Baixe Operações em Caldeiras e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! Treinamento de segurança na operação de caldeiras Operação de caldeiras Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET Operação de caldeiras  SENAI-SP, 1999 Trabalho elaborado pela Diretoria Técnica (DITEC) do Departamento Regional do SENAI-SP Coordenação Célio Torrecilha Elaboração Regina Célia Roland Novaes Conteúdo técnico Amaurilho Santos dos Reis (CFP 1.19) Cláudio de Carvalho Pinto (UNEM) José Roberto Moreira (CT 1.64) Lázaro Vieira Maciel (CFP 1.17) Sérgio Jundi Ebesui (UNED 3) Ilustrações José Joaquim Pecegueiro Capa Gilvan Lima da Silva Revisado 2004 SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de São Paulo Av. Paulista, 1313 - Cerqueira Cesar São Paulo - SP CEP 01311-923 Telefone Telefax SENAI on-line (0XX11) 3146-7000 (0XX11) 3146-7230 0800-55-1000 E-mail Home page senai@sp.senai.br http://www.sp.senai.br Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 5 Processo de combustão O fascículo Operação de Caldeiras considera que a caldeira foi entregue pelo fabricante ou pela equipe de manutenção em condições adequadas para início do processo de partida. Neste fascículo, falaremos inicialmente sobre os fatores presentes no processo de combustão, como ele acontece e como obter dele os melhores resultados. Falaremos, também dos processo de pré-partida, partida e parada dos diversos tipos de caldeira. Combustão Para produzir vapor é necessária a geração de calor. Para tal, uma das maneiras mais usuais é utilizar-se os processos de combustão. A combustão é o resultado de fenômenos físicos e químicos. Para que ela aconteça, é preciso que se disponha de um combustível e do comburente adequadamente misturados. Combustível Podemos definir combustível como sendo um “material... usado para produzir calor por combustão”, ou então: ”qualquer material que alimenta fogo”. Dependendo de sua disponibilidade e da viabilidade econômica de seu uso, os combustíveis utilizados na geração de vapor podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Os combustíveis sólidos foram os primeiros utilizados pelo homem. Lenha, carvão mineral, bagaço de cana e outros resíduos vegetais diversos são exemplos desse tipo de combustível. Para que sua utilização seja eficiente em nível industrial, são necessários altos investimentos em equipamentos específicos. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET6 Os combustíveis líquidos são, em sua maioria, os de origem fóssil, ou seja, o óleo diesel e os óleos combustíveis nas classificações de 1A / 1B até 9A/9B. Os combustíveis líquidos de fontes renováveis, como o álcool, são usados na geração de vapor apenas em aplicações específicas como combustível alternativo em usinas de produção de álcool. Para a combustão, a propriedade mais importante do combustível líquido, é a viscosidade, que é controlada pela temperatura: quanto mais viscoso for o combustível, maior deverá ser sua temperatura para atingir a viscosidade ideal para circulação e para a queima. Entre os combustíveis gasosos, pode-se citar o gás liqüefeito de petróleo (GLP), que é o produto da destilação de petróleo, e o gás natural, originário dos poços de exploração de petróleo. Se estiverem disponíveis, os gases gerados nos processos industriais, como o gás do alto-forno ou gás de hulha, também poderão ser usados. Elementos químicos na combustão O combustível, líquido ou gasoso, é constituído basicamente por carbono (C) e hidrogênio (H), ou seja, os hidrocarbonetos. Alguns tipos de combustível apresentam em sua composição, elementos como enxofre (S), vanádio (V) e outras impurezas. Os hidrocarbonetos são formados por moléculas de diversos tamanhos e formas que definem seu estado, a viscosidade e outras características presentes nos combustíveis e que são importantes para a combustão. Na combustão podem também estar presentes componentes inorgânicos como o nitrogênio (N2), o vanádio (V), o ferro (Fe) e o níquel (Ni), que geram as cinzas. Comburente O comburente é uma “substância que produz ou auxilia a combustão”. Essa substância é o oxigênio. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 7 Por razões econômicas, na combustão usa-se o oxigênio presente no ar, uma vez que ele contém 21% dessa substância em sua composição. O restante é composto basicamente por nitrogênio que não participa das reações de combustão, mas que representa um volume extra de gás a ser aquecido. Isso diminui o aproveitamento energético da caldeira e esfria a chama. Para melhorar a combustão, em alguns tipos de queimadores é feita a adição de oxigênio do ar, e até mesmo oxigênio puro no processo em alguns casos específicos. Tipos de combustão A combustão pode ser completa ou incompleta. Na combustão completa, a máxima geração de energia é obtida e os gases resultantes desse