Unifor Apostila - NR-13 Caldeiras Eng Satyro

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ENGENHARIA E SEGURANÇA DO TRABALHO 
NR-13 CALDEIRAS – GERADORAS DE VAPOR 
 PROFISSIONAL HABILITADO 
ENGº SATYRO LUIZ SILVA TAVARES / RNP 06016275-04 
 ENGº MECÂNICO (Graduado) 
 ENGº DE SEGURANÇA DO TRABALHO (Pós-Graduado) 
 ENGº DE PETRÓLEO E GÁS (Pós-Graduado) 
Fortaleza, 26 de janeiro de 2018. 
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Sumário 
1. Classificação das caldeiras. .......................................................................................................... 1 
2. Aplicação de uso das caldeiras. .................................................................................................... 1 
3. Definição de Caldeira a Vapor. ...................................................................................................... 1 
4. Tipos de caldeira a vapor segundo: ............................................................................................... 2 
a. Posição do corpo da caldeira: ....................................................................................................... 2 
b. Circulação de gases quentes e de água: arquivo. ........................................................................... 3 
c. Fonte energética (tipos de combustível – poder calorífico): .............................................................. 8 
d. Posição dos tubos ...................................................................................................................... 10 
5. Esquema de um sistema de caldeira a vapor. .............................................................................. 11 
6. Partes Caldeira Fogotubular. ....................................................................................................... 12 
a. Queimador à Gás e Dual (gás +óleo). .......................................................................................... 14 
b. Preparação do combustível antes de chegar ao equipamento de queima; ....................................... 15 
c. Controle de Segurança da combustão para caldeiras. ................................................................... 16 
d. Propriedades básicas dos combustíveis. ...................................................................................... 17 
e. Fornalha. ................................................................................................................................... 19 
f. Tiragem dos gases. .................................................................................................................... 20 
g. Controle do nível de água. .......................................................................................................... 22 
h. Controle da pressão de trabalho. ................................................................................................. 25 
i. Válvula de segurança (PSV)........................................................................................................ 26 
j. Acessórios para caldeiras – Válvulas e tubulações. ....................................................................... 27 
7. Noções de grandezas físicas e unidades. .................................................................................... 28 
a. Pressão; .................................................................................................................................... 28 
b. Pressão interna de um vaso de pressão. ...................................................................................... 29 
c. Calor e Temperatura. ................................................................................................................. 31 
8. Operação de segurança de caldeiras. .......................................................................................... 47 
a. Causas de acidentes .................................................................................................................. 47 
b. Procedimentos de pré-partida...................................................................................................... 47 
c. Procedimentos de partida. .......................................................................................................... 49 
d. Procedimentos de acompanhamento de funcionamento. ............................................................... 49 
e. Rotinas de operação. ................................................................................................................. 50 
9. Situações de emergência. ........................................................................................................... 51 
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a. Retrocesso de chama. ................................................................................................................ 51 
b. Nível de água alto. ..................................................................................................................... 51 
c. Pressão de vapor acima da pressão de operação. ........................................................................ 51 
d. Ruptura de tubo. ........................................................................................................................ 52 
e. Incêndio na casa de caldeiras. .................................................................................................... 52 
f. Outros tipos de emergência. ....................................................................................................... 53 
10. Prevenção contra explosões e outros riscos. ........................................................................... 54 
a. O Superaquecimento como Causa de Explosões. ......................................................................... 56 
b. As Principais Causas do Superaquecimento são:.......................................................................... 56 
11. Inspeção de Segurança. ........................................................................................................... 69 
a. INSPEÇÃO EXTERNA ............................................................................................................... 70 
b. INSPEÇÃO INTERNA ................................................................................................................ 71 
c. TESTE HIDROSTÁTICO ............................................................................................................ 71 
d. EXAME DE ULTRA-SOM ........................................................................................................... 72 
12. Tratamento de água. ................................................................................................................. 73 
a. Corrosão. .................................................................................................................................. 73 
b. Incrustação. ............................................................................................................................... 74 
c. Corrosão interna. ....................................................................................................................... 75 
d. Oxidação generalizada do ferro. .................................................................................................. 77 
e. Corrosão galvânica. ................................................................................................................... 77 
f. Corrosão por aeração diferencial. ................................................................................................ 77 
g. Corrosão salina. ......................................................................................................................... 78 
h. Fragilidade cáustica. ................................................................................................................... 78 
i. Corrosão por gases dissolvidos. .................................................................................................. 78 
j. Corrosão externa. ......................................................................................................................entre furos, de forma similar aos 
prolongamentos excessivos mencionados. 
 
vii. Falta de água nas regiões de transmissão de calor. 
O contato da água com o aço é fundamental para mantê-lo refrigerado, por isso, é essencial que o 
calor recebido pelas superfícies de aquecimento seja transferido para água, sem provocar aumento 
excessivo da temperatura do aço, pois no lado da água, o processo de vaporização acontece à 
pressão constante. 
No caso de haver falta de água em alguma parte da caldeira, o processo a temperatura constante 
cessará neste local, a partir do que se dará início uma transferência de calor sensível (com aumento 
da temperatura). Isso provocará o superaquecimento do metal e terá como consequência, a perda de 
resistência. A maior parte das explosões em caldeiras é devido à falta de água nas regiões de 
transferência de calor. Os principais motivos para a falta de água são a circulação deficiente de água 
e a falha operacional que serão discutidos a seguir: 
viii. Circulação deficiente de água. 
Nas caldeiras aquatubulares em que a circulação da água se faz de modo natural, a diferença de 
densidade entre as partes mais quentes da água e as partes menos quentes, e a forca motriz 
responsável pela movimentação da água no interior do equipamento. Essa forca motriz é tanto 
menor, quanto mais a pressão da água se aproxima do ponto crítico (220,9 bar). 
Na prática, para pressões de trabalho superiores a 150 bar, é justificável o uso de bombas para 
forçar a circulação da água. É necessário que cada tubo seja atravessado por uma quantidade de 
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água suficiente para refrigerá-lo, pois é preciso encontrar um bom equilíbrio da vazão de água, ou 
seja entre a água que entra e o vapor que sai. 
A rugosidade, as corrosões e os depósitos internos são fatores que reduzem a vazão de água nos 
tubos, podendo prejudicar a refrigeração. Nas caldeiras flamotubulares é estabelecido em regime 
normal, uma circulação de água. 
Se nos pontos A e B, em particular, os quais correspondem os pontos mais baixo e mais alto da 
fornalha, a velocidade da água for deficiente, pode determinar nesses pontos um aumento de 
temperatura. Isso tende a se agravar, se no ponto A formam-se bolhas de vapor, isolando 
termicamente a parede da fornalha da água da caldeira. 
 
ix. Falha operacional. 
As caldeiras industriais de última geração operantes com combustível líquido ou gasoso são 
totalmente automatizadas, cujos parâmetros de funcionamento são controlados por meio de malhas 
de instrumentação. Isso tem exigido dos operadores poucas intervenções, exigindo, porém, maior 
qualificação do pessoal e maior precisão nas decisões. 
A atuação desses dispositivos, indispensáveis à segurança das caldeiras, podem interromper 
subitamente o funcionamento das mesmas, através de válvulas solenóides que bloqueiam o 
suprimento de combustível, desligando totalmente os queimadores. 
Não obstante o automatismo das caldeiras modernas, os períodos de acendimento e de 
desligamento das mesmas acontecem, em geral, de forma manual. Se o acendimento se realizasse 
em posição automática, os controles admitiriam o máximo fornecimento de energia, pois são 
comandados pela pressão de vapor e isso pode ser desastroso para a caldeira. 
 
Na posição de manual, o risco de falta de água está relacionado à procedimentos inadequados do 
operador, que, por exemplo, não aumenta a vazão de água quando o nível tende a baixar. Falhas 
desse tipo em geral acontecem por falsas indicações de nível ou por imperícia na operação da 
caldeira. 
Riscos de obstruções ou acúmulo de lama na coluna de nível, geralmente acontecem, quando a 
limpeza ou a manutenção preventiva ou o tratamento da água são realizados de forma deficiente. 
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Isso poderá fornecer indicações de nível incorretas para o operador ou para os instrumentos 
responsáveis pelo suprimento de água. 
 
