Entendendo o uso das caldeiras nos processos industriais

A revolução industrial foi um período de grandes avanços para a indústria. O que resultou em um elevado crescimento do setor, motivado, sobretudo, pela capacidade produtiva que havia crescido em larga escala.

Mas, tudo isso só foi possível por intermédio da Tecnologia Industrial, que ganhava cada vez mais espaço.

Criando máquinas e equipamentos capazes de produzir em um tempo cada vez menor. Permitindo ainda que os custos fossem consideravelmente reduzidos. Além de manter e aprimorar a qualidade do produto.

E um dos grandes protagonistas dessa época, que contribuiu para que tudo isso fosse possível, foi o Vapor, que assumiu um papel importantíssimo para o funcionamento de muitos dos processos industriais.

É nesse cenário que surgem as Caldeiras Industriais. Tratam-se de equipamentos que são fundamentais na realização de muitos processos industriais. 

Sendo que, isso não mudou com o tempo. Pelo contrário. A demanda hoje é de equipamentos que têm se modernizado gradativamente. Trabalhando com muito mais praticidade e eficiência.

No artigo de hoje você vai entender um pouco mais sobre a importância do uso das caldeiras, dentro dos processos industriais. Acompanhe-me nesta leitura.

O que são Caldeiras

As caldeiras nada mais são do que recipientes metálicos cuja principal finalidade é servir de recipiente para o armazenamento de líquidos.

Porém, não para por aí. Esses líquidos são aquecidos, gerando calor, através desse processo. E esse vapor serve para alimentar o funcionamento de diversos tipos de equipamentos como máquinas térmicas e autoclaves.

Portanto, podemos dizer claramente que as caldeiras cumprem o papel de gerar e armazenar vapor. Vapor esse que serve como fonte de energia para máquinas e equipamentos.

São muitos os processos produtivos que fazem uso dessa fonte de energia. Podemos encontrar exemplo dessas aplicações em:

  • Frigoríficos;
  • Termelétricas;
  • Indústria Têxtil;
  • Madeireiras;
  • Calefação Ambiental;
  • Cozimento de alimentos;
  • Esterilização de materiais e muito mais.

Qual é a origem das caldeiras

As caldeiras industriais têm sua origem no desenvolvimento da máquina a vapor durante a Revolução Industrial. 

No século XVIII, inventores como James Watt aprimoraram a tecnologia da máquina a vapor, que usava o vapor gerado por uma caldeira para impulsionar mecanismos e máquinas.

A demanda por energia aumentou significativamente com o crescimento das indústrias, que precisavam de uma fonte de energia confiável e eficiente para impulsionar máquinas, locomotivas, navios e outros equipamentos. 

As caldeiras industriais tornaram-se essenciais para fornecer vapor em larga escala e atender a essas necessidades.

Inicialmente, as caldeiras eram alimentadas principalmente por carvão, mas ao longo do tempo outros combustíveis, como óleo e gás natural, passaram a ser utilizados. 

Com o avanço da tecnologia, as caldeiras industriais foram sendo aprimoradas para aumentar sua eficiência, segurança e capacidade de produção de vapor.

Atualmente, as caldeiras industriais desempenham um papel fundamental em uma ampla gama de indústrias, fornecendo energia térmica para processos de produção, aquecimento de fluidos, geração de eletricidade e outras aplicações industriais.

Como funciona uma caldeira

Para exercer o seu papel na produção e armazenamento de energia, uma caldeira possui uma fornalha. 

Essa fornalha produz calor, através da queima de combustível. Calor esse que serve para aquecer os líquidos, presentes dentro da caldeira, gerando um processo de ebulição em que os líquidos se transformam em vapor.

Portanto, quanto maior for a temperatura, mais ágil será o processo de produção de vapor.

A partir daí, esse vapor já pode ser transformado em energia, por intermédio de uma turbina e alternador.

Existe também a possibilidade desse vapor ser submetido a temperaturas ainda mais altas, reduzindo ainda mais o teor de água em suspensão. 

Evitando que esse vapor possa voltar para o estado líquido em um processo chamado de condensação.

Por fim, todo o calor gerado pelo processo de combustão e aquecimento da caldeira pode ser evacuado ou poderá também passar por um economizador que irá aquecer previamente o líquido antes que ele chegue na caldeira.

Componentes importantes de uma caldeira

Já descobrimos qual é o processo de funcionamento de uma caldeira. Também conhecemos alguns dos seus principais componentes como o recipiente de armazenamento de líquidos, a fornalha, o economizador, dentre outros que citamos no decorrer deste artigo.

Entretanto, existem outros componentes que são fundamentais para o funcionamento de uma caldeira e que tem a importante responsabilidade de garantir que tudo saia dentro dos conformes. 

Estabelecendo altos níveis de qualidade de produção e, sobretudo, segurança.