processo são menos nocivos ao ambiente. Assim, dependendo das características do combustível, a geração de material em partículas é mínima, ou nula. Não se pode eliminar a emissão de dióxido de enxofre (SO2). Na combustão incompleta existe a presença de monóxido de carbono (CO) e fuligem. Esses poluentes, além de nocivos à saúde, diminuem o rendimento da combustão, com conseqüente diminuição da geração de energia. Poder calorífico A quantidade de calor obtido na combustão de determinada parcela de combustível por unidade de massa é denominada de poder calorífico. O poder calorífico de um combustível pode ser definido como superior ou inferior em função da quantidade de água que se origina a partir de sua combustão. A tabela a seguir mostra valores práticos do poder calorífico inferior para alguns combustíveis usuais. Combustível Poder calorífico inferior óleo diesel 10.220 kcal/kg (8.670 kcal/l) óleo combustível 1A 9.660 kcal/kg óleo combustível 2A 9.300 kcal/kg gás natural 9.065 kcal/Nm3 (Comgás) 8.500 kcal/Nm3 (Bolívia) GLP 24.000 kcal/Nm3 (11.000 kcal/kg) Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET10 2. FYRITE é um analisador para análise de CO2 e O2, na qual a presença de um deles no gás de combustão causa alteração na solução reagente e fornece, em uma escala graduada a sua porcentagem. A tabela a seguir mostra o teor máximo admissível de dióxido de carbono (CO2) para alguns tipos de combustíveis. Combustível Teor máximo de CO2 * Óleo diesel 15,4 % Óleo combustível 16.0 % Gás natural 12,0 % GLP (propano/butano) 14,0 % * Valores de orientação. Os valores exatos dependem de uma análise precisa do combustível. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 11 A medição do teor de fuligem/partículas é feita em pontos de amostragem nas chaminés das caldeiras de combustíveis líquidos. Os detetores de fumaça, chamados de opacímetros são instalados nos dutos das saídas de gases e detectam a combustão incompleta comparando a opacidade da fumaça gerada com um padrão ideal de combustão, em função do combustível que estiver sendo utilizado. Existem, também, disponíveis em alguns tipos de caldeiras, analisadores contínuos de gases de combustão, que fornecem ao operador os parâmetros necessários para avaliação e controle da combustão. Características da combustão de líquidos Já sabemos como a presença de oxigênio é importante na combustão. Para permitir a mistura dos combustíveis líquidos com o ar, e sua conseqüente queima, esses combustíveis devem ser nebulizados ou atomizados, ou seja, transformados em gotas muito pequenas (gotículas). A queima será tanto melhor quanto menor for o tamanho dessas gotículas, que chegam a ter um diâmetro médio de 50 a 100 µm. O mecanismo de combustão dessas gotículas é complexo. Ele envolve: 1. Atomização mecânica ou por fluido auxiliar (vapor ou ar) com formação de gotículas e conseqüente vaporização; 2. Craqueamento ou polimerização, ou seja, a queima propriamente dita, quando o combustível atomizado entra em contato com a chama; 3. Oxidação final do combustível com a geração dos gases de combustão que apresentam um teor maior ou menor de fuligem em função das condições da queima. Observação: Não deverá haver formação de fuligem no processo de queima. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET12 Características da combustão dos gases Os combustíveis gasosos queimam muito mais facilmente do que os líquidos, embora seja igualmente importante sua mistura adequada com o ar. Se ela não acontecer, haverá formação de monóxido de carbono (CO). Quando o gás queima completamente, a formação de fuligem é mínima, ou nula, dependendo do tipo de gás empregado na combustão. Nessa condição, a chama de gás tende a ser azulada. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 15 • Realização de descargas de fundo conforme recomendações do laboratório de análise de água; • Fazer as anotações exigidas pelos superiores; • Manutenção da ordem e da limpeza da casa de caldeiras; • Notificação a outro operador habilitado ou a um superior para que se efetue sua substituição em caso de necessidade de se afastar da casa de caldeiras; • Se a caldeira apagar subitamente durante a operação normal, a retomada do processo de acendimento somente deverá ocorrer após garantia de completa purga e exaustão dos gases remanescentes. Parada das caldeiras de combustíveis sólidos Para fazer a parada das caldeiras, procede-se da seguinte forma: • Sopragem de fuligem (ramonagem) em caldeiras aquatubulares dotadas destes dispositivos; • Interrupção da alimentação de combustível e execução dos cuidados necessários com relação aos alimentadores (pneumáticos, rotativos, etc.); • Manutenção do nível de água ajustando-o, conforme a vaporização que irá ocorrer e a quantidade de combustível disponível na fornalha; • Desligamento dos ventiladores