De forma similar, obstruções em tubulações de água de alimentação da caldeira podem conduzir a 
riscos de acidentes, pois a vazão de ingresso da água será inferior à vazão de saída do vapor. 
Em casos de variações no consumo ocorrer um aumento brusco na vazão de vapor, a 
instrumentação pode ser responsável por falta de água, pois em virtude da queda brusca de pressão, 
bolhas de vapor que se formam sob a superfície da água se expandem, dando origem a uma falsa 
indicação de nível alto, o que reduz a vazão de entrada de água. 
Além disso, como o pressostato sente a baixa pressão, o sinal que ele envia para os dispositivos 
de combustão é no sentido de fazer aumentar o fornecimento de combustível, isso tenderá a agravar 
a condição de risco de acidente. 
 
x. Choques Térmicos. 
Os choques térmicos acontecem em virtude de frequentes paradas e recolocação em marcha de 
queimadores. As caldeiras suscetíveis a essas condições são aquelas que possuem queimadores 
com potência excessiva ou queimadores que operam em on-off, ou seja, que não modulam a chama. 
As incrustações das superfícies também favorecem os efeitos dos choques térmicos. 
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Outras situações de ocorrência de choques térmicos são quando a caldeira é alimentada com água 
fria (especialmente na 
soldagem de chapas de grande espessura. 
Nesse processo é eliminada a necessidade de execução de vários passes, como também as 
descontinuidades de soldagem manual. Proporciona cordões de solda limpos, alta eficiência, menor 
incidência de falhas e, do ponto de vista de segurança do trabalho, é pouco nocivo ao trabalhador, 
pois não emite radiações e o arco elétrico fica submerso em um pó, chamado fluxo de soldagem, 
durante todo o tempo de execução da solda. 
Sem dúvidas, qualquer que seja o processo de soldagem, esse deve ser executado por soldadores 
qualificados e segundo processos reconhecidos por normas técnicas específicas. Após as operações 
de soldagem, as caldeiras deveriam passar por tratamentos térmicos de alívio de tensões ou de 
normalização, para minimizar as tensões resultantes do processo de solda. 
Para garantir segurança à caldeira desde sua construção, é fundamental que suas juntas soldadas 
sejam controladas por ensaios não destrutivos, tal como o exame radiográfico. 
 
xiii. Alterações na Estrutura Metalográfïca do Aço. 
Devido à alta capacidade de produção de vapor, ocorre nas caldeiras que operam a pressões 
elevadas, a decomposição da água, com o consequente desprendimento de oxigénio e de hidrogénio. 
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O H2, difundindo-se na estrutura do aço, atua sobre a cementita (Fe3C – confere dureza e 
resistência ao aço carbono), decompondo-a em ferrita e carbono, o que reduz a resistência do aço. O 
H2 pode ainda reagir com o carbono, produzindo CH4 (gás metano), que provoca o empolamento do 
aço, ou seja, a formação de protuberâncias superficiais. 
 
xiv. Corrosão 
Um dos principais responsáveis pela degradação das caldeiras é a corrosão, que age como fator 
de redução da espessura das superfícies submetidas à pressão. 
A corrosão não é sentida pelos instrumentos de operação da caldeira, ou seja, os pressostatos e as 
válvulas de segurança não detectam sua evolução por que não é acompanhada por elevação de 
pressão de trabalho. 
A corrosão avançada das partes da caldeira, pode ser causa de explosões até mesmo em 
pressões inferiores à PMTA - Pressão Máxima de Trabalho Admissível. Portanto, o avanço da 
corrosão em caldeiras só pode ser detectado por meio de inspeções minuciosas do equipamento 
(obrigatórias por lei). 
 
xv. Explosões causadas por aumento da pressão. 
A pressão do vapor em uma caldeira é função direta da quantidade de energia disponível na 
fornalha pela queima do combustível e que é transmitida à água. Sendo assim, a pressão interna na 
caldeira depende fundamentalmente da atuação do queimador. 
Entretanto, o queimador não é o único responsável pelo aumento de pressão na caldeira, pois a 
bomba de alimentação injeta água com pressão superior àquela de trabalho. 
Se a vazão com que a bomba alimenta a caldeira for maior que aquela de saída do vapor, o nível 
de água sobe e a pressão de trabalho aumenta. Durante a operação normal da caldeira, a pressão é 
mantida dentro de seus limites pelos seguintes sistemas: 
a. Sistema de modulação de chama. 
Sistema constituído por um pressostato modulador de chama, um servo-motor e um 
conjunto de registros (dampers). O pressostato possui um diafragma ou fole que se estende 
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com o aumento da pressão e que aciona os contatos que emitem o sinal elétrico para o 
acionamento do servo-motor. 
Esse transmite movimento à alavancas, que acionam os dampers, alterando a vazão de 
combustível e a vazão de ar. Com isso, a alimentação do queimador fica modificada e 
obtêm-se a modulação de chama, ou seja, sua redução nos momentos de pressões elevadas e 
sua intensificação nos momentos de pressões baixas. 
 
b. Sistema de pressão máxima. 
Esse é composto por um pressostato e uma válvula solenóide. Quando a pressão se eleva 
além de um certo limite, o pressostato é acionado e corta a alimentação elétrica da válvula 
solenóide. 
Consequência direta disso, é o corte completo de combustível ao queimador. Quando a 
pressão normal de trabalho se restabelece, o pressostato faz abrir totalmente a passagem do 
combustível ao queimador. 
 
c. Válvula de segurança. 
Como já comentado anteriormente, essas válvulas têm a função de deixar sair o vapor 
quando a pressão ultrapassa a PMTA, fazendo diminuir a pressão interna. 
 
d. Sistema manual. 
Conforme for a indicação de pressão no manômetro da caldeira, o operador tem condições 
de acionar os vários dispositivos para intervir, onde for necessário, para manter a pressão 
interna da caldeira: queimador, bomba de alimentação ou mesmo na válvula de segurança. Por 
meio dessa última, o vapor pode ser liberado à atmosfera manualmente (acionamento da 
alavanca da válvula, por exemplo). 
Com todas essas possibilidades, conjugadas ou não, é de se esperar que as caldeiras 
tenham grande chance de ser operadas com segurança, porém, mesmo assim, há inúmeros 
casos de explosões, causadas por falhas. 
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A possibilidade de falhas em pressostatos pode ser de natureza mecânica, como o 
bloqueio de sua comunicação com a caldeira ou a deterioração do diafragma ou de natureza 
elétrica, pelo colagem dos contatos. 
Falhas nas válvulas solenóides oferecem riscos quando impedem o bloqueio do 
combustível, ou seja, quando operam na posição aberta. Há possibilidades da ocorrência 
desse defeito por falha mecânica de fabricação ou pela instalação incorreta, fora da vertical, ou 
de cabeça para baixo. As válvulas de segurança, para funcionarem adequadamente, devem 
ser fabricadas em processo de rigoroso controle de qualidade, com molas testadas, dimensões 
calibradas, concentricidade dos elementos e vedações perfeitas, do contrário não fecham após 
o alívio da pressão, ou, o que é mais grave, não abrem no momento em que necessita sua 
abertura. 
É importante observar que, normalmente, a válvula de segurança opera após o sistema de 
pressão máxima não ter funcionado. Ou seja, se a válvula de segurança não funcionar, a 
segurança do sistema estará bastante comprometida, restando apenas o sistema manual 
como possível controle da situação. 
Falhas no sistema manual são decorrentes de defeitos em instrumentos de indicação de 
pressão (manômetros) e de nível, ou nos dispositivos de controle, ou, ainda, de procedimentos 
inadequados por parte do operador. 
 
xvi. Explosões no lado dos gases 
As explosões no lado dos gases são originadas por uma reação química, ou seja, pelo processo de 
combustão. Esse processo além de ocorrer exotermicamente, acontece em um tempo muito 
pequeno, cuja consequência é o aumento rápido e violento da pressão em um espaço restrito. As 
explosões dessa natureza acontecem com frequência nas caldeiras que operam com combustíveis 
líquidos e gasosos. 
As névoas de líquidos inflamáveis ou de óleos combustíveis aquecidos apresentam comportamento 
similar às dispersões gasosas inflamáveis. Quando entram em contato com o ar, formam uma mistura 
que entra em combustão instantânea, se a relação ar/combustível estiver dentro do limite de 
inflamabilidade do combustível e se houver uma pequena fonte de calor para a ignição. 
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As caldeiras aquatubulares, em face da complexa disposição do circuito dos gases, favorecem a 
existência de zonas mortas, onde pode ocorrer acúmulo de gases não queimados. 
As explosões no lado dos gases acontecem com frequência na recolocação manual em marcha da 
caldeira, quando é promovida a ignição com retardo, ou sem purga prévia, condição em que a 
fornalha se encontra inundada com a mistura combustível-comburente. 
Ocorre casos também de explosões durante o funcionamento da caldeira, pelos seguintes fatos: 
Falta de limpeza dos queimadores ou presença de água no combustível ou, ainda, carbonização do 
óleo no queimador podem levar à interrupção da alimentação do combustível. 
 
