 1.0 5.5 1.0 5.5 1.0

MÁXIMO 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

MÁXIMO 600 600 900 900 2400 2400 10000 10000 30000 30000 80000 80000 300000 300000 1000000 1000000 sem limite sem limite

TÍPICO 1.009 0.957 1.000 0.959 1.017 1.030 0.980 1.020 1.031 1.001 1.045 1.004 -

119

PODER CALORÍFIC O SUPERIOR, Kcal/Kg TÍPICO 10.008 10.388 10.059 10.386 9.891 9.860 10.276 9.930 9.843 10.212 9.987 10.188 -

TEMPERATURA DE ARMAZENAGEM, °C

TEMPERATURA DE NEBULIZAÇÃO, °C

(5000 SSU) 52 52 58 58 70 70 85 85 100 100 110 110 120 120 130 130 -

(100 SSU) 135 135 153 153 170 170 190 190 206 206 218 218 234 234 248 248 -

PORTARIA ANP N.º 90 (29/04/99) ÓLEOS COMBUSTÍVEIS QUADRO DE ESPECIFICAÇÕES

TIPOS ANTERIOR A (BPF) D (BTE) E F GD HD GK HK GM HM GN HN GP HP

C (OC - 4)

ATUAL A1 B1 A2 B2 3A 3B 4A 4B 5A 5B 6A 6B 7A 7B 8A 8B 9A 9B C

Ponto de Fulgor, °C MÍNIMO 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66

Teor de Enxofre, % peso MÁXIMO 2,5 1,0 2,5 1,0 5,5 1,0 5,5 1,0 5,5 1,0 5,5 1,0 5,5 1,0 5,5 1,0 5,5 1,0 -

Água e Sedimentos, % volume MÁXIMO 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 0,5

VISCOSIDADE Saybolt Furol Cinemática, cSt a 50°C, s 37,8°C 60°C MÁXIMO MÁXIMO (600) 620 (600) 620 (900) 960 (900) 960 (2400) 2.300 (2400) 2.300 10.000 10.000 30.000 30.000 80.000 80.000 300.000 300.000 1.000.000 1.000.000 sem limites sem limites 2,1/26,0 -

Cinzas MÁXIMO 0,10

1- A quantidade de água por destilação, mais a de sedimentação por extraçãon, não deverá exceder 2,0% em volume. Uma dedução na quantidade deverá ser feita para toda a água e sedimento em excesso de 1,0%.

120

Resolução CNP N° 03/86 (PONTO DE FLUIDEZ SUPERIOR)

Áreas

Primeira

Segunda Terceira Quarta

Estados, Territórios Distrito Federal

Ponto de Fluidez superior, °C dezembro, abril, outubro e maio, junho, janeiro, fevereiro novembro julho, agosto e e março setembro

Acre, Amapá, F. Noronha, Rondônia, Roraima, Amazonas, Pará, Maranhão, Piauíi, Ceará, R.G.do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas, Sergipe e Bahia Espirito Santo, Rio de Janeiro, Goiás, D. Federal e Minas Gerais São Paulo e Mato Grosso Paraná,Sta Catarina e R.G.do Sul

121

27

27

24

27 24 21

24 21 18

21 18 15

ARMAZENAGEM E MANUSEIO DE ÓLEOS COMBUSTÍVEIS: Alguns tipos de óleos combustível requerem temperaturas de armazenagem e manuseio superiores a de vaporização da água na pressão atmosférica padrão. Caso as informações e instruções aqui apresentadas sejam negligenciadas, podem ocorrer fenômenos no interior destes produtos, quando confinados, capazes de comprometer a segurança dos equipamentos, das operações e dos usuários. Estas instruções, resultantes de pesquisas e da experiência internacional do Grupo Shell, são divulgadas com o objetivo de minimizar a ocorrência de fenômenos desta natureza, em função da crescente utilização destes tipos de combustível a nível industrial. As instruções são específicas para óleos combustíveis ultra-viscosos, e devem ser complementadas pelas Normas Brasileiras de números 98 e 216 da ABNT e o Regulamento Técnico n° 09/82 - Rev.1 do CNP. O quadro abaixo mostra as temperaturas operacionais seguras para armazenamento e bombeamento de cada tipo de óleo combustível. Tipo de Óleos Combustíveis

Temperatura de armazenamento e bombeamento, °C 52 58 70 85 100 110 120 130

1A/1B 2A/2B 3A/3B 4A/4B 5A/5B 6A/6B 7A/7B 8A/8B

Pela tabela, fica evidente que estas instruções se aplicam aos óleos combustíveis a partir dos tipos 5A/5B.

122

TABELA DE TRANSFORMAÇÃO DE CONDUTIVIDADE PARA SÓLIDOS DISSOLVIDOS T=25°C MICRO MHOS/cm 10.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

123

ppm NaCl 5.420 4.330 3.760 3.140 2.580 2.080 1.559 1.000 496 446 396 346 296 244,9 191,8 143,9 94,3 47,2 42,5 37,7 33,0 28,3 23,6 18,9 14,2 9,4 4,7 4,2 3,8 3,3 2,8 2,4 1,9 1,4 0,94 0,47