Aula Caldeiras

Páginas: 12 (2842 palavras) Publicado: 18 de novembro de 2013
Curso de Graduação em Engenharia Mecânica
Disciplina: Tecnologia do Calor II – MEC 4028-2
Período: 4º - 2º semestre de 2007
Professor:Otavio Henrique Paiva Martins Fontes
Aula nº 3: Caldeiras

CALDEIRAS


Definição



Aplicações



Tipos e componentes mecânicos



Ciclos Térmicos



Avarias, manutenção e reparo

CALDEIRAS


Caldeiras ou geradores de vapor sãoequipamentos
destinados a mudar o estado físico da água, do líquido para o
vapor, a fim de ser utilizado em aquecimento, para o
acionamento de máquinas motrizes (turbinas e máquinas
alternativas), nos mais diversos ramos da indústria: geração
de energia, propulsão naval, indústria de alimentos, etc.

CALDEIRAS


Vapor de água é usado como meio de geração, transporte e
utilização deenergia desde os primórdios do desenvolvimento
industrial. Inúmeras razões colaboraram para a geração de
energia através do vapor.



A água é o composto mais abundante da Terra e portanto de
fácil obtenção e baixo custo. Na forma de vapor tem alto
conteúdo de energia por unidade de massa e volume.



As relações temperatura e pressão de saturação permitem
utilização como fonte decalor a temperaturas médias e de
larga utilização industrial com pressões de trabalho.

CALDEIRAS






Grande parte da geração de energia elétrica do hemisfério
norte utiliza vapor de água como fluído de trabalho em
ciclos termodinâmicos, transformando a energia química
de combustíveis fósseis ou nucleares em energia mecânica,
e em seguida, energia elétrica.
Grande parte daindústria de processo químico tem vapor
como principal fonte de aquecimento: reatores químicos,
trocadores de calor, evaporadores, secadores e inúmeros
processos e equipamentos térmicos.
Outros setores industriais, como metalúrgico, metalmecânico, eletrônica, etc., podem-se utilizar de vapor
como fonte de aquecimentos de diversos processos.

DESENVOLVIMENTO DAS CALDEIRAS


As primeirasaplicações de caráter industrial na geração de
vapor ocorreram por volta do século 17. O inglês Thomas
Savery patenteou em 1698 um sistema de bombeamento de
água utilizando vapor como força motriz.



Em 1711, Newcomen desenvolveu outro equipamento com
a mesma finalidade, aproveitando idéias de Denis Papin,
um inventor francês.



A caldeira de Newcomen era apenas um reservatórioesférico, com aquecimento direto no fundo, também
conhecida como caldeira de Haycock (figura 1).

DESENVOLVIMENTO DAS CALDEIRAS

DESENVOLVIMENTO DAS CALDEIRAS


James Watt modificou um pouco o formato em 1769,
desenhando a caldeira Vagão ( figura 2), a precursora das
caldeiras utilizadas em locomotivas a vapor.



Apesar do grande desenvolvimento que Watt trouxe a
utilização do vaporcomo força motriz, não acrescentou
muito ao projeto de caldeiras.



Todos estes modelos provocaram desastrosas explosões,
devido a utilização de fogo direto e ao grande acúmulo de
vapor no recipiente. A ruptura do vaso causava grande
liberação de energia na forma de expansão do vapor
contido.

DESENVOLVIMENTO DAS CALDEIRAS

DESENVOLVIMENTO DAS CALDEIRAS


No início do século 19houveram os primeiros
desenvolvimentos de uma caldeira com tubos de água. O
modelo de John Stevens (figura 3) movimentou um barco a
vapor no Rio Hudson.



Stephen Wilcox, em 1856, projetou um gerador de vapor
com tubos inclinados, e da associação com George
Babcock tais caldeiras passaram a ser produzidas, com
grande sucesso comercial (figura 4).



Em 1880, Alan Stirlingdesenvolveu uma caldeira de tubos
curvados, cuja concepção básica é ainda hoje utilizada nas
grandes caldeiras de tubos de água (figura 5).

DESENVOLVIMENTO DAS CALDEIRAS

DESENVOLVIMENTO
DAS CALDEIRAS

TIPOS DE CALDEIRAS E CLASSIFICAÇÃO


Conforme o agente que transfere calor: óleo combustível,
óleo diesel, lenha, bagaço de cana, carvão, eletricidade, a gás
(GLP e/ou gás natural)....
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