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Tipos de Caldeira a Vapor

Os primeiros protótipos da caldeira a vapor surgiram durante a Primeira Revolução Industrial, que ocorreu no século XVIII. Elas surgiram para a finalidade de diminuir as consequências que a queima do carvão geravam na indústria. Com o advento das caldeiras a vapor, a combustão passou a se concentrar em apenas um local da indústria, e o calor era distribuído através das tubulações de vapor.

A princípio elas não eram cilíndricas, o responsável pela alteração do formato foi o engenheiro Oliver Evans, que era americano, e percebeu que o formato cilíndrico aumentava a sua resistência mecânica.

Ela foi a tecnologia que alimenta, até os dias de hoje, a dinâmica da indústria, principalmente quando se trata daquelas que precisam de altas temperaturas. E assim foi inaugurada essa nova era na produção manufaturada.

As caldeiras a vapor são equipamentos metálicos responsáveis por produzir e acumular vapor a partir de diferentes fontes, sendo a mais comum delas, a água, devido à abundância desse recurso e à possibilidade de reaproveitamento através da condensação do vapor. O armazenamento é feito em alta pressão, superior à pressão atmosférica, e em alta temperatura.

Após ser produzido e armazenado, ocorre um processo chamado de calefação, que é o calor do vapor sendo utilizado como fonte de energia térmica, aquecendo, desta forma, os ambientes. Além disso, este processo também pode ser utilizado para movimentar e energizar diversas máquinas, e também esteriliza-las. Sendo assim, os diferentes tipos de caldeiras tem utilidade em usinas de força termoelétrica, em indústrias e em residências.

Todas as caldeiras se originaram graças aos protótipos que surgiram na Primeira Revolução Industrial, mas apesar disso, ao longo do tempo, elas foram se diferenciando de acordo com as necessidades de eficiência, finalidade e espaço onde seriam utilizadas.

Desta forma, de acordo com o local da fornalha, as distintas posições dos tubos, entre outros aspectos, os principais tipos de caldeira são:

• Caldeira Flamotubular

As caldeiras flamotubulares, comportam o fogo dentro dos tubos, ou seja, a fumaça e os gases que são resultados da queima, passam por dentro dos tubos, aquecendo-os. No entorno desses tubos está a água para onde o calor do metal é transferido, aquecendo-a também é consequentemente gerando o vapor.
Esse é o modelo mais utilizado por ser mais simples de se construir.

• Caldeira Aquatubular

Em uma caldeira desse tipo, a água passa por dentro dos tubos, diferente da anterior. O valor que vem da queima passa no entorno dos tubos, aquecendo-os. Os tubos, então, transmitem o calor para a água que está dentro deles, o que forma o vapor. Essa opção é muito usada nas usinas termoelétricas, já que o objetivo é obter mais vapor.

• Caldeira Mista

Essas caldeiras são híbridas. Possuem características tanto das caldeiras flamotubulares quanto das caldeiras aquotubulares.

Essas classificações, referentes à forma como se dá a troca de calor, são essenciais. Entretanto, a disposição e quantidade dos tubos, assim como a localização da fornalha geram outras classificações secundárias. Algumas delas são:

1. Caldeira Vertical e Caldeira Horizontal

A caldeira vertical contém os tubos dispostos nessa posição. Os seus tubos são fechados nas extremidades por placas, que são chamadas de espelhos. É ideal para combustíveis com um teor de calor mais baixo.
A caldeira horizontal é aquela cujos tubos estão dispostos horizontalmente. Ela pode possuir até quatro fornalhas e é utilizada para combustíveis com maior produção de calor.

2. Caldeira Lancashire

As caldeiras Lancashire são um tipo de caldeira horizontal com quatro tubos internos. Esta é uma caldeira com alta capacidade de produção de vapor, que ocupa muito espaço por comportar grande volume de água. Por esse motivo, as caldeiras menores e mais modernas são as preferidas do mercado.
A princípio, essa caldeira tinha um par de fornalhas, o que possibilitou o funcionamento ininterrupto da caldeira. Enquanto a limpeza era realizada em um dos fornos, o outro poderia continuar funcionando normalmente.

3. Caldeira Cornuália

A caldeira cornuália, se trata de uma caldeira horizontal de grande volume de água. Todavia, ao contrário da anterior, apresenta limitações de pressão e uma eficiência significativamente menor. Ao invés de quatro, tem apenas dois tubos internos, conectados por uma placa plana.

4. Caldeira Multitubular

Essa caldeira foi criada em 1828, na França, e, a princípio, os vários tubos eram feitos de cobre, sendo que a água passava por dentro deles. Essa inovação, acabou permitindo trocas de calor mais eficientes, e consequentemente, passou a fazer sucesso, sendo muito usada na construção das locomotivas.

As caldeiras do tipo multitubular, possuem vários tubos internos. Esses tubos, por onde circulam os gases resultantes da combustão, podem ser tubos de fogo direto, tubos de retorno ou uma mistura dos dois.

Quando as caldeiras possuem tubos de fogo direto, os gases responsáveis pelo aquecimento da água e geração do vapor, passam somente uma vez pelos tubos. Já quando os tubos são de retorno, essa fumaça circula pelo cilindro da caldeira.

Além da diferença dos tubos, essas caldeiras podem se distinguir pela localização da fornalha. Há caldeiras em que essa fornalha é interna ao equipamento. Em outras, a fornalha é externa, aquecendo a caldeira pela parte de fora.

5. Caldeira locomotiva

Uma caldeira tem classificações essenciais e classificações secundárias. Podemos usar a caldeira locomotiva para exemplificar isso.

Trata-se de uma caldeira flamotubular já que os gases são o conteúdo dos tubos. A água circula por fora deles, na sua dupla parede metálica. Ademais, é também uma caldeira multitubular, pois possui vários tubos internos. E por fim, recebe o nome de locomotiva por ter sido projetada para movimentar os vagões dos trens.

Logicamente, essa caldeira é muito inutilizada atualmente pois os trens não são mais movidos a vapor, pois o seu funcionamento é prejudicial ao meio ambiente, além de não ser sustentável. Isso ocorre, pois, a combustão nessas caldeiras acontecia com a queima de lenha ou carvão. A primeira opção agrava o problema do desmatamento e a segunda libera uma grande quantidade de gases poluentes.

6. Caldeira escocesa

A caldeira escocesa foi projetada essencialmente para navios, além dessa caldeira ser escocesa, ela também é flamotubular, pois o que circula pelos tubos também são gases. Além disso, esta é uma caldeira multitubular por possuir vários tubos. Nesse caso, há presença de tubos de retorno, pois os gases circulam quatro vezes pelo interior da caldeira. Esse tipo de caldeira possui alto rendimento e utiliza óleo ou gás como combustíveis.

Robson Egito

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