e exaustores se o combustível remanescente na fornalha não é suficiente para geração de vapor; • Abafamento da caldeira por meio do fechamento dos dampers e portas de alimentação da fornalha, garantindo vedação contra entradas de ar frio; • Fechamento da válvula de saída de vapor; • Abertura do respiro da caldeira, ou do superaquecedor, onde existir um; • Basculamento das grelhas para possibilitar limpeza da fornalha. Após a parada, devem ser tomadas as providências necessárias quanto ao registro dos motivos da parada no livro da caldeira e as próximas ações a serem providenciadas. Pré-partida das caldeiras de combustível líquido e/ou gasoso Para as caldeiras de combustível líquido ou gasoso, a pré-partida acontece na seguinte seqüência de etapas: • Verificação do nível dos tanques de água e de combustível; Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET16 • Verificação e execução do alinhamento da alimentação de água; • Verificação e execução do alinhamento da alimentação de combustível e limpeza dos sistemas de filtros, se necessário; • Para caldeiras a óleo combustível, início do processo de aquecimento e controle de temperatura até atingir temperatura suficiente para circulação do óleo; • Acionamento da bomba e inicio da circulação de óleo até que a temperatura ideal do combustível para a partida da caldeira seja atingida; • Verificação geral das válvulas e instrumentos da caldeira; • Verificação das condições operacionais das bombas de alimentação de água e de combustível; • Drenagem dos indicadores e controladores de nível (garrafa e visor) e teste do sistema de segurança (alarme e trip); • Ajuste do nível de água da caldeira na posição operacional; • Abertura de drenos e respiros da caldeira; • Abertura de drenos e respiros do superaquecedor, nas caldeiras que os possuem. • Verificação das condições de alimentação elétrica dos painéis de comando e sinalização; • Verificação das condições operacionais dos ventiladores e do sistema de tiragem da caldeira; • Verificação, onde houver, das condições operacionais do compressor de ar utilizado na atomização do combustível; • Verificação do posicionamento e condições dos eletrodos de ignição; • Limpeza da fotocélula. Partida das caldeiras de combustível líquido e/ou gasoso Para dar a partida na caldeira, a seqüência é a seguinte: • Ventilação ou purga da fornalha por um período suficiente para garantir a eliminação total de gases; • Partida do compressor de ar para atomização, onde for aplicável; • Verificação se os valores de temperatura e pressão do combustível são ideais para acendimento; • Acendimento do queimador piloto; • Alinhamento lento da válvula manual de combustível, certificando-se de que a caldeira está acesa; • Para caldeiras com mais de um queimador, a seqüência de acendimento recomendada pelo fabricante deve ser obedecida; Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 17 • Ajuste das condições de queima, garantindo estabilidade de chama; • Desligamento do queimador piloto e verificação da estabilidade da chama; • Aquecimento gradual com acompanhamento para não danificar o refratário e tubos respeitando-se a curva de aquecimento recomendada para cada tipo de caldeira; • Verificação, durante a fase de aquecimento, de quaisquer anormalidades nos equipamentos e nos instrumentos indicadores de controle, tomando as providências para os ajustes necessários; • Fechamento do respiro do tubulão superior, após garantir eliminação total do ar em caldeiras que não possuem superaquecedor; • Passagem do controle da caldeira para o automático quando as condições de pressão atingirem valores preestabelecidos para tal, conforme procedimento operacional; • Atingida a pressão de operação, abertura lenta da válvula de saída de vapor para evitar o golpe de aríete e para liberar o vapor para consumo; • Fechamento do respiro do superaquecedor, se houver. Operação normal das caldeiras de combustível líquido e/ou gasoso Para a operação normal de caldeiras de combustível líquido e/ou gasoso, o operador deve seguir as seguintes recomendações: • Observação atenta do nível de água da caldeira, fazendo os ajustes necessários; • Observação das temperaturas do economizador e préaquecedor de ar, onde existirem; • Observação das indicações dos dispositivos de controle de temperatura e pressão, fazendo os ajustes necessários; • Realização de todos os testes de rotina da caldeira; • Verificação do abastecimento dos tanques de suprimento de água; • Verificação da reposição de combustível; • Vistoria nos equipamentos, observando qualquer anormalidade (ruído, vibrações, superaquecimento). • Verificação dos parâmetros de temperatura dos gases da chaminé; • Observação da combustão através dos visores e da chaminé fazendo os ajustes necessários; • Regulagem nos dampers quando necessário; • Sopragem periódica de