Nesse sentido, resolvemos destacar alguns produtos que possuem essa finalidade. Sendo eles:

Pressostato

O pressostato é um instrumento responsável por medir e controlar a pressão, fornecendo segurança para equipamentos e processos industriais. 

Dentro de uma caldeira, caberá ao pressotato controlar e medir a pressão que vai existir dentro da caldeira de vapor.

A leitura obtida servirá de base para regular o combustível que será utilizado para o aquecimento da caldeira. Desse modo é possível administrar uma determinada pressão de vapor no sistema.

Válvula Solenóide

Uma válvula serve para liberar ou restringir o fluxo de fluidos. Como uma torneira, por exemplo, que libera ou bloqueia o fluxo de água, conforme o manuseio.

Em válvulas solenóides a premissa é a mesma. Uma das principais diferenças que caracterizam as válvulas solenóides é o modo de acionamento. Sendo elétrico e automático.

E, no caso de sua aplicação em caldeiras, as válvulas solenóides servirão para permitir a passagem de fluidos em altas temperaturas. Sendo, portanto, uma peça importante do que compõe o sistema de controle e segurança de uma caldeira.

Transmissor de pressão

O transmissor de pressão é um instrumento responsável por realizar um importante papel, quando o assunto é automação industrial.

Esse equipamento permite que seja medido a pressão que incide em uma caldeira de vapor. Oferecendo valores com bastante exatidão. 

O seu funcionamento permite que se estabeleça um controle do volume, vazão e densidade do conteúdo.

Drives

Drives são equipamentos de altíssima tecnologia, capazes de otimizar processos e reduzir, drasticamente, o consumo de energia. 

Promovendo uma regulação constante da pressão. Isso faz com que seja preservado um elevado nível de eficiência de energia em todo o sistema.

Tipos de Caldeira

Já falamos aqui sobre as várias aplicações do vapor em processos industriais. Falamos sobre a esterilização, sobre o aquecimento e também falamos sobre o vapor sendo utilizado como insumo para produção de energia.

Por conta dessa diversidade de aplicação, faz-se necessário o uso de diferentes tipos de caldeiras, a depender da sua finalidade de aplicação.

Para isso, precisamos levar em conta dois aspectos muito importantes. 

A capacidade produtiva, e o espaço disponível.

Com base nessas informações, podemos partir em busca do tipo de caldeira que melhor atenda às necessidades produtivas de uma indústria.

Nesse sentido, podemos contar com:

Caldeiras flamotubulares

Nesse caso, os gases quentes, referentes à queima de combustível, passarão por dentro de tubos. Esses tubos vão estar submersos em água.

Portanto, esse processo irá aquecer essa água, gerando vapor.

Sua construção é mais simples e a constituição dos seus tubos pode se apresentar de duas formas. Podendo ser verticais ou horizontais.

Caldeiras aquatubulares

Nesse caso ocorre uma inversão de papéis. 

Ao invés da água ficar em torno dos tubos, como ocorre nas caldeiras flamotubulares, ela passará por dentro dos tubos.

Já os gases quentes, referentes ao processo de combustão, estarão ao redor desses tubos. Aquecendo os tubos que armazenam a água e gerando vapor através desse processo.

Essas caldeiras possuem uma capacidade produtiva maior do que as flamotubulares. Além disso, suportam altíssimas pressões e temperaturas. 

Sendo usadas, principalmente, para geração de energia. Embora possam suportar projetos menores, com a finalidade de uso dedicada a processos industriais.

Caldeiras mistas

As caldeiras mistas mesclam características dos dois tipos de caldeira que já citamos, as flamotubulares e as aquatubulares.

Para isso, misturam o processo de combustão, que ocorre nas flamotubulares, com os tubos de água, presentes nas aquatubulares.

Tratam-se de equipamentos menores, cuja capacidade de produção de vapor é também inferior. Além disso, são caldeiras que funcionam a partir de combustíveis sólidos.

Medidas de Segurança para o uso de caldeiras

Em 2016 na cidade de Tatuí, em São Paulo, um acidente envolvendo o uso de caldeiras resultou na morte de três trabalhadores. 

Segundo a investigação, a explosão da caldeira teria sido causada por uma falha no sistema de segurança, que não conseguiu conter a pressão interna da caldeira.

“A fábrica toda tremeu e pelo impacto da explosão não tive dúvidas que o acidente tinha sido em uma das caldeiras”. Esse foi o relato de um dos colaboradores que estava no local.

Outro caso, desta vez na Bahia, em 2020, resultou na morte de outras duas pessoas. O motivo? Uma explosão causada por uma falha no sistema de segurança da caldeira. 

As vítimas trabalhavam na área de manutenção da fábrica e estavam realizando serviços de reparo na caldeira no momento do acidente.