Essa falha, associada ou não a falhas no sistema de alimentação de ar, pode causar perda 
momentânea da chama. Comisso, o interior da fornalha ficará enriquecida com a mistura e a 
explosão ocorrerá, deflagrada pelo sistema de ignição, ou por partes incandescentes da fornalha, ou 
ainda, por outro queimador, no caso de a perda da chama ocorrer em um queimador, enquanto outros 
funcionam. 
Algumas caldeiras flamotubulares possuem válvulas de alívio instaladas nos espelhos dianteiros. 
Essas válvulas são mantidas fechadas por ação de molas durante o funcionamento normal da 
caldeira e, se abrem para fora, quando a pressão da fornalha supera a pressão exercida pelas molas, 
ou seja, no momento de uma explosão. 
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Porém, o alívio da pressão nem sempre é obtida, dada a violência com que as explosões 
acontecem, fazendo voar até os espelhos, nos casos mais extremos. Pode haver também casos de 
pequenas explosões em que essas válvulas são lançadas fora, e, como se localizam próximas à 
altura da cabeça do operador, podem criar riscos adicionais. 
 
xvii. Outros Riscos de Acidentes 
Outras condições determinam situações de risco de acidentes no ambiente das caldeiras, em 
particular, para o operadores. Uma das situações é o risco de queimaduras na sala de caldeiras por 
água quente, vapor, óleo aquecido, tubulações e depósitos desprotegidos, etc. 
Deve-se considerar ainda, o risco de queimaduras por contato com produtos cáusticos, 
normalmente empregados para a neutralizar o pH da água da caldeira, como o hidróxido de sódio e 
outros produtos químicos. Na casa de caldeira ou nas caldeiras instaladas ao tempo, há riscos 
consideráveis de quedas de mesmo nível, em virtude de óleo impregnado no piso ou de poças de 
óleo, se o local de trabalho não for convenientemente limpo. 
As quedas de níveis diferentes representam maiores perigos, pois existem caldeiras de diversos 
tamanhos, podendo atingir alturas de até dezenas de metros. Nessas caldeiras há necessidade de 
acesso do operador a diversos níveis, seja para observação de visores de fornalha, de sistemas de 
alimentação, de válvulas, etc. 
Do ponto de vista ergonómico, as caldeiras têm evoluído muito nos últimos anos, existindo hoje, 
caldeiras que possuem câmaras de vídeo para que o operador possa observar e exercer à distância, 
e confortavelmente sentado à frente de um painel, o controle das fornalhas, do nível de água, dos 
sistemas de alimentação, etc. 
Entretanto, essas não são em geral, as condições frequentemente encontradas. Em termos 
ergonómico, o corpo de um operador de caldeira é solicitado muitas vezes por movimentos 
desordenados e excessivos, localizados ou generalizados: visores mal posicionados, manômetros 
instalados em ângulos inadequados, válvulas emperradas e que possuem volantes exageradamente 
pequenos, regulagem de chamas que exigem operações interativas, etc. 
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A presença de ruído de baixa frequência dos queimadores e de alta frequência proporcionada por 
vazamentos de vapor (acidentais ou intencionalmente provocados pelas válvulas de segurança) 
constitui um espectro sonoro peculiar e variável ao longo da jornada de trabalho. 
Desconforto térmico nas operações de caldeiras é muito frequente e de fácil constatação, porém a 
sobrecarga térmica para ser identificada, exige a análise de cada caso em particular, sendo 
necessário para tanto, não só avaliações com termômetros de globo e de bulbo úmido, como também 
exames médicos e acompanhamento individual. Há também riscos de os operadores terem os olhos 
expostos à radiação infravermelha em operações de regulagem de chama e em observações 
prolongadas de superfícies incandescentes. 
Fumaças, gases e vapores expelidos pela chaminé representam, em certas condições, riscos não 
somente aos operadores, como também à comunidade, ou seja, pelo risco de intoxicação por 
monóxido de carbono, por exemplo. Caldeiras operantes com carvão, lenha, bagaço de cana, 
biomassa e outras oferecem ainda, riscos inerentes ao manuseio, armazenagem e processamento do 
combustível. 
 
11. Inspeção de Segurança. 
Tomando como base o que se espera da atividade de Inspeção de Equipamentos hoje, pode-se resumir 
a missão da inspeção como: ²ZELAR PELAS CONDIÇÕES FÍSICAS DOS EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS², 
ou de uma maneira mais moderna podemos dizer que a missão seja: “COLABORAR PARA GARANTIR A 
CONFIABILIDADE DOS EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS”. 
Esse novo conceito torna a atividade inspeção como a principal responsável pela otimização do 
aproveitamento econômico das instalações, a um nível de segurança que atenda aos requisitos 
estabelecidos nos códigos de construção e normas regulamentadoras vigentes no país. 
Para cumprir sua missão a atividade inspeção deve agir de maneira a priorizar os seguintes itens: 
a. Programar inspeções de maneira a detectar deteriorações que possam comprometer a segurança 
de um equipamento; 
b. Estabelecer programas que contemplem à análise, acompanhamento e prevenção de deteriorações; 
c. Acompanhar e implementar o uso de “ferramentas² adequadas para a detecção de avarias; 
d. Estabelecer uma sistemática de atuação de maneira a possibilitar a previsão de reparos e 
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e. substituições, dentro de prazos adequados; 
f. Criar programas de análise de vida residual; 
g. Adotar uma sistemática de auditoria dos níveis de qualidade empregados pela manutenção; 
h. Sistematizar um método de registro das condições físicas dos equipamentos, de maneira a facilitar 
a consulta de todos os interessados; 
i. Implementar um programa de inspeção para toda a planta; 
j. Estabelecer um programa de treinamento, que contemplem as necessidades de cada técnico. 
 
Durante a campanha, além das inspeções periódicas é importante também o registro e tratamento das 
de deterioração de uma planta e seus pontos críticos. Por exemplo, levantamentos estatísticos feitos em 
plantas petroquímicas mostram que 50% das falhas em vasos de pressão ocorrem em tubulações de 
pequeno diâmetro (diâmetro inferior a 2”). Essa informação pode orientar para o estabelecimento de uma 
periodicidade de inspeção menor para essas partes do vaso, bem como o emprego de técnicas de inspeção 
que possam ser executadas com o equipamento na condição normal de operação (exemplo: gamagrafia, 
ultra-som, etc.). Outra constatação interessante é que 70% das falhas registradas em permutadores de calor, 
do tipo feixe tubular, ocorrem por corrosão nos tubos do feixe. Essa informação pode significar que o 
intervalo de inspeção do vaso deve ser governado pela vida do feixe. 
 
Entende-se como acesso disponível ao equipamento para a execução da inspeção a possibilidade de 
entrar no seu interior. Assim, a inspeção pode ser dividida como segue: 
a. INSPEÇÃO EXTERNA 
Essa inspeção pode ser executada com o equipamento na sua condição normal de operação ou 
com este fora de operação. A inspeção externa de um vaso de pressão tem como principal finalidade 
avaliar a superfície externa do casco, bem como todos os acessórios externos ligados ao casco. Na 
inspeção externa não é necessário acesso total ao vaso, mas apenas aos pontos considerados 
críticos ou que venham a despertar suspeita durante a inspeção. Essa inspeção é visual e pode ou 
não ser acompanhada de medição de espessura com ultra-som ou outro método de inspeção. 
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Essa inspeção tem intervalo máximo (tempo entre inspeções) definido pela Norma 
Regulamentadora N013 do Ministério do Trabalho, em função das dimensões do vaso, das 
características do meio contido no vaso e das habilidades comprovadas do setor de inspeção 
existente na empresa. 
b. INSPEÇÃO INTERNA 
É quando a inspeção só pode ser realizada com o equipamento fora de operação, drenado e 
após neutralização do meio no interior do vaso. A inspeção interna de um vaso de pressão tem como 
principal finalidade avaliar a superfície interna do casco, bem como todos os acessórios internos 
ligados ou não diretamente ao seu casco. Para a inspeção interna não é necessária a remoção dos 
internose acessórios ligados ao casco, mas apenas a remoção do necessário adequado para um 
acesso aos pontos considerados críticos, de controle ou que venham a despertar suspeita durante a 
inspeção do vaso. 
Essa inspeção também tem intervalo máximo (tempo entre inspeções) definido pela Norma 
Regulamentadora N013 do Ministério do Trabalho, em função das dimensões do vaso, das 
características do meio contido no vaso e das habilidades comprovadas do setor de inspeção 
existente na empresa. 
 
c. TESTE HIDROSTÁTICO 
Trata-se de uma avaliação da resistência mecânica do vaso quando este é pressurizado em 
valores acima das condições normais de operação na temperatura ambiente e usando água como 
fluido. Portanto, o vaso deve ser retirado da condição normal de operação para executar o teste. Não 
é necessária a remoção do isolamento externo ou pintura total do vaso na condição de manutenção a 
menos que se trate de um vaso novo ou que existam novas soldas a serem testadas, o mesmo vale 
para os vasos revestidos internamente. A remoção do revestimento interno e ou externo do vaso que 
não teve reparos de solda só deverá ser realizada quando houver alguma suspeita a ser avaliada. A 
pressão de teste deve ser definida por um Profissional Habilitado e que conheça as condições físicas 
atuais do vaso, bem como seu histórico operacional, de reparos e de inspeção. A pressão de teste na 
condição de manutenção pode não ser a mesma para avaliar a condição de projeto ou um reparo 
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estrutural, mas sim uma pressão que garanta a segurança das pessoas e do meio ambiente quando o 
vaso estiver submetido a sua máxima condição operacional. 
Ë um teste exigido pela Norma Regulamentadora N013 do Ministério do Trabalho e também tem 
intervalo máximo de execução (tempo entre testes) definido em função das dimensões do vaso, das 
características do meio contido no vaso e das habilidades comprovadas do setor de inspeção 
existente na empresa. 
O teste hidrostático também é exigido quando o vaso for submetido a reparos com solda, 
modificações ou reparos estruturais. 
 