fuligem conforme rotina de cada equipamento; • Realização de descargas de fundo conforme recomendações do laboratório de análise de água; Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET20 Quando essa temperatura se eleva, isso pode ser sintoma de alguma anormalidade operacional, dentre as quais: • Caldeira suja, com deficiência de troca térmica; • Queda de material refratário, mudando o caminho preferencial dos gases; • Juntas de amianto não dão perfeita vedação; • Tamanho de chama maior que o aceitável; • Excesso de ar na fornalha, causando aumento de velocidade dos gases. Os controles de temperatura do óleo devem ser dimensionados e ajustados para garantir a circulação e a viscosidade ideal de pulverização para queima no queimador. O controle de temperatura pode ser feito na regulagem do termostato ou do Set Point dos controladores. O controle de temperatura da água de alimentação tem o objetivo principal de garantir uma faixa de temperatura ideal para favorecer a desgaseificação da água. Normalmente este controle é feito por uma controladora que está ligada à malha do sistema de alimentação. Os controles de pressão mais importantes de uma caldeira são: • Controle da pressão da água de alimentação; • Controle da pressão do ar; • Controle da pressão da fornalha; • Controle da pressão do combustível; • Controle da pressão do vapor. O controle da pressão da água faz parte da malha de controle. Em caso de baixa pressão de água de alimentação, que pode ser causado por uma parada da bomba ou problemas mecânicos com a bomba, ocorre o desarme da caldeira. A atuação para sanar o problema pode ser feita manual ou automaticamente, ligando- se uma bomba reserva, por exemplo. O controle de pressão de ar é executado regulando-se a ventilação/exaustão de modo a evitar-se pressão muito acima ou muito abaixo das recomendadas no interior da fornalha. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 21 O controle de pressão da fornalha é muito importante para evitar vazamentos de gases para o ambiente de trabalho, ou ocorrência de infiltrações de ar falso e frio que altera o rendimento da caldeira. A regulagem e o controle da pressão do combustível são muito importantes para a eficiência da combustão, afetando a atomização e a dispersão do combustível. As variações de pressão podem causar problemas inclusive de desarme da caldeira. A regulagem de controle de pressão de vapor deve ser executada diretamente no vapor, de modo que seja alcançada a pressão requerida pelos consumidores. Deve-se tomar especial atenção para que a pressão de vapor não suba a níveis acima da pressão de trabalho, pois irá gerar perdas de insumos (água, produtos químicos, combustível etc.) através da abertura das válvulas de alívio e segurança do sistema. Controle do fornecimento de energia Nas caldeiras de combustível sólido, a regulagem da energia para geração de vapor é feita mediante atuação na dosagem de combustível (manual ou automaticamente), em sintonia com a injeção de ar para melhoria da combustão. Nas caldeiras de combustível líquido ou gasoso, mediante sinal recebido do controle de pressão do vapor, haverá atuação na abertura da válvula de admissão de combustível, também em sintonia com a vazão de ar para ajuste e melhoria da combustão. Nível de água Basicamente, a regulagem e o controle de nível para controladores tipo bóia, necessitam de intervenção mecânica, alterando-se as dimensões da haste entre as chaves liga/desliga. Para controladores com eletrodos, esta regulagem exige alteração nas dimensões dos eletrodos, em função da deposição/corrosão dos eletrodos. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET22 Para os controladores termostático e hidráulico, esta regulagem necessita de ajustes na válvula automática de admissão de água. Este ajuste deve ser realizado sempre que o nível real estiver fora da posição ideal de operação. Para os controladores do tipo de transmissão por pressão diferencial, a regulagem é feita mediante ajuste do set point no próprio controlador. Otimização da combustão O controle e a otimização da combustão são fatores importantes na economia de combustíveis e preservação do meio ambiente. A melhor eficiência da combustão é obtida observando-se fatores como: uso do queimador adequado, nebulização perfeita, porcentagem correta de ar, manutenção periódica no equipamento, análise contínua dos gases, etc.. Para otimizar o processo de combustão, podem-se utilizar os seguintes meios: • Pré-aquecimento do ar de combustão, • Pré-aquecimento do combustível; • Controle de tiragem; • Análise e controle da combustão por instrumentos. Atomização e queimadores Para que a combustão ocorra, é necessário que exista o maior contato possível do combustível com o oxigênio do ar de combustão. Para isso acontecer quando se usa um combustível líquido, é preciso aumentar sua superfície específica. Isso é feito na fase de atomização, ou seja, quando o combustível é transformado em gotículas. Os tipos de atomização podem ser: • Mecânico, no qual a atomização se dá por óleo sob pressão ou por ação centrífuga (copo rotativo), • Por fluido auxiliar, no qual a atomização acontece com o auxílio do próprio vapor ou com ar comprimido. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 25 Para utilizar um sistema de queima de gás natural ou outro, é necessária uma adaptação do sistema de queima normal a óleo. Para essa adaptação, utilizam-se obrigatoriamente os seguintes equipamentos: • Reguladores de vazão; • Válvula solenóide; • Pressostatos e válvulas reguladoras; • Manômetros especiais para gases; • Lança de queima principal para melhor homogeneização e • Materiais para instalação elétrica, tubos e conexões. Segurança na construção de queimadores Em relação à segurança de operação, os queimadores são construídos visando garantir: • Controle e estabilidade da chama: essa função é realizada pelo bocal, pelo disco difusor, e pelo sistema de dosagem de combustível; • Interrupção do fornecimento de combustível em caso de anomalia: essa função é executada pelo programador e sensor de chama e pelos sistemas de bloqueio de combustível; • Bloqueio da entrada de combustível na câmara de combustão durante a parada do queimador: essa é a função das válvulas de bloqueio e segurança e do pressostato de ar; • Ausência de gases explosivos na câmara de combustão no momento da ignição: essa é a função da rotina da pré-purga ou da pré-ventilação. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET26 Chaminé A chaminé é uma parte importante na caldeira. Ela ajuda na tiragem (saída dos gases da combustão) devido à diferença de pressão atmosférica que existe entre a sua base e o seu topo, provocada pela diferença de temperatura dos gases de combustão. Pode ser constituída de chapas de aço ou alvenaria de tijolo comum, porém em qualquer um dos casos sua construção deve ser rigorosamente projetada e executada, levando-se em conta a quantidade de gases que deverá passar pela chaminé, a velocidade destes gases, a temperatura (tanto na base como no topo) e a pressão atmosférica local. Também deve ser observado que não haja qualquer fenda que possibilite uma entrada falsa de ar. Tiragem Tiragem é o processo pelo qual se garante a admissão de ar na fornalha e a circulação dos gases de combustão através de todo o sistema, até a saída para a atmosfera. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 27 A tiragem deve vencer a perda de carga do sistema e o ventilador deverá ser dimensionado para esse fim. O valor da perda de carga através do sistema determina o processo de tiragem a ser usado. Assim, a tiragem pode ser: natural ou mecânica (forçada, induzida ou mista). Tiragem natural A tiragem natural é o processo no qual a diferença de pressão gerada pela diferença de densidade entre os gases quentes e o ar frio na entrada da fornalha provoca o escoamento natural dos gases de combustão para a chaminé. A altura da chaminé limita a entrada de ar para combustão. A tiragem natural tem por base três fatores: a altura da chaminé, a temperatura ambiente e a temperatura dos gases quentes. Tiragem mecânica A tiragem mecânica utiliza equipamentos mecânicos para promover o suprimento de ar quando as perdas de carga ultrapassam determinado limite. A função da chaminé, nesse caso, limita-se ao lançamento dos gases para pontos mais altos, favorecendo sua dissipação na atmosfera. Ela pode ser forçada, induzida ou mista. A tiragem forçada é o processo pelo qual o suprimento de ar para o interior da fornalha é feito por um ventilador centrífugo. As caldeiras com tiragem forçada possuem a fornalha pressurizada e precisam ter boa vedação das paredes para evitar fuga dos gases da combustão para o ambiente. A tiragem induzida consiste em aspirar os gases por meio de ventilador com função de exaustor ou ejetor. A aspiração com ejetor a vapor encontra aplicações nas locomotivas e caldeiras marítimas. A tiragem mista emprega dois ventiladores, dos quais um tem a finalidade de fornecer o ar para dentro da caldeira e outro com a função de retirá-lo (ventilador- exaustor) Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET30 DATA___/_____/_____ __________________________________ OPERADOR ROTEIRO DE VISTORIA DIÁRIA (Exemplo) TEMPO ( HORAS) OPERAÇÕES PADRÃO DE FUN- CIONAMENTO 1 2 3 4 5 I - SISTEMA DE COMBUSTÃO 1A - Compressor Nível de óleo NORMAL Pressão de ar 82 Kpa Refrigeração NORMAL Temperatura NORMAL 1B - Ventilador Temperatura dos mancais NORMAL Folga das correntes do ventilador NORMAL Rolamentos (estado geral) NORMAL 1C - Bomba de óleo Temperatura dos mancais da bomba de óleo combustível NORMAL Redutor (estado geral) e nível de óleo(até ¼ de engrena- NORMAL