Montagens de caldeiras – funções, peças, diagrama, funcionamento

Montagens de caldeira:Função1) Válvula de retenção de alimentaçãoPara permitir o fluxo de água na caldeira2) Indicador de nível de águaPara verificar o nível de água no tambor da caldeira3) Torneira de purgaPara afastar a água da caldeira para fins de manutenção4) ManômetroPara medir a pressão do vapor gerado no tambor da caldeira5) Válvula de parada de vaporPara controlar o fluxo de vapor para a turbina6) Válvula de segurançaPara aliviar o excesso de vapor do tambor da caldeira gerado em alta pressão7) Plugue fusívelPara extinguir incêndio no forno permitindo a pulverização de água ao derreter o material fundido

Indicadores de nível de água

Função

É um acessório importante, que indica ao observador o nível da água no interior da caldeira. É um dispositivo de segurança do qual depende o correto funcionamento da caldeira. Este acessório pode ser visto na frente da caldeira e geralmente é em número de dois.

Número e localização: Normalmente são instalados dois indicadores de nível de água/medidor de água na frente da caldeira.

Construção do indicador de nível de água:

É composto por três torneiras e um tubo de vidro. A Haste Cock 1 mantém o tubo de vidro em conexão com o espaço de vapor. A torneira de água 2 põe o tubo de vidro em ligação com a água da caldeira. A torneira de drenagem 3 é utilizada em intervalos frequentes para verificar se as torneiras de vapor e água estão limpas.

Diagrama do indicador de nível de água:

diagrama indicador de nível de água

Funcionamento do indicador de nível de água:

No funcionamento de uma caldeira a vapor e para o bom funcionamento do indicador do nível de água, abrem-se as torneiras do vapor e da água e fecha-se a torneira de escoamento. Neste caso, as alças são colocadas na posição vertical. A passagem retangular nas extremidades do tubo de vidro contém duas bolas. Caso o tubo de vidro se quebre, as duas esferas são transportadas ao longo das suas passagens até às extremidades do tubo de vidro. É portanto óbvio que a água e o vapor não escaparão. O tubo de vidro pode ser facilmente substituído fechando as torneiras de vapor e água e abrindo a torneira de drenagem.

Medidor de pressão

Função

É utilizado para medir a pressão do vapor no interior da caldeira a vapor. Os manômetros geralmente utilizados são do tipo tubo Bourdon.

Número e localização: Todas as caldeiras devem ser equipadas com pelo menos um manômetro e geralmente é montado na parte superior frontal do casco ou tambor da caldeira para que o atendente possa ler facilmente a leitura da pressão.

Existem dois tipos de manômetros:

• Manômetro de tubo de Bourdon e
• Manômetro tipo diafragma.

O tipo comum de manômetro para caldeiras a vapor é o manômetro de Borden, cuja construção e operação são descritas a seguir:

Construção do manômetro de Borden

Consiste em um tubo elástico elíptico XYZ dobrado em um arco de círculo, conforme mostrado na fig. Este tubo dobrado é chamado de tubo de Bourdon. Uma extremidade do medidor é fixa e conectada ao espaço de vapor da caldeira. A outra extremidade é fixada por elos e pinos a um quadrante dentado. Este quadrante engrena com um pequeno pinhão no fuso central.

Diagrama do manômetro Borden:

Diagrama do manômetro Bourdon

Funcionamento do manômetro de Borden

O vapor sob pressão flui para dentro do tubo. Como resultado dessa pressão aumentada, o tubo tende a se endireitar. Como o tubo é envolto em uma curva circular, ele tende a se tornar circular em vez de reto. Com a ajuda de um arranjo simples de pinhão e setor, a deformação elástica do tubo de Bourdon gira o ponteiro. Este ponteiro se move sobre uma escala calibrada, que fornece diretamente a pressão do manômetro.

Válvulas de segurança

Função: A função de uma válvula de segurança é evitar o acúmulo de pressão excessiva em uma caldeira a vapor. Se a pressão do vapor no tambor da caldeira exceder a pressão de trabalho, permite que o vapor da caldeira escape para a atmosfera até que a pressão de trabalho segura na caldeira seja novamente atingida. A válvula de segurança também avisa o atendente da caldeira quando o vapor escapa pela válvula de segurança.

Princípio: O princípio de funcionamento de uma válvula de segurança depende do fato de a válvula ser pressionada contra uma sede por meio de alguma força externa. Quando a força do vapor correspondente à pressão da caldeira que atua sob a válvula excede a força externa, a válvula é levantada da sua sede permitindo que parte do vapor escape até que a pressão de trabalho seja restaurada novamente.

Número e localização: De acordo com os regulamentos para caldeiras, cada caldeira deve estar equipada com pelo menos duas válvulas de segurança. As válvulas de segurança estão localizadas acima do espaço de vapor da caldeira.

Tipos: Existem quatro tipos de válvulas de segurança comumente usadas, conforme indicado abaixo:

(i) Válvula de segurança de peso morto,

(ii) Válvula de segurança com mola,

(iii) Alavanca da válvula de segurança e

(iv) Válvula de segurança de alto vapor e baixo nível de água.

A escolha de uma válvula de segurança para uma determinada caldeira depende do tipo de caldeira e da sua pressão segura de trabalho.

Válvula de segurança de alavanca

Uma válvula de segurança de alavanca usada em caldeiras a vapor é mostrada na fig. Uma válvula de segurança de alavanca consiste em um corpo de válvula com um flange fixado à caldeira a vapor. A sede da válvula de bronze é aparafusada ao corpo e a válvula também é feita de bronze. O impulso na válvula é transmitido pelo suporte. A guia mantém a alavanca num plano vertical.
Quando a pressão do vapor excede o limite seguro, o impulso ascendente do vapor levanta a válvula de sua sede. Isso permite que o vapor escape até que a pressão volte ao valor normal. A válvula então retorna à sua posição original.

Diagrama da válvula de segurança da alavanca

Válvula de segurança de peso morto

Quando a pressão do vapor excede os limites normais, este vapor de alta pressão cria uma força ascendente na válvula, fazendo com que a válvula V se levante com seus pesos e o excesso de vapor escape através do tubo para o exterior.

Diagrama da válvula de segurança de peso morto

Válvula de segurança de alto vapor e baixa água

Esta válvula possui um dispositivo de segurança combinado contra

a) alta pressão de vapor na caldeira e

b) baixo nível de água na caldeira.

Ela permite que o vapor escape da caldeira quando a pressão do vapor excede o valor normal ou a alavanca de água na caldeira cai abaixo do nível normal. Ela consiste na alavanca A que é pendurada dentro do casco da caldeira e é articulada no ponto C. Uma extremidade da alavanca carrega um peso de equilíbrio e a outra extremidade carrega um flutuador de terra imerso em água. Os pesos de equilíbrio são mantidos de tal forma que a ponta da alavanca apenas toca a projeção quando o flutuador apenas mergulha na água. Ela também consiste em duas válvulas. Uma é a válvula principal V1 que repousa em seu assento. A borda da abertura central na válvula V1 forma o assento para a válvula hemisférica V2 e a extremidade da haste da válvula carrega um peso.

Diagrama da válvula de segurança de haste alta e baixa resistência

Quando o nível da água cai e os flutuadores ficam suficientemente descobertos da água, o peso do flutuador aumenta e não mais. É equilibrado pelos pesos de equilíbrio. Conseqüentemente, a extremidade flutuante da alavanca descerá e causará uma oscilação na alavanca A. Quando a alavanca oscilar, a haste da válvula será empurrada para cima. Também empurra para cima a válvula hemisférica V2 e o vapor vaza pelas frestas com um barulho alto. Isso funciona como um aviso ao atendente da caldeira. Quando a válvula hemisférica está fechada, a válvula principal V1 atua como uma válvula de segurança de alavanca comum e protege contra a alta pressão na caldeira. A válvula V1 é mantida em posição parcialmente pelo peso na haste da válvula V2 e parcialmente pela alavanca carregada acima do corpo da válvula.

Quando a pressão do vapor excede a pressão limite de trabalho, a válvula principal V1 juntamente com a válvula V2 sobem e o vapor vaza através do duto de descarga.

Válvula de segurança com mola

Uma válvula de segurança com mola Ramsbottom é mostrada na Fig. Geralmente é instalada em locomotivas. Esta válvula consiste em um corpo em ferro fundido com dois ramais. Duas válvulas ficam em sedes de válvula correspondentes nas extremidades dos tubos. A alavanca é colocada sobre as válvulas utilizando dois pivôs. A alavanca é mantida firme em sua posição utilizando uma mola de compressão. Uma extremidade desta mola está conectada à alavanca enquanto a outra extremidade ao corpo da válvula.
Em condições normais, a mola puxa a alavanca para baixo. Isto aplica uma força descendente nas válvulas que é maior do que a força ascendente aplicada pelo vapor. Quando a pressão do vapor excede o valor normal, a força ascendente torna-se maior do que a força descendente na válvula devido à mola. Assim, as válvulas são levantadas de suas sedes, abrindo a passagem para a saída do vapor. A válvula fecha devido à força da mola quando a pressão na caldeira volta ao normal.

diagrama de válvula de segurança com mola

Operação:

Quando a pressão do vapor na caldeira é igual à pressão de trabalho:

A força ascendente exercida pelo vapor da caldeira na válvula é equilibrada pela força descendente da mola. Nesta condição, a válvula fica bem apoiada em sua sede e o vapor não escapará da caldeira conforme mostrado na Fig.

Quando a pressão do vapor na caldeira é superior à pressão de trabalho:

A força ascendente exercida pelo vapor da caldeira na válvula é dominada pela força descendente da mola. Nesta condição, a válvula abre automaticamente e o vapor escapa para a atmosfera (Fig. (b)) até que a pressão volte à pressão de trabalho.

funcionamento da válvula de segurança com mola

Usos:

Estas válvulas são adequadas para caldeiras de baixa e alta pressão, caldeiras estacionárias e não estacionárias

Vantagem:

• Eliminação de peso pesado.
• Fácil manutenção e exame.
• Não é afetado por solavancos e vibrações.

Válvula de parada de vapor ou válvula de junção

Função

• Para controlar o fluxo de vapor da caldeira para o tubo de vapor principal.
• Para desligar completamente o vapor quando necessário.

Localização: Esta válvula é geralmente montada sobre o tambor da caldeira, no tubo de vapor que conduz à turbina/motor a vapor, e entre os tubos de vapor para parar ou regular o fluxo de vapor.

Construção da válvula de corte de vapor:

O corpo da válvula de corte é feito de ferro fundido ou aço fundido. A válvula, a sede da válvula e a porca através da qual funciona o fuso da válvula são feitas de latão ou metal. O fuso passa por uma sobreposta e uma caixa de empanque. O fuso é girado utilizando um volante. A rotação do fuso faz com que a válvula se mova para cima e para baixo.

Diagrama da válvula de parada de vapor

Diagrama da válvula de corte de vapor

Funcionamento da válvula de parada de vapor:

Quando a válvula fica sobre a sede da válvula, a passagem do vapor é completamente fechada. A passagem pode ser parcial ou totalmente aberta para o fluxo de vapor movendo a válvula para cima, girando o volante.

Válvula de retenção de alimentação

Função: A função da válvula de alimentação é

• Para controlar o fornecimento de água de alimentação à caldeira a partir da bomba de alimentação e
• Para evitar que a água escape da caldeira em caso de falha da bomba de alimentação ou de pressão da bomba inferior à do lado da caldeira.

Localização: É montado sobre o corpo da caldeira, ligeiramente abaixo do nível normal da água da caldeira.

Construção da válvula de retenção de alimentação:

É uma válvula anti-retorno, montada num fuso aparafusado para regular a elevação. Esta válvula deve ter seu fuso levantado antes da partida da bomba. A pressão da bomba atua por baixo da válvula de retenção e a pressão da caldeira atua por cima dela. Em condições normais de trabalho, a pressão de entrega da bomba é superior à pressão da caldeira. Assim, a válvula é levantada da sede e permite que a água flua para a caldeira. A elevação da válvula é controlada movendo o fuso para cima e para baixo com a ajuda do volante. Assim, o fluxo de água pode ser controlado.

Diagrama da válvula de retenção de alimentação:

Diagrama da válvula de retenção de alimentação

Funcionamento da válvula de retenção de alimentação:

Se a pressão da caldeira for superior à pressão da bomba ou se a bomba estiver parada, a força ascendente na válvula de retenção é maior. Então ele se senta no assento e fecha a passagem. Assim, a água da caldeira não pode fluir para trás.

Explodir um pau

Função:

A torneira de purga tem três finalidades: –

(i) Para soprar sedimentos, lamas precipitadas, incrustações soltas ou outras impurezas periodicamente quando a caldeira estiver em operação.

(ii) Esvaziar a caldeira quando necessário para limpeza, reparo e inspeção.

(iii) Permitir um rápido abaixamento do nível da água na caldeira caso acidentalmente este fique muito alto.

Localização: A torneira de purga é instalada no espaço de água mais baixo do casco da caldeira.

Construção da válvula de purga:

Um tipo comum de torneira de purga é mostrado na fig. Um tampão cônico é encaixado com precisão em um invólucro semelhante. O plugue possui uma abertura retangular. A ranhura do tampão é perpendicular à passagem do fluxo.

Diagrama da válvula de purga:

Diagrama de sopro do pau

Funcionamento da válvula de purga:

Quando a ranhura do bujão é alinhada com a passagem do fluxo do corpo girando o bujão, a água da caldeira sai com grande força. Se for necessário remover sedimentos, a torneira de purga é acionada com a caldeira ligada. Isto força os sedimentos a saírem rapidamente da caldeira.

Plugue Fusível

Função

A principal função do tampão fusível é extinguir o incêndio quando o nível da água na caldeira cai abaixo de um nível inseguro.

Localização: O tampão fusível é geralmente inserido na coroa do forno ou na câmara de combustão no nível de água mais baixo permitido.

Construção do plugue fusível:

A construção do tampão fusível é mostrada na fig. que consiste em três plugues. O tampão oco A com flanges hexagonais é aparafusado à placa de coroa da fornalha. O plugue B de metal é aparafusado ao corpo A. O terceiro plugue C é feito de cobre e travado com metal como estanho ou chumbo, que possui baixo ponto de fusão.

Diagrama do plugue fusível

Diagrama de plugue fusível

Funcionamento do plugue fusível:

Em condições normais de trabalho, a água cobre o plugue fusível e permanece frio. Caso o nível da água caia abaixo dos níveis de perigo, o tampão fusível fica exposto ao vapor. Isto superaquece o plugue e o metal fusível com baixo ponto de fusão derrete rapidamente. Devido a este plug S cai. A abertura assim feita permite que o vapor corra para os fornos e apague o fogo ou avise ao atendente da caldeira que a coroa do forno corre o risco de superaquecer.

Bueiro e buraco de mão

Função: Bueiros e orifícios manuais são necessários para limpeza, inspeção e reparo da caldeira. A escotilha é prevista para a entrada de um homem dentro do casco da caldeira, enquanto a escotilha é para a mão.

Localização: O bueiro é colocado na carcaça da caldeira em local conveniente.

Construção: Geralmente eles têm formato elíptico e é fornecida uma cobertura. O tamanho do bueiro é geralmente 400 mm x 300 mm.

Leia mais sobre caldeira:

• Tipos de caldeiras Como as caldeiras são classificadas?
• Introdução às Caldeiras Classificação de caldeiras