E é claro que esses não foram os únicos acidentes no Brasil, provocados pelo uso de caldeiras e que provocaram vítimas fatais. A questão é:

Será que algo poderia ser feito?

O fato é que, devido à alta pressão e temperatura envolvidas no funcionamento de caldeiras, é necessário tomar medidas de segurança adequadas para garantir a integridade dos trabalhadores e evitar acidentes. 

E aqui no Brasil, existe até uma norma regulatória que baliza as medidas a serem tomadas de caráter obrigatório. Trata-se da NR-13.

Entre as medidas de segurança exigidas pela NR-13, destacam-se:

  • Realização de inspeções periódicas para detectar e corrigir possíveis problemas na caldeira;
  • Utilização de equipamentos de segurança, como válvulas de segurança e dispositivos de alarme;
  • Capacitação dos trabalhadores envolvidos na operação da caldeira;
  • Manutenção adequada da caldeira, com troca de peças desgastadas e limpeza regular;
  • Utilização de EPIs (equipamentos de proteção individual) pelos trabalhadores.

Mas é claro que essas medidas não previnem a totalidade dos acidentes. Afinal de contas, precisamos considerar diversos fatores técnicos, como uma falha inesperada de um equipamento, e, também, uma falha humana, provocada por fatores capacitivos e até mesmo emocionais.

Mesmo assim, adotar as medidas de segurança é a melhor forma de minimizar esse tipo de acidente ao máximo.

Quais as Etapas do Processo de manutenção de uma Caldeira

Tendo em vista o tópico anterior, resolvemos destacar um dos itens previstos na NR-13. 

A manutenção adequada da caldeira.

E não teria como deixar de mencionar isso. Afinal de contas, o processo de manutenção é uma das etapas mais importantes do processo industrial, contribuindo não apenas com a segurança mas, também, com o seu desempenho.

Deste modo, resolvemos listar quais são as principais etapas do processo de manutenção em caldeiras. Confira:

Inspeção inicial

Essa etapa é realizada quando a caldeira é instalada ou quando passa por uma grande reforma. 

Consiste em uma avaliação visual do equipamento e em testes não destrutivos para verificar a integridade das suas partes. 

Também são avaliadas as condições do local onde a caldeira está instalada, como a qualidade do ar e a disponibilidade de recursos como água e energia elétrica.

Inspeção periódica 

As caldeiras devem passar por inspeções periódicas para verificar o estado de suas partes e componentes e identificar possíveis falhas ou desgastes que possam comprometer a segurança da operação. 

Essas inspeções devem seguir as normas estabelecidas pela NR-13.

Limpeza

A caldeira deve ser limpa regularmente para evitar acúmulo de sujeira, resíduos e depósitos que possam prejudicar o desempenho do equipamento e aumentar os riscos de incêndio ou explosão.

Substituição de peças

Durante as inspeções, podem ser identificadas peças que estão desgastadas ou danificadas e precisam ser substituídas. 

É importante que sejam usadas peças de qualidade e compatíveis com as especificações da caldeira.

Testes de segurança

Antes de colocar a caldeira em operação, devem ser realizados testes de segurança para verificar o funcionamento dos equipamentos de proteção e as condições da caldeira. 

Isso inclui a verificação das válvulas de segurança, dispositivos de alarme, termômetros e manômetros.

Treinamento de funcionários 

Os funcionários que trabalham com a caldeira devem receber treinamento adequado para realizar as operações de forma segura e eficiente. 

Isso inclui treinamentos sobre os procedimentos de segurança, operação e manutenção da caldeira.

Essas etapas são importantes para garantir a integridade e eficiência das caldeiras e para garantir a segurança dos trabalhadores que operam esses equipamentos. 

É importante lembrar que a NR-13 estabelece as diretrizes para a manutenção de caldeiras e vasos de pressão e que é essencial seguir essas normas para garantir a segurança da operação desses equipamentos.

Considerações finais

Desde o início do século XVIII, início da Revolução Industrial, para cá, as caldeiras assumiram um papel de grande importância dentro dos processos industriais.

Isso se deve, em grande parte, à aplicabilidade do seu uso nos mais diversos tipos de processos. Além disso, estamos falando de um insumo que existe em bastante abundância e com baixo custo.

Unindo esses fatores, encontramos um equipamento que, ao invés de sofrer com a obsolescência, desenvolveu-se e se modernizou, conforme os avanços tecnológicos.

E, para contribuir com essa modernização e desenvolvimento, a Danfoss, a Jefferson e outras empresas  criaram diversos mecanismos que auxiliam o bom funcionamento das caldeiras. Promovendo segurança, eficiência e economia para os seus processos.

Dentre as soluções propostas estão pressostatos, válvulas solenóides, drives e transmissores de pressão que você pode encontrar aqui, no portfólio de Produtos da Nepin. Acesse e confira.

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