gens conduzidas) 1D Circuito de óleo Temperatura do óleo combustível 120oC Pressão do óleo combustível 206 Kpa 1E - Ignição Pressão do óleo diesel do piloto 820 Kpa II - SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DA ÁGUA Funcionamento da bomba de água NORMAL Situação da gaxeta da bomba NORMAL Temperatura da água de alimentação no tanque 90OC de condensado Indicador de nível de água NORMAL Descarga da coluna de nível SIM Descarga de fundo (conferir indicação do tratamento da água) SIM III - COMANDO AUTOMÁTICO Pressão máxima de trabalho 820 Kpa Diferencial de pressão para modulação 34 - 102 Kpa Funcionamento da fotocélula NORMAL IV - DIVERSOS Lubrificação geral NORMAL Temperatura dos motores NORMAL Temperatura dos gases de combustão da chaminé 120oC Descarga da válvula de segurança SIM Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 31 Falhas de operação: causas e providências As caldeiras, em geral, possuem grande quantidade de equipamentos e instrumentos, e quando estes apresentam algum tipo de defeito, nem sempre sua correção é fácil. Em qualquer situação, no entanto, o operador deverá aplicar rigorosamente as normas de segurança e os procedimentos indicados no manual de operação do equipamento fornecido pelo fabricante. Os principais itens que podem apresentar defeitos em operação são: • Sistema de alimentação de combustível • Sistema de alimentação de água; • Controle de nível; • Controle de combustão; • Controle de pressão. Para melhor entendimento, as tabelas apresentadas a seguir mostram alguns tipos de defeitos, causas e providências a serem tomadas pelo operador ou pelos responsáveis pela manutenção da caldeira. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET32 Alimentação de óleo combustível Defeitos Causas prováveis Providências A bomba de óleo pesado não funciona. Defeito no sistema de comando elétrico. Ler as instruções de manutenção. A bomba não fornece pressão ou fornece pressão insuficiente. Defeito no circuito de óleo combustível. Pesquisar no manual o capítulo referente ao sistema automático de combustão, no item “manômetro de pressão não registra pressão”. Defeito mecânico da bomba. Ler as instruções de manutenção. A bomba de óleo diesel não funciona. O motor não gira. Ler as instruções de manutenção A bomba está engripada. Desmontar a bomba e verificar estado das engrenagens. Consultar as instruções de manutenção. Temperatura alta demais. Regulagem mal feita Corrigir a regulagem do óleo. Válvula automática de vapor não fecha. Ler as instruções de manutenção. Temperatura baixa demais. Válvula manual de vapor fechada. Abrir válvula. Purgador não funciona. Examinar e trocar, se necessário. Regulagem mal feita. Corrigir regulagem do óleo. Aquecimento elétrico não funciona. Termostato desregulado ou danificado. Verificar o termostato. Regulá-lo ou substitui-lo. Fusíveis queimados. Verificar e trocar. Bobina da chave queimada. Trocar bobina. Corrente não chega na bobina da chave eletromagnética. Examinar o circuito elétrico e verificar funcionamento da chave. Resistência queimada. Trocar resistência. Aquecimento a vapor não funciona Válvula de vapor fechada. Abrir a válvula. Purgador não funciona. Examinar e trocar, se necessário. O termostato ou a válvula solenóide do aquecedor desregulada ou danificada. Verificar o estado do termostato ou da válvula. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 35 Controle de combustão Defeitos Causas prováveis Providências Falta de óleo no depósito de combustível para ignição. Encher o tanque, tendo o cuidado de purgar o ar da sucção da bomba. Ver instruções de manutenção. Válvula de saída do combustível para ignição fechada. Abrir válvula. O queimador piloto não acende ou às vezes falha e o manômetro de óleo não registra pressão. Ar na tubulação de sucção. Manutenção mecânica Ar na tubulação. Manutenção mecânica Filtro sujo Limpar filtro Atomizador de óleo diesel sujo. Limpar o furo do giclê. Não usar estopa, arame ou estilete metálico. Eletrodos de ignição desajustados. Consultar módulo sobre manutenção. O queimador piloto não acende ou às vezes falha. A pressão registrada no manômetro de óleo é inferior a 100 lb/pol. Porcelanas partidas. Trocar as porcelanas. O sistema automático de combustão opera, o piloto acende, mas o queimador principal não acende apesar de o manômetro indicar que a pressão do óleo está boa. O óleo não chega normalmente ao combustor. Verificar se o atomizador está obstruído. Limpar a peça com querosene ou solvente apropriado. Usar, de preferência, ar comprimido. Não usar estopa. Se o atomizador estiver limpo, e o fenômeno permanecer, observar se a junta, colocada no acento da culatra da parte interna da sede do combustor, está mal ajustada. O sistema automático de combustão opera, o piloto acende, mas o queimador principal não acende e a