Saiba quais são os principais tipos de caldeiras industriais

7 jun, 2021 | Caldeiras | 0 Comentários

As caldeiras industriais são equipamentos responsáveis pela produção e acúmulo de vapor sob alta pressão e temperatura, a partir da queima de diversos combustíveis, gerando energia para variadas necessidades.

No entanto, há uma variedade de caldeiras industriais, cada uma com características diferentes e peculiaridades desenvolvidas para cada tipo de necessidade operacional.

Por isso, para ser mais assertivo na escolha da caldeira mais recomendada para a sua necessidade é importante que você tenha conhecimento sobre quais são e as principais características das caldeiras industriais oferecidas no mercado.

O que são caldeiras industriais?

Antes que você tenha melhor entendimento sobre os principais tipos de caldeiras industriais, é necessário que você saiba o que são as caldeiras.

Segundo consta na NR-13 (13.1.1), caldeiras 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.

Assim, as caldeiras contam com diferentes capacidades e volumes de operação, usam também uma variedade de combustíveis (biomassa, gás natural, óleos combustíveis) para que sejam queimados e aqueçam a água, gerando vapor. 

Estas caldeiras apresentam também padrões de instalação e manutenção, que as tornam únicas e adequadas para diferentes necessidades.

 

Principais tipos de caldeiras industriais

Como vimos até aqui, as caldeiras industriais não são representadas por um único equipamento que tem características universais. Por isso, é preciso avaliar qual é a necessidade para, assim, encontrar o equipamento que melhor atende o que se procura.

Os principais tipos de caldeiras industriais são:

 

Caldeiras industriais aquatubulares

A principal característica desta caldeira é a que lhe confere o nome “aquatubular”, ou seja, a circulação de água ocorre no interior dos tubos das paredes e dos feixes de tubos dos trocadores de calor. Logo, a circulação dos gases quentes da combustão acontece pelo lado externo destes tubos.

Dessa forma, o calor liberado pela queima do combustível na fornalha é transferido dos gases, que estão em contato com o lado externo dos tubos, através da parede dos tubos, para a água que circula no lado interno dos tubos, como podemos observar na esquematização abaixo.

Caldeiras industriais: esquema da caldeira aquatubular

Fonte: Togawa Engenharia

Comparada aos outros tipos de caldeiras, esse é o mais indicado para garantir grandes vazões de vapor à elevadas pressões. Em geral são aplicadas quando se requer pressões acima de 30kgf/cm2 ultrapassando os 100kgf/cm2 e vazões de vapor que vão de 10 toneladas por hora à mais de 1000 toneladas por hora.

Devido ao fato de a maioria das caldeiras aquatubulares ter os evaporadores localizados distantes da câmara de vaporização (tambor de vapor), elas são mais indicadas para processos que não apresentam variações bruscas na demanda de vapor. Por estes motivos, a caldeira aquatubular é amplamente utilizada em usinas termoelétricas.

 

Caldeiras industriais flamotubulares

Ao contrário das aquatubulares, as caldeiras industriais flamotubulares apresentam como característica construtiva a passagem de gases quentes por dentro dos tubos que, por sua vez, estão submersos na água dentro da câmara de vaporização (tambor de vapor).

Como o próprio prefixo “flamo” indica, nestas caldeiras o “fogo” ou fluxo dos gases da combustão, passa dentro dos tubos que estão submersos na água, bem próximos à superfície de evaporação. Assim, o calor é transferido dos gases, através da parede dos tubos, para a água, gerando o vapor, como representado na esquematização a seguir.

Caldeiras industriais - esquematização da caldeira flamotubular

Fonte: Togawa Engenharia

Mesmo tendo rendimento térmico relativamente baixo (quando comparado ao modelo aquatubular), as caldeiras industriais flamotubulares são os tipos mais comuns, principalmente pela facilidade de construção e instalação e pela capacidade de responder rapidamente à variação da demanda de vapor, brusca e frequente, muito comum nos processos industriais. Este tipo de caldeira não é indicado para elevados volumes e pressões de vapor.

As respostas rápidas se conseguem porque os evaporadores (tubos de chama) estão localizados dentro da câmara de vaporização, poucos centímetros abaixo da superfície de evaporação.

 

Caldeiras flamotubulares podem ser horizontais e verticais

Nos modelos verticais, os tubos são dispostos verticalmente em um cilindro com extremidades fechadas por chapas (denomidadas espelhos) e a fornalha fica localizada abaixo do espelho inferior. Estas são caldeiras para baixíssimas capacidades, geralmente para produção até 1 tonelada de vapor por hora e pressões até 10kgf/cm2.

Por meio dessa disposição, os gases resultantes da combustão sobem pelos tubos, garantindo que a água que os envolve seja aquecida e vaporizada. 

Nas caldeiras flamotubulares horizontais, os gases quentes passam por tubulações internas dispostas horizontalmente e sua capacidade de produção de vapor, geralmente, está limidada a 30 toneladas de vapor por hora com pressões até 30kgf/cm2.

No tambor de vapor, esses tipos de caldeiras podem contar de 1 a 3 passes de tubos como uma forma de diminuir-lhe o comprimento total.

 

Caldeiras industriais mistas

Por fim, as caldeiras mistas são aquelas que possuem características aquatubulares e flamotubulares. A fornalha deste tipo de caldeira é construída de forma que a água circula pela parte interna dos tubos, caracterizando uma parte aquatubular. Saindo da fornalha, os gases da combustão seguem para um feixe de tubos onde passam pela parte interna destes, caracterizando uma parte flamotubular, como representado na imagem abaixo.

Caldeiras industriais - esquematização da caldeira mista

Fonte: Togawa Engenharia

Caldeiras mistas atendem, em geral, vazões de até 50 toneladas de vapor por hora a pressão de até 30kgf/cm2 e unem as respostas rápidas de uma caldeira flamotubular à eficiência de uma caldeira aquatubular.

Diante dessas informações sobre os principais tipos de caldeiras industriais é muito importante que algumas análises sejam realizadas para que a caldeira a ser adquirida possa atender com agilidade, qualidade e segurança as demandas de cada processo industrial.

Para saber mais sobre os diferentes tipos de caldeiras e demais informações sobre esses equipamentos, confira o blog da Biocal Burntech.

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