d. EXAME DE ULTRA-SOM 
CONCEITO: Nesta técnica emite-se uma onda sônica no interior do equipamento e analisa-se 
sua resposta. As falhas típicas detectadas por esta técnica são trincas ou vazios internos e 
superficiais, bem como impurezas internas no metal ou soldas. Além de ser largamente usado na 
avaliação de perda de espessura. 
O sucesso deste método é grandemente influenciado pela posição do refletor em relação ao feixe 
sônico aplicado. 
APLICAÇÕES: Pode ser usado em materiais metálicos ou não metálicos, numa faixa de 
espessura entre 2,5 e 254 mm, para valores fora dessa faixa são necessárias técnicas especiais. 
A temperatura da superfície deve estar abaixo de 150o C, para valores maiores são necessários 
equipamentos e procedimentos especiais. Esse exame pode ser aplicado em fundidos, forjados, 
laminados e vasos de pressão para inspeção de soldas ou da matéria prima a ser aplicada na 
fabricação. A preparação da superfície requerida é a remoção de carepas, tinta não aderida, produtos 
de corrosão ou outros depósitos que possam impedir ou prejudicar o acoplamento do cabeçote. 
VANTAGENS: Detecção de falhas internas em materiais e soldas. Além de ser usado para 
acompanhar o desenvolvimento de defeitos, devido a sua grande capacidade de repetibilidade dos 
resultados. 
LIMITAÇÕES: Materiais de granulação grosseira, como soldas austeníticas e alguns fundidos, 
podem dificultar a interpretação dos resultados. Geometrias complicadas e pouco acesso podem 
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dificultar uma melhor inspeção. Deve se ter cuidado também na escolha dos equipamentos mais 
adequados para cada serviço. 
NOTA: O exame de ultra-som automatizado é indicado quando se deseja um acompanhamento 
mais detalhado da evolução de uma falha do tipo trinca, áreas com redução de espessura, etc. O 
sistema automatizado geralmente é formado por um computador que controla simultaneamente a 
inspeção com dois ou mais cabeçotes. Os sinais recebidos são armazenados junto com a posição 
correspondente da origem do sinal. 
As principais vantagens desta técnica automatizada são: 
- Uma visão de várias posições de uma falha com a identificação do comprimento, localização, 
profundidade, largura e orientação. 
- Todos os resultados da inspeção são armazenados num disquete e podem ser analisados na 
época oportuna e por várias pessoas. 
- A interferência do inspetor é minimizada. 
 
12. Tratamento de água. 
 
a. Corrosão. 
Um dos principais responsáveis pela deterioração das caldeiras é a corrosão, que age como fator de 
redução da espessura das superfícies submetidas à pressão. A corrosão não é sentida pelos 
instrumentos de operação da caldeira, ou seja, os pressostatos e as válvulas de segurança não detectam 
sua evolução por que não é acompanhada por elevação de pressão. 
 74 
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O tratamento químico interno de água das caldeiras e também as operações de tratamento preliminar 
visam atender os seguintes objetivos: 
 Evitar a formação de incrustações 
 Evitar os processos corrosivos 
 Eliminar as ocorrências de arrastes de água 
 
b. Incrustação. 
A água encontrada na natureza nunca é pura, apresentando uma vasta gama de substâncias 
dissolvidas. Muitas destas substâncias são sais e óxidos apresentando solubilidades diferentes e 
influenciadas basicamente pela temperatura, concentração e pH. Com a vaporização de água na caldeira, 
há um aumento na concentração das substâncias dissolvidas que permaneceram na fase líquida. Se 
forem ultrapassados os limites de solubilidade destas substâncias, as mesmas podem se precipitar de 
forma aderente nas superfícies de troca térmica (tubos do feixe de convecção, tubos de parede d’água, 
tubo da fornalha, tubulões, etc.) constituindo as incrustações. Outras substâncias também podem se 
incrustar ou depositar na caldeira, tais como produtos de corrosão na seção pré e pós-caldeira, sólidos 
em suspensão, material orgânico advindo de contaminações e produtos insolúveis originados de reações 
químicas na água (incluindo excesso de produtos para condicionamento químico). 
Normalmente esta precipitação ocorre sob a forma de cristais bem ordenados, capazes de se fixarem 
firmemente às superfícies internas da caldeira. A ordenação existente na estrutura cristalina permite um 
rápido desenvolvimento da incrustação, aumentando a intensidade e o risco dos problemas associados. 
As principais consequências da presença de incrustações em caldeiras são: 
 Diminuição das taxas de troca térmica na caldeira, devido ao efeito isolante que a incrustação 
proporciona ao fluxo de calor (tem baixa condutividade térmica). 
 Aumento do consumo de combustível, decorrente do item anterior. 
 Diminuição da produção de vapor, também decorrente do primeiro item.Devido à restrição ao 
fluxo de calor, a presença de incrustações pode causar superaquecimento de um tubo e sua 
ruptura, parando a funcionamento do equipamento e podendo até causar acidentes fatais. 
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 Obstrução de tubos, válvulas, descargas e coletores da caldeira, comprometendo o fluxo de 
água e acentuando ainda mais a formação das incrustações. 
 Possibilidade de ruptura de tubos, carcaça e danificação na estrutura da caldeira, 
comprometendo sua integridade e podendo até inutilizar o equipamento. 
 Incrustações em instrumentos e dispositivos de controle (pressostatos, visores e controles de 
nível, etc.) podem comprometer o funcionamento adequado e seguro do equipamento, 
aumentando o risco de acidentes. 
 Aumento dos processos corrosivos que ocorrem sob os depósitos/incrustações. 
 Ocorrente em vários sistemas, costuma-se fazer uma distinção entre os termos “depósito” e 
“incrustação” normalmente empregados: 
 Depósitos: São acúmulos de materiais sobre determinada superfície que podem ser 
removidos manualmente com facilidade. Embora menos aderidos que as incrustações,os 
depósitos algumas vezes podem prejudicar a troca térmica e o escoamento da água. 
Geralmente, os depósitos são provenientes de materiais suspensos na água, sais 
condicionados não expurgados pelas descargas ou carbonizações de material orgânico 
contaminante. 
 Incrustações: Caracterizam-se por um acúmulo de material fortemente aderido sobre a 
superfície da caldeira, necessitando de esforços consideráveis para sua remoção (limpezas 
mecânicas ou químicas). Muitas incrustações são formadas por precipitação de sais e/ou 
óxidos na forma cristalina, gerando incrustações altamente coesas e aderidas. 
 
Nas figuras a seguir são mostrados inúmeros casos de incrustação em geradores de vapor. 
A corrosão nas caldeiras podem ocorrer tanto nas partes em contato com a água (corrosão interna), 
como nas partes em contato com os gases (corrosão externa): 
 
c. Corrosão interna. 
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Esse tipo de corrosão se processa sob várias maneiras, segundo vários mecanismos, entretanto, é 
sempre consequência direta da presença de água (características, impurezas presentes e 
comportamento), quando em contato com o ferro, nas diversas faixas de temperaturas. 
 
Tubulão superior de caldeira aquatubular contendo elevada quantidade de lama de origem argilosa. 
 
Acúmulo de lama e depósito em um coletor lateral de caldeira aquatubular. 
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d. Oxidação generalizada do ferro. 
O aço dos tubos e chapas antes da colocação em marcha das caldeiras, apresenta uma fina camada 
(da ordem de 50 mícrons) protetora contra a corrosão, chamada magnetita (Fe2O3), que apresenta uma 
coloração escura, densa e aderente. 
No funcionamento da caldeira, essa camada protetora está constantemente sendo quebrada e 
reconstruída e é muito resistente à alguns agentes químicos (ácido nítrico). 
Entretanto, quando sofre a ação de agentes físicos, tais como choques térmicos e dilatações e/ou a 
ação de agentes químicos, tal como a soda cáustica, oxigénio, quelantes de tratamentos de água, etc, a 
magnetita deixa de existir e inicia-se a oxidação do ferro, resultando na formação de outros óxidos não 
protetores do aço. 
 
e. Corrosão galvânica. 
Ocorre quando dois metais diferentes estão em presença de um eletrólito, gerando uma diferença de 
potencial e tendo como consequência, um fluxo de elétrons. Nas caldeiras, o par galvânico pode ser 
originado quando partes metálicas de cobre ou de níquel ou outro metal, se desprendem pela erosão, 
cavitação de tubulações ou de rotores de bombas e se alojam em ranhuras ou pequenas folgas entre as 
partes da caldeira. O aço, atuando como ânodo, é o elemento mais prejudicado quanto à corrosão. 
 