pressão indicada no manômetro está boa. A válvula de entrada de óleo está aberta, porém não chega óleo no combustor . Retirar a parte interna do combustor; abrir a válvula de entrada de óleo no combustor; colocar uma lata em frente à entrada de óleo do queimador; ligar a chave de comando manual. Deverá sair um jato de óleo do queimador. Se não sair, verificar se há alguma obstrução na tubulação de óleo, desde o manômetro até o combustor. Tubulação fechada. Verificar se a(s) válvula(s) entre o depósito e a bomba está(rão) fechada(s). Filtros sujos. Fazer uma limpeza nos filtros, depois de consultar as instruções de manutenção. Ar na sucção da bomba. Verificar se há uma entrada de ar na canalização de sucção. Válvula de retorno aberta pela ação de partículas sólidas na rede. Ver instruções de manutenção a respeito desta limpeza. Apesar de a pressão indicada no manômetro de óleo ser muito baixa ou nula, o sistema automático de combustão opera, o piloto acende, mas o combustor principal não acende. Falta de óleo impede o funcionamento da bomba Verificar se o depósito de serviço está cheio. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET36 Continuação O sistema automático de combustão opera, o piloto acende, mas o combustor principal não acende, apesar de o manômetro indicar que a pressão do óleo está boa. Válvula de entrada de óleo no combustor fechada. Abrir a válvula. Tubulação da caldeira suja de fuligem. Limpar a tubulação segundo instruções de manutenção. A temperatura de saída dos gases da caldeira é superior à normal. Tampa traseira da caldeira mal fechada. Retirar a tampa e verificar o estado dos refratários. Fazer os reparos seguindo as instruções de manutenção. Pressão de óleo elevada. Verificar se a válvula de retorno está colada e descolá-la. Verificar se a válvula no tubo de retorno para o depósito está fechada e abri-la. Pressão do óleo oscilando por causa de ar na canalização. Fechar a válvula de entrada de óleo no combustor e fazer a circulação do óleo, acionando a chave de comando manual até que o ponteiro do manômetro de pressão de óleo se estabilize. Verificar se há linha de conexão solta na linha de sucção da bomba. Falta de ar secundário, motivada pelas correias frouxas do ventilador. Trocar as correias ou esticá-las Registro da borboleta de ar fora do lugar. Colocar o registro no lugar certo. O servomotor não abre a borboleta porque a alavanca de comando está solta. Prender a alavanca de comando. Ventilador sujo. Limpar o rotor e a tela de entrada, seguindo as instruções de manutenção. Caixa de ar suja. Providenciar limpeza. Temperatura do óleo alta ou baixa Ver nesta lista o item sobre o aquecedor de óleo. Baixa pressão no ar de atomização. Ver lista de defeitos no compressor A fumaça na saída de gases está mais escura que o normal. Atomizador entupido. Desmontar e lavar o atomizador de óleo de óleo combustível. Defeito no sistema de comando elétrico. Ler sobre chaves magnéticas e sistema de comando automático nesta lista. Defeito no motor, impedindo-o de dar partida. Providenciar conserto ou troca. Correias partidas. Substituir as correias. O ventilador não funciona. Defeito no ventilador. Providenciar conserto. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 37 Continuação Correias bambas. Trocar ou esticar as correias. Borboleta de regulagem fora do lugar. Regular borboleta: totalmente aberta - para fogo alto; meio- fechada - para fogo baixo. Ventilador sujo. Limpar o ventilador. O ventilador funciona, mas sua atuação não é normal. Defeito mecânico no ventilador Providenciar conserto. O combustor piloto não acende ou falha às vezes. A pressão registrada no manômetro de óleo é inferior a 7,0 kgf/cm2. Não chega corrente nos eletrodos. Verificar, aproximando os terminais um do outro e observando se saltam centelhas. Verificar também se o defeito está no circuito elétrico do transformador, por interrupção nos fios ou cabos. Uma vez que chegue corrente no transformador e não saia pelos cabos de alta-tensão, o transformador está defeituoso. Ver as instruções de manutenção Controle de pressão Defeitos Causas prováveis Providências A pressão está acima da permitida. As válvulas de segurança e o automático de parada não funcionam. Está ligada a chave de comando manual de ignição. Verificar se as chaves de comando manual e de comando automático de ignição não foram ligadas ao mesmo tempo. Platinado de pressostato colado. Lixar o platinado. Pressostato com o diafragma furado. (Neste caso, sai vapor pelo pressostato). Trocar o pressostato. Capilar do diafragma defeituoso. Tirar o pressostato e limpá-lo. A pressão está acima da permitida. As válvulas de segurança e o automático de parada não funcionam. Pressostato desregulado e defeituoso. (É muito difícil o pressostato desregular). Regular o pressostato. O gerador de vapor pára de funcionar e a pressão registrada no manômetro de vapor está abaixo do nível máximo normal. Defeito no manômetro. Trocar o manômetro. Defeito no compressor Ver sobre o compressor de ar Defeito do manômetro. Trocar o manômetro O manômetro de ar não registra pressão ou registra pressão muito baixa. Defeito no circuito de óleo. Ver sobre o sistema automático de combustão. Defeito no circuito de óleo. Verificar. O manômetro de óleo não registra pressão Defeito no manômetro Trocar o manômetro. O manômetro de vapor registra pressão inferior quando o gerador de vapor desliga automaticamente. Defeito no manômetro. Trocar o manômetro. O manômetro de óleo oscila muito sem indicar a pressão exata. Ar na tubulação de óleo. Purgar o ar na tubulação e estudar o assunto referente à tubulação em que o respectivo manômetro se encontra. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET40 Nível de água alto O nível de água alto pode ter como causas prováveis: • Falha no sistema automático de controle de nível; • Falta de atenção do operador; • Falha no sistema de alimentação de água • Controle de alimentação de água no modo manual. Para evitar esses problemas deve-se: • Efetuar revisões de rotina nos sistemas de controle de nível; • Manter atenção constante ao sistema de alimentação de água; • Manutenção preventiva do sistema de alimentação de água. Como formas de atuação neste tipo de ocorrência, deve-se: • Cortar alimentação de água (desligando a bomba, fechando a válvula, etc.); • Testar visores de nível , certificando-se se o nível é real; • Atuar na descarga contínua após confirmação do valor real do nível alto, • Atuar na descarga de fundo tomando todos os cuidados necessários após terem sido esgotados todos os recursos; • Informar o ocorrido à manutenção. Pressão do vapor acima do limite normal Quando a pressão do vapor está acima do limite normal, podem existir duas situações: a válvula de segurança não abre ou a válvula de segurança abre, mas a pressão continua a subir. Isso pode ter a seguintes causas: • Sede da válvula de segurança está emperrada; • Válvula de segurança desregulada; • Válvula de segurança subdimensionada; • Caldeira com controle no modo manual. Os problemas podem ser evitados da seguinte forma: • Nunca alterar a regulagem da válvula de segurança, caso seja necessária esta alteração registrar o novo valor no registro de segurança da caldeira; • Testar regularmente a válvula de segurança de acordo com procedimentos do fabricante; • No caso da válvula estar subdimensionada, providenciar sua substituição, atualizando a respectiva documentação da válvula e da caldeira. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET 41 Como providências, a alimentação de combustível deve ser completamente cortada e a evolução da pressão deve ser acompanhada. Conforme a tendência de subida de pressão, deve-se providenciar abertura da válvula de alívio de pressão onde houver. Para caldeiras de combustível sólido, além da providência acima, deve-se parar ventiladores e fechar todas as entradas e saídas de ar da caldeira. Falhas em partes sob pressão Sempre que ocorre uma ruptura de tubos ou que há um grande vazamento de vapor, é necessária uma ação imediata para evitar danos pessoais, a fim de se reduzirem os efeitos da avaria, de modo que o restante da instalação sofra o menos possível. Para isso, procede-se da seguinte maneira: • Cortar alimentação de combustível; • Se houver mais de uma caldeira operando em paralelo, fechar a válvula de vapor da caldeira avariada; • Manter o nível de água pelo tempo que for possível evitando choque térmico, protegendo os tubos e refratários, favorecendo o resfriamento lento da caldeira; • Manter os ventiladores ligados pelo tempo que for possível de modo a expulsar o vapor pela chaminé; • Abrir as válvulas de segurança, a menos que a pressão apresente tendência de queda; • Se não for possível manter o nível de água, cortar a alimentação imediatamente, fechar as válvulas de alimentação e parar a bomba; • Depois de ocorrer a despressurização da caldeira, parar ventiladores e efetuar processo de resfriamento natural. Podem ser considerados ainda como emergência outros tipos de ocorrência, tais como: • Queda de uma parede refratária causando superaquecimento da chaparia; • Paradas de ventiladores; • Parada de energia elétrica dos painéis de comando; • Pane no sistema de instrumentação. Treinamento de segurança na operação de caldeiras - Operação de caldeiras SENAI-SP - INTRANET42 Nesses casos, deve-se: • Fechar a válvula principal da saída de vapor e cortar o combustível; • Manter nível de água dentro da faixa operacional; • Fazer avaliação da situação, e caso haja previsão de normalização, manter a caldeira pressurizada, se possível; • Caso a situação custe a se normalizar, entrar em procedimento de parada da caldeira.