f. Corrosão por aeração diferencial. 
Isso ocorre em geral, nas caldeiras flamotubulares em que o oxigénio dissolvido na água provoca 
corrosão dos tubos superiores. Os tubos submersos estão submetidos a menores concentrações de O2, 
comparados à região acima da superfície da água (daí o nome aeração diferencial). 
Essa diferença de concentração de O2, forma uma pilha em que o anôdo é formado pela parte menos 
aerada (parte submersa). Como na pilha galvânica, o ânodo, nesse caso, é também a região que 
apresenta corrosão mais severa, e, sendo localizada, viabilizará o aparecimento de “pites”, cavidade na 
superfície metálica com fundo angular e profundidade maior que o seu diâmetro, ou alvéolos (cavidade na 
superfície metálica com fundo arredondado e profundidade menor que seu diâmetro). 
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Nas caldeiras aquatubulares a aeração diferencial ocorre no tubulão superior e nos purificadores de 
vapor. 
g. Corrosão salina. 
Acontece quando existem concentrações elevadas de cloretos que migram para ranhuras ou regiões 
sem proteção da magnetita. Os cloretos podem também se alojar sob camadas porosas que se formam 
sobre os tubos. 
Em particular, o cloreto de magnésio se hidrolisa formando ácido clorídrico, atacando quimicamente o 
ferro da caldeira. Em geral, os cloretos na presença de O2 catalisam a 
reação da magnetita com o O2 resultando o Fe2O3, que é um óxido não protetor. 
h. Fragilidade cáustica. 
Esse é um modo de corrosão em que o hidróxido de sódio (soda cáustica), em concentrações acima 
de 5%, migra para fendas ou outras partes em que não exista a camada protetora de magnetita e reage 
diretamente com o ferro. 
i. Corrosão por gases dissolvidos. 
A água da caldeira pode se contaminar com gases, especialmente com o gás sulfïdrico (H2S), 
decorrentes da poluição atmosférica ou pelo seu tratamento com sulfito de sódio. O H2S reage com o 
ferro dando origem a sulfeto de ferro (FeS), que se apresenta sob a forma de manchas pretas. O gás 
carbônico torna a água ligeiramente acidificada, viabilizando a formação de pites. 
Outro fator que também age na redução da espessura é a erosão. Esse fenómeno pode acontecer de 
diversas maneiras nas caldeiras. Nas caldeiras flamotubulares pode ocorrer, por exemplo, na alimentação 
da água pela bomba em que o jato de entrada, podendo conter partículas pesadas (areia, partes 
metálicas, etc.), incide sobre a parede externa da fornalha, causando seu desgaste. A erosão pelo vapor 
pode acontecer em sedes de vedação de válvulas de segurança. 
Essas válvulas são normalmente fabricadas para resistir à ação abrasiva da passagem do vapor em 
regime de solicitações normais, ou seja, quando a válvula é aberta apenas em situações de emergência e 
de testes. Entretanto, quando outros controles de pressão não estão presentes ou não funcionam, a 
válvula de segurança deixa de ser um acessório de emergência e passa a funcionar com maior 
frequência, desgastando de modo excessivo e reduzindo muito a vida útil do disco de assentamento. Nas 
 79 
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caldeiras aquatubulares a erosão é frequentemente ocasionada por sopradores de fuligem desalinhados, 
que direcionam o jato de vapor sobre os tubos, em vez de entre eles. 
A cavitação é também uma forma de degeneração dos materiais, podendo ser responsável pela 
redução de espessuras. Seu mecanismo é caracterizado pela ação dinâmica resultante da contínua 
formação e colapso de bolhas de gases ou vapores do meio líquido sobre uma superfície. Sua ocorrência 
é muito comum em bombas centrífugas (com pressão de sucção deficiente), dobras, cotovelos e 
derivações de tubulações, válvulas, etc. Logicamente, a ação combinada dos dois últimos fenômenos 
com a corrosão, é muito mais maléfica para as caldeiras, que o efeito isolado de cada um deles. 
 
j. Corrosão externa. 
Esse tipo de corrosão acontece nas superfícies expostas aos gases de combustão e é função do 
combustível utilizado e das temperaturas. Nas caldeiras aquatubulares, as superfícies de aquecimento 
mais quente são aquelas do superaquecedor e do reaquecedor, podendo ocorrer corrosão tanto nas 
caldeiras que queimam óleo como carvão. 
Outro problema de corrosão ocorre nas caldeiras que operam com cinzas fundidas, que permitem o 
ataque do O2, destruindo a camada protetora de magnetita. A corrosão nas regiões de baixa temperatura 
é consequência direta da presença de enxofre nos combustíveis, na forma de sulfatos, de compostos 
orgânicos ou na forma elementar. 
A decomposição dos sulfatos produz SO3, já o enxofre elementar e os compostos orgânicos 
produzem no processo de combustão o SO2 e o SO3 (em menor quantidade). O SO2 por sua vez pode 
oxidar-se em SO3 por ação direta do O2 ou por oxidação direta catalítica ao contato dos depósitos 
existentes sobre as superfícies de aquecimento. Para os combustíveis contendo enxofre na ordem de 
3%, o teor de SO3 nos gases de combustão varia entre 20 a 80 ppm (partes por milhão) em massa. 
Os gases de combustão contendo vapor d'água, pode haver a condensação de gotas de ácido 
sulfúrico quando a temperatura reduz muito e atinge o ponto de orvalho. Esse depende das pressões 
parciais do H2O e do SO3 nos gases de combustão, porém pode variar de 90 a 160°C. 
A condensação das gotas de H2SO4 pode, destaforma, acontecer nas partes finais das caldeiras 
aquatubulares, ou seja, no economizador, no pré-aquecedor de ar e na chaminé. Outro fator que contribui 
 80 
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para a corrosão externa é o ar atmosférico. Caldeiras instaladas em regiões muito úmidas, locais 
próximos ao mar e em atmosferas fortemente poluídas, apresentam corrosão externa, de modo 
generalizado, em todas as suas partes (chaparias, colunas, escadas, plataformas, etc.). 
 
13. Legislação e normalização. 
a. O Ministério do Trabalho e Emprego (MTE); 
As Normas regulamentadoras são de observância obrigatória, tanto para empresas, pessoa jurídica, 
quanto por qualquer outro que possua empregados regidos pela CLT. 
 O Ministério do Trabalho e Emprego (MTE); 
 A Secretaria de Segurança e Saúde no Trabalho (SSST); 
(NR 13 – Caldeiras e Vaso de Pressão). 
As caldeiras estão enquadradas especificamente na norma regulamentadora NR-13 Caldeiras e 
Vasos de Pressão, mas naturalmente está agregado a essa norma outras normas que preveem a 
integridade da saúde e segurança da vida do operador de caldeira ou pessoas ligadas ao setor 
(manutenção, inspeção, etc).Essas normas abrangem todos os requisitos para a execução de atividade 
do trabalhador junto a equipamentos como a caldeira de forma que não ocorra acidentes nem lesões 
graves sendo que a observância maior se dá intrinsecamente com base na NR-13 onde o a 
capacitação e conhecimento técnico do operador de caldeira são requisitos primordiais para a 
execução de sua atividade com segurança. São essas normas previstas também pelo MTE, como: 
 NR 4 - Serviços especializados em engenharia de segurança e em medicina do trabalho 
(SESMT). 
 NR 5 - Comissão Interna de Prevenção de Acidentes 
 NR 6 - Equipamento de Proteção Individual – EPI 
 NR 10 - Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade 
 NR 13 - Caldeiras e Vasos de Pressão 
 NR-15 - Atividades e Operações Insalubres 
 NR 17 - Ergonomia 
 NR 23 - Proteção Contra Incêndios 
 81 
81 
 
 NR 26 - Sinalização de Segurança 
 
b. Normas técnicas de construção, manutenção e operação da caldeira. 
As normas de projetos de vasos de pressão, são, como o próprio nome diz, são textos normativos 
desenvolvidos por associações técnicas ou por sociedade de normalização públicas ou particulares. 
São várias as normas de regulamentação sobre caldeiras, abrangendo de todas as formas os 
critérios de segurança que uma caldeira pode exigir dentre elas citamos algumas, como: 
 NR 13 – Segurança e Medicina do trabalho. 
 NB 55 – Norma Brasileira – Inspeção em caldeiras Flamotubulares e Aquatubulares. 
 NBR 12177-1 – Caldeiras estacionárias a vapor – Inspeção de segurança- Parte 1. 
 NBR 12177-2 – Caldeiras estacionárias a vapor - Inspeção de segurança- Parte 2. 
 NBR 13203 – Inspeção de segurança de caldeiras estacionárias elétricas. 
 ASME - American Society of Mechanical Engineers, Section VIII – Rules for Construction of 
Pressure Vessels. 
 NBR 12177-1 / 2 – Caldeiras Flamotubulares e Aquatubulares - Inspeção de segurança. 
 ABM - Associação Brasileira de Metais. 
 INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. 
 ASA - American Standard Association. 
 ASTM - American Society for Testing and Materials. 
 AWS - American Welding Society. 
A norma da American Society of Mechanical Engineers (ASME) sobre caldeiras e vasos de pressão 
existe desde 1914, e estabelece parâmetros de projeto, fabricação e inspeção dos equipamentos 
citados. Atualmente ela é atualizada com freqüaência anual, por um comitê de mais de 950 
engenheiros voluntários, e está em sua edição 2007 - Boiler and Pressure Vessel Code – 2007 Edition. 
As normas de projeto levam em consideração muitas características funcionais e operacionais, 
como: 
 Aplicação 
 Fluido utilizado 
 82 
82 
 
 Temperatura 
 Pressão 
 Etc. 
Quando se fala de projeto está inserido na palavra tudo que diz respeito ao funcionamento e 
segurança do vaso, como: 
 Materiais da chapa, tubos, e conexões. 
 Tratamentos térmicos 
 Inspeções de soldas 
 Teste de ensaio não destrutivo 
 Procedimentos de inspeção e qualificação. 
 Etc. 
 
 
 
 
X x 
Sattav Engenharia 
Satyro Luiz Silva Tavares 
Engº Mecânico e de Segurança do Trabalho - RNP 0601627504 
+55 85 9 8828 3300 / 9 9180 8300 
E-mail: sattav@terra.com.br / diretoria@sattav.com.br 
Site: www.sattav.com.br 
Fortaleza – Ceará – Brasil 
 
mailto:sattav@terra.com.br
mailto:diretoria@sattav.com.br
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13. Legislação e normalização. ...................................................................................................... 80 
a. O Ministério do Trabalho e Emprego (MTE); ................................................................................. 80 
b. Normas técnicas de construção, manutenção e operação da caldeira. ............................................ 81 
 
 
 1 
1 
 
1. Classificação das caldeiras. 
a. Caldeiras de Vapor: são os geradores de vapor mais simples. Queima algum tipo de combustível 
como fonte geradora de calor. 
b. Caldeiras de Água Quente: são aquelas em que o fluido não vaporiza, sendo o mesmo aproveitado 
em fase líquida (calefação, processos químicos). 
c. Geradores Reatores Nucleares: são aquelas que produzem vapor utilizando como fonte de calor a 
energia liberada por combustíveis nucleares (urânio enriquecido). 
d. Caldeiras de Recuperação: são aquelas que não utilizam combustível como fonte geradora de calor, 
aproveitando o calor residual de processos industriais (gás de escape de motores, gás de alto forno, 
de turbinas, etc. 
 
2. Aplicação de uso das caldeiras. 
A finalidade de se gerar o vapor veio da revolução industrial e os meios da época que se tinha era de 
pouca utilização, mas o vapor no início serviu para a finalidade de mover máquinas e turbinas para geração 
de energia e locomotivas, com advento da necessidade industrial se fez necessário à necessidade de 
cozimentos e higienização e fabricação de alimentos, se fez necessário à evolução das caldeiras. 
Com isto se utiliza o vapor em lacticínios, fabricas de alimentos (extrato de tomate, doces), gelatinas, 
curtumes, frigoríficos, indústrias de vulcanização, usinas de açúcar e álcool, tecelagem, fabricas de papel e 
celulose entre outras. 
 
3. Definição de Caldeira a Vapor. 
Caldeira ou Gerador de vapor é um equipamento que se destina a gerar vapor através de uma troca 
térmica entre o combustível e a água, sendo que isto é feito por este equipamento construído com chapas e 
tubos cuja finalidade é fazer com que água se aquece e passe do estado líquido para o gasoso, aproveitando 
o calor liberado pelo combustível que faz com as partes metálicas da mesma se aqueça e haja transferência 
de calor à água produzindo o vapor. 
 2 
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4. Tipos de caldeira a vapor segundo: 
a. Posição do corpo da caldeira: 
i. Horizontal 
 
 3 
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ii. Vertical 
 
b. Circulação de gases quentes e de água: arquivo. 
i. Aquatubular 
Também conhecidas como Caldeiras Tubos de Água ou Aquatubulares se caracterizam 
pelo fato dos tubos situarem-se fora dos tubulões da caldeira (tambor) constituindo com estes um 
feixe tubular. Caracterizam-se pelo fato da água circular no interior dos tubos e os gases quentes 
se acham em contato com sua superfície externa dos tubos. São empregadas quando interessa 
obter pressões e rendimentos elevados, pois os esforços desenvolvidos nos tubos pelas altas 
pressões são de tração ao invés de compressão. 
 
file:///C:/Users/SATTAV/Documents/Satyro/SENAI/Manuais%20e%20apostilas/Aula%20de%20caldeiras.pdf
file:///C:/Users/SATTAV/Documents/Satyro/SENAI/Manuais e apostilas/Caldeiras Aquatubulares/ABAAAgGvgAJ-2.jpg
 4 
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Vantagens: 
 Trabalha a média e altas pressões; 
 Elevada capacidade de geração de vapor; 
 Partida rápida devido ao pequeno volume de água relativo à superfície de 
aquecimento; 
 Ocupam pouco espaço com relação à capacidade de produção obtida; 
 Apresentam facilidades de adaptação de equipamentos, tais como superaquecedor, 
economizador e preaquecedor de ar; 
 Apresentam a possibilidade de colocação de tubos de água nas paredes da fornalha, 
que, além de protegerem e diminuírem os refratários, auxiliam na produção de vapor; 
 Possuem grande flexibilidade de operação. 
 
Desvantagens: 
 Exigem pessoal altamente qualificado para sua operação; 
 Exigem tratamento de água adequado e rigoroso; 
 Tem pouca capacidade com relação à demanda, devido ao, pequeno volume de água; 
 5 
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 São de construção mais complexa que as flamotubulares; 
 São de preço elevado. 
 
ii. Fogo/Flamo/Pirotubular. 
 
file:///C:/Users/SATTAV/Documents/Satyro/SENAI/Caldeiras Fogotubulares/Caldeira Fogotubular 01.png
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Também conhecidas como Caldeiras Tubos de Fogo ou Fogotubulares se caracterizam 
pelo fato dos tubos situarem-se dentro dos tubulões da caldeira (tambor) sendo suportados nas 
extremidades pelos espelhos. 
 
Caracterizam-se pelo fato da água circular externo aos tubos e os gases quentes se acham 
em contato com sua superfície interna dos tubos. São empregadas quando para obter pressões e 
rendimentos mais baixo. 
 
iii. Fogo/Flamo/Pirotubular e Agquatubular (MISTA) 
 7 
7 
 
 
Também conhecidas como Caldeiras “Mistas”, se caracterizam por serem a junção entre os 
dois tipos (Aquatubular + Fogotubular) em um só equipamento sendo interligados as tubulações 
de água entre as mesmas. A queima inicia-se na fornalha da caldeira aquatubular liberando calor 
que circula externo aos tubos para aquecer a água que circula internamente aos tubos. Os gases 
proveniente dessa queima, são arrastados pela tirada dos gases já na caldeira fogotubular e 
através dos tubos de passe percorre pelo lado interno dos tubos liberando energia para a água 
que circula externamente aos tubos. 
 
Vantagens: 
 Atendem a aumentos instantâneos na demanda de vapor, pelo grande volume de água; 
 Possui custo relativamente menor; 
 Construção fácil, sendo totalmente pré-fabricada; 
 Fácil operação; 
 Não exige tratamento muito apurado da água de alimentação; 
 Normalmente necessitam de pouca ou nenhuma alvenaria; 
 Fácil limpeza da fuligem nos feixes de tubos; 
 Fácil substituição de tubos. 
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8 
 
 
Desvantagens: 
 Partida lenta devido ao grande volume de água; 
 Limitada quanto à capacidade de pressão; 
 Ocupam muito espaço com relação à área de aquecimento; 
 Circulação natural de água deficiente; 
 Grande peso por metro quadrado de superfície de aquecimento; 
 Dificuldade de adaptação de equipamentos, tais como super-aquecedor, economizador 
e pré-aquecedor de ar. 
 
c. Fonte energética (tipos de combustível – poder calorífico): 
i. Elétrica 
Basicamente, uma caldeira elétrica é constituída de um vaso de pressão não sujeito à 
chama, um sistema de aquecimento elétrico e um sistema de alimentação de água. O rendimento 
desses equipamentos é muito alto, variando na faixa de 95 a 99,5%. 
São utilizados, basicamente, dois tipos de Caldeiras Elétricas: caldeiras elétricas a 
resistores e caldeiras elétricas a eletrodos. 
 
 9 
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ii. Gasoso (GLP, GN) 
 
iii. Líquido (Óleo BPF – A/B) 
 
iv. Sólido (Carvão, Lenha, Briquetes, Bagaço da cana, Casca de castanha) 
 10 
10 
 
 
d. Posição dos tubos 
i. Curvo 
 
ii. Reto 
 11 
11 
 
 
5. Esquema de um sistema de caldeira a vapor. 
 
 12 
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O princípio básico da caldeira consiste me produzir vapor através de uma troca térmica e o vapor 
produzido alimenta o processo a que se destina. 
O esquema acima mostra um circuito de funcionamento da caldeira através do acionamento de 
queimador que promova à combustão e com a liberação de calor há transferência de energia para a água e a 
transformando em vapor sendo liberada para o processo. 
Há o retorno do condensado que é reaproveitado e também com a ajuda do economizador é transferido 
ao tanque desaerador e antes da água alimentar a caldeira passa pelo sistema de tratamento pelos 
dosadores químicos antes de realimentar a caldeira. 
 
6. Partes Caldeira Fogotubular. 
O processo de funcionamento de uma caldeira se dá início á partir do acionamento do queimador (1), 
onde ocorrerá a combustão na parte interna do “tubulão” (A), havendo a troca térmica e transferência de calor 
entre a água e as partes metálicas (B) da caldeira que resultará em mudança doestado físico de líquido para 
vapor pelo princípio de condução que acontece entre os passes (C) dos tubos de passe, elevando a 
temperatura interna ocorrendo à produção de vapor (D). 
 
 13 
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Esse vapor é liberado pela parte superior da caldeira (7). Com a demanda de consumo de vapor dá-
se a sua retirada do interior da caldeira pela tubulação até a alimentação do processo ocasionando a 
diminuição da pressão interna bem como a quantidade de vapor produzida, fazendo a caldeira trabalhar num 
sistema ON/OFF para suprir a demanda de vapor exigida pelo processo. 
GENERALIDADES 
Todos os trabalhos relacionados com o projeto e fabricação de caldeiras devem obedecer às 
recomendações explicitadas por normas técnicas. Entretanto, deve-se levar em conta também, que ao longo 
da vida útil do equipamento, podem ocorrer alterações acentuadas na estrutura desse material, seja por ação 
da corrosão, seja pela exposição prolongada desse material aos problemas de superaquecimento. 
Partindo-se desta constatação, o risco de acidente tende a aumentar na medida e que diminuem a 
tensão admissível do material e a espessura efetiva de parede (Figura 21). 
 
Portanto, para que a segurança seja preservada, o equipamento deve receber atenções 
permanentes, adotando-se medidas de correção ou, simplesmente, modificando-se a pressão de trabalho da 
instalação. 
Em termos mais gerais, entretanto, deve-se levar em conta a possibilidade de acidentes relacionados 
não apenas com uma eventual explosão do equipamento, mas também com incêndios, choques elétricos e 
intoxicação. 
 14 
14 
 
Dentre os casos de maior freqüência, envolvendo a explosão de caldeiras, pode-se relacionar, como 
dito anteriormente: 
A elevação da pressão de trabalho acima da pressão máxima de trabalho permitida (PMTP). 
Superaquecimento excessivo e/ou modificação da estrutura do material. 
A ocorrência de corrosão do material. 
Ignição espontânea, a partir de névoas ou de gases inflamáveis remanescentes no interior da câmara 
de combustão. 
O alto grau de superaquecimento, combinado com a ação prolongada de vapor sob pressão, interfere 
na estrutura molecular do material e provoca deformações como empenamento ou abaulamento de tubos, 
especialmente nas caldeiras aquatubulares. O problema é mais comum nas regiões próximas aos 
queimadores e tende a se agravar pela presença de incrustações generalizadas, pela presença de sulfato, 
carbonatos, silicatos e sólidos em suspensão. 
A incrustação se comporta como isolante térmico, prejudicando o trabalho de refrigeração dos tubos. 
Além de promover o superaquecimento excessivo do aço, as incrustações favorecem a migração de agentes 
corrosivos para sua interface com a parede do tubo, aumentando os riscos de explosão. 
A refrigeração dos tubos está condicionada a uma circulação contínua e eficiente da água. 
Velocidades da ordem de 0,5 m/s são esperadas em paredes d’água expostas ao calor de radiação. Nos 
feixes tubulares, dependendo da carga da caldeira e das condições internas de escoamento, o efeito de 
circulação natural pode anular-se. Falta de água ou circulação deficiente são causas mais freqüentes em 
acidentes com as caldeiras de vapor. 
O emprego de material defeituoso, o posicionamento inadequado dos queimadores ou o 
dimensionamento incorreto da caldeira potencializam os riscos de acidentes. A incidência direta das chamas 
sobres as paredes d’água ou feixes tubulares implica em conseqüências graves, decorrentes do 
superaquecimento localizado e da fluência do material. 
 
a. Queimador à Gás e Dual (gás +óleo). 
 15 
15 
 
 
Importância do queimador; 
 Transportar o combustível até ao local de queima; 
 Proporcionar maior contato possível do combustível com o oxigénio do ar; 
 Realizar uma combustão completa, que evite a fuga nos produtos de combustão e partículas 
e/ou gases por queimar; 
 Promover a evacuação, em tempo útil dos produtos de combustão, de modo a que estes 
libertem no interior da caldeira o máximo de energia. 
 
b. Preparação do combustível antes de chegar ao equipamento de queima; 
Vídeo Caldeiras/Caldeira Queimador Funcionando.mp4
Vídeo Caldeiras/ICATERM QUEIMADORES - Gás, óleo, biodiesel, dual - Germany Technology - HOFAMAT - NBR 12.mp4
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i. Sólido. Exige normalmente preparação prévia, onde se inclui a secagem, a trituração, e em casos 
mais sofisticados a liquefação ou gaseificação, passando a ser designado por combustível 
sintético. 
ii. Líquido. Transporte fácil por bombeamento há exceção do thickfuel-oil, cuja elevada viscosidade 
exige aquecimento prévio no depósito e nas tubagens. Um filtro e um permutador de calor para 
aquecimento suplementar são recomendados para proporcionar uma melhor combustão. 
iii. Gasoso. Armazenado sob pressão (podendo estar no estado líquido). Durante o seu transporte 
em tubagens sofre várias reduções de pressão, devendo atingir o queimado queimador no estado 
gasoso e com uma temperatura não muito baixa. 
 
c. Controle de Segurança da combustão para caldeiras. 
São dispositivos projetados para apagar o queimador, na eventualidade de falha de ignição ou 
falha de chama subseqüente à ignição inicial, de modo a não permitir que a fornalha se inunde de óleo. 
Podem ser termostáticos, fotoelétricos e fotocondutores. Os termostáticos consistem de uma espiral 
bimetálica e de uma chave elétrica. 
 
No dispositivo termostático a espiral é instalada de modo a ficar no caminho dos gases, e está 
ligada ao circuito de tal modo que não é possível acender o queimador com a chave aberta. Quando a 
caldeira está apagada, a espiral estará em posição tal que manterá os contatos abertos. Um circuito 
paralelo permite que se faça a ignição inicial. Quando a caldeira é acesa, o calor da fornalha dilata a 
espiral, a qual vai manobrar a chave. Se a caldeira apagar-se, a espiral é resfriada, se contrai e abre o 
circuito elétrico do queimador. 
O tipo fotoelétrico é feito com uma célula fotoelétrica, uma unidade amplificadora e um relê. O 
funcionamento se baseia na luminosidade da chama, e se não há chama, o relê abre seus contatos, 
interrompendo o circuito de alimentação do queimador. 
O tipo fotocondutivo faz o mesmo serviço do fotoelétrico, só que agora a resistência de uma célula 
varia quando é exposta à radiação infravermelha da chama. O dispositivo LDR possui a interessante 
característica de ser um componente eletrônico cuja resistência elétrica diminui quando sobre ele incide 
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energia luminosa. Isto possibilita a utilização deste componente para desenvolver um sensor que é 
ativado (ou desativado) quando sobre ele incidir energia luminosa. 
As unidades geradoras de vapor devem estar preparadas para operarem em condições de 
máxima segurança e de modo a garantir pleno funcionamento do processo de combustão e geração de 
vapor. A instalação de dispositivos auxiliares de operação e de segurança tem o propósito de controlar a 
alimentação de água, alimentação de combustível, de prevenir a ocorrência de incrustações, depósitos 
de fuligem e, sobretudo, de evitar que o nível de pressão se leve acima dos níveis normais de operação 
da caldeira. 
 
d. Propriedades básicas dos combustíveis. 
i. Poder Calorífico; 
O Poder Calorífico é a quantidade de energia por unidade de massa (ou de volume, no caso dos 
gases) liberada na oxidação (queima) de um determinado combustível. 
A principal característica de qualquer combustível é gerar energia, normalmente na forma de calor. 
Podemos considerar duas formas de definir o poder calorífico: Poder Calorífico Superior (P.C.S) 
e Poder Calorífico Inferior (P.C.I). 
Poder Calorífico Superior (P.C.S): O P.C.S é dado pela soma da energia libertada na forma de 
calor e a energia gasta na vaporização da água que se forma numa reacção de combustão. 
Poder Calorífico Inferior (P.C.I): O P.C.I é apenas a energia libertada na forma de calor. 
Para combustíveis que nãocontenham hidrogênio na sua composição, o valor de P.C.S é igual ao 
do P.C.I, porque não há a formação de água e não se gasta energia na sua vaporização. 
O valor de aquecimento ou poder calorífico de uma substância, geralmente um combustível ou 
alimentos, é a quantidade de calor libertado durante a combustão de um determinado montante do 
mesmo. O valor calórico é uma característica para cada substância. É medido em unidades de 
energia por unidade de substância, geralmente massa ou volume, tais como: kcal/kg, kJ/g, kJ/mol ou 
Btu/m³. 
ii. Temperatura de combustão; 
Outra característica importante dos combustíveis é a temperatura da combustão. 
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Este dado é fundamental para o projeto e dimensionamento de equipamentos e máquinas térmicas. 
A temperatura teórica da chama é calculada considerando que todo o calor resultante da combustão 
é transferida sem perdas para os produtos da combustão. 
Como um processo sem troca de calor é denominado de adiabático, a temperatura da chama também 
é denominada de temperatura adiabática de chama. 
SUBSTÂNCIA FÓRMULA MASSA
MOLECULAR SUPERIOR INFERIOR
kcal/kg kcal/kg
Hidrogênio H2 2,02 33.900 28.642
Metano CH4 16,04 13.249 11.940
Etano C2H6 30,07 12.384 11.336
Propano C3H8 44,09 12.018 11.065
Eteno C2H4 28,05 12.009 11.260
Acetileno C2H2 26,04 11.929 11.527
n-Butano C4H10 58,12 11.822 10.919
Benzeno C6H6 78,11 10.103 9.698
Carbono C 12,01 7.819 7.819
Etanol C2H5OH 46,07 7.302 6.619
Metanol CH30H 32,04 5.692 5.037
Amônia NH3 17,03 5.364 4.439
Gás Sulfídrico H2S 34,08 3.939 3.631
Monóxido de Carbono CO 28,01 2.412 2.412
Enxofre S 32,06 2.210 2.210
Gasolina 0,742 8,325 Kcal/l
Diesel 0,852 9,160 Kcal/l
Álcool Hidratado 0,809 5,380 Kcal/L
QAV 0,788 11,000 Kcal/Kg0
GLP 0,556 11,750 Kcal/Kg
Óleo Combustível 1A 1 10,130 Kcal/Kg
Óleo Combustível 1B 0,938 10,310 Kcal/Kg
Nafta 0,691 11,360 Kcal/Kg
Gás Natural 9,400 Kcal/m3
Gás natural compirmido (GNC) 9,400 Kcal/m3
Gás Canalizado 4,300 Kcal/m3
Coque Verde 1,04 8,500 Kcal/Kg
Carvão Mineral 6,000 Kcal/Kg
Carvão Vegetal 1,680 cal/dm3
Lenha 990 cal/dm3
PODER CALORÍFICO DOS COMBUSTÍVEIS
PODER CALORíFICO
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Na verdade existem duas temperaturas adiabáticas da chama; uma para combustão a pressão 
constante e outra para combustão a temperatura constante. 
 
e. Fornalha. 
A fornalha, também chamada de câmara de combustão, é o local onde se processa a queima de 
combustível. De acordo com o tipo de combustível a ser queimado, a fornalha pode ser dividida em: 
 
i. Fornalhas para queima de combustível sólido: são as que possuem suportes e grelhas; 
podem ser planas, inclinadas ou dispostas em formas de degraus que ainda podem ser fixos ou 
móveis. Estas fornalhas destinam-se principalmente à queima de: lenha, carvão, sobras de 
produtos, casca de cacau, bagaço de cana, casca de castanha, etc. A alimentação do combustível 
pode ser feita de maneira manual ou automatizada. Apresentam como desvantagem o abaixamento 
de temperatura que pode ocorrer próximo à entrada de combustível, grande geração de resíduos e 
ter seu uso limitado em caldeiras de pequena capacidade .Normalmente, elas trabalham com 
grande excesso de ar, para melhorar as condições de fumaça da chaminé. 
 
ii. Fornalha com grelha rotativa: é um outro tipo de fornalha para a queima de combustível 
sólido na qual a queima e a alimentação se processam da mesma maneira que na grelha 
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basculante, mas a limpeza é feita continuamente; não há basculamento dos barrotes. A grelha é 
acionada por um conjunto motor-redutor, o que lhe dá pequena velocidade, suficiente para retirar da 
fornalha as cinzas formadas num determinado período. O ar de combustão entra por baixo da 
grelha e serve para refrigeração, da mesma forma que na grelha basculante.· Fornalhas para 
queima de combustível em suspensão: são aquelas usadas quando se queimam óleo, gás ou 
combustíveis sólidos pulverizados. Para caldeiras que queimam óleo ou gás, a introdução do 
combustível na fornalha é feita através do queimador. 
 
iii. Fornalha com grelhas basculantes: é um tipo de fornalha muito usada para a queima de 
bagaço como combustível sólido e é dividida em vários setores. Cada setor possui elementos de 
grelha denominados barrotes. Estes barrotes se inclinam sob a ação de um acionamento externo, 
que pode ser de ar comprimido ou de vapor. Com a inclinação dos barrotes, a cinza escoa-se para 
baixo da grelha, limpando-a. A redução de ar da combustão e a melhor distribuição do bagaço sobre 
a grelha aumentam consideravelmente o rendimento da caldeira. 
 
f. Tiragem dos gases. 
É o processo de retirada da caldeira para a atmosfera, dos gases provenientes da combustão. A 
tiragem pode ser efetuada de várias maneiras: forçada, induzida e mista. 
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g. Controle do nível de água. 
O sistema de controle da água funciona em conjunto com a bomba de alimentação, de modo a 
manter o nível de água no tambor principal, no caso de caldeira aquatubular ou interior da caldeira, para 
o caso de caldeira fogotubular. Diversos tipos de reguladores estão disponíveis no mercado. Caldeiras 
de médio e de grande porte são normalmente equipadas com reguladores pneumáticos ou elétricos. Nas 
caldeiras de menor porte, numa faixa inferior a 50 ton/h de vapor, são mais comuns os reguladores de 
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eletrodos e reguladores termohidráulicos. Este sistema consiste em aproveitar a condutividade elétrica 
da água, como auxílio de dois ou mais eletrodos de aço inoxidável. 
 
O suprimento de água pode depender de controle manual. Nesse caso, é importante que o 
operador tenha a noção exata de quando a água deverá ser introduzida no interior da caldeira. A 
presença de visor é indispensável ao operador de caldeiras. 
 
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Nas caldeiras de médio e de grande porte, são instalados um visor e um indicador remoto de nível. 
Os indicadores remotos são projetados para uso em tambores montados em locais mais altos, de difícil 
acesso, ou que dificultem a leitura direta por parte do operador da caldeira. 
Seu funcionamento pode se basear no princípio hidrostático, onde qualquer variação do nível do 
tambor pode ser transmitida sem o uso de dispositivos mecânicos ou elétricos. Os indicadores de nível 
devem ser instalados com bujões de limpeza, registros ou válvulas de dreno. A drenagem é importante 
para que se elimine o lodo e as impurezas que, eventualmente se acumulam no indicador de nível. 
 
As bombas de alimentação e os injetores desempenham o importante papel de reposição de água, 
para que a cadeira possa atender à demanda de vapor. As bombas centrífugas têm mostrado os 
melhores resultados, pela simplicidade de seus componentes e pela facilidade de manutenção. Embora 
sejam menos eficientes as bombas alternativas ou de pistão também têm sido utilizadas, principalmente 
por permitirem a aplicação de diferentes fontes de energia para seu acionamento. 
Nas caldeiras de alta pressão são utilizadas bombas centrífugas de multi-estágios. Nas caldeiras, a 
combustível sólido, é comum a instalação de injetores de vapor (Figura 23). São dispositivos destinados 
à alimentação de água, como alternativa em caso de falha na bomba convencional. O funcionamento é 
baseado no escoamento de vapor, proveniente da própria cadeira, através de uma série de tubos, a 
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depressão suficiente para succionar água do tanque de alimentação e, em seguida, pressurizá-la até o 
nível de operação da caldeira. 
h. Controle da pressão de trabalho. 
 
O sistema de alimentação de combustível é controlado por dispositivos associados à leitura de 
pressão na caldeira. Pressostatos, sensores de pressão e manômetros são dispositivos utilizados para 
controle ou para simples indicação da pressão efetiva do vapor. 
 
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Os pressostatos atuam em conjunto com os queimadores ou com alimentadores de combustíveispara manter a pressão em níveis usuais de operação. A instalação de manômetros ou de sensores de 
pressão é necessária para permitir a leitura direta pelo pessoal de operação da caldeira. 
 
A Figura mostra o sistema de controle e alimentação de óleo combustível, normalmente utilizados 
em caldeiras de pequeno porte. Dois pressostatos são utilizados. O pressostato de pressão máxima tem 
a finalidade de controlar a pressão interna da caldeira, dando a partida ou interrompendo o 
funcionamento dos queimadores. O pressostato modulador, de acordo com a variação da pressão de 
vapor, atua sofre um servo-mecanismo programado para regular o fluxo de óleo e o fluxo de ar para os 
queimadores. 
Diversos outros componentes complementam o sistema de alimentação de combustível, como 
manômetros, termômetros, válvulas de alívio, válvulas solenóides e chave seqüencial. A chave 
seqüencial tem a finalidade de promover, automaticamente o ciclo completo de operação da caldeira. As 
falhas podem ocorrer por conta de problemas diversos. Os pressostatos podem apresentar falhas no 
diafragma ou falha elétrica pelo colamento dos platinados. As válvulas solenóides oferecem risco quando 
deixam de funcionar, permanecendo na posição aberta, por falha mecânica, simplesmente, pela 
instalação incorreta. 
 
i. Válvula de segurança (PSV). 
As válvulas de segurança são dispositivos auxiliares, previstos para atuarem em caso de falha no 
sistema de combustão, de modo a evitar eventual aumento na pressão de trabalho da caldeira (MPTA). 
O local de instalação das válvulas dependerá do tipo de caldeira. 
 
A pressão de abertura de cada válvula de segurança deve ser periodicamente testada e, se 
necessário, ajustada. Elas devem ser dimensionadas de modo a garantir descarga total do vapor gerado, 
caso haja aumento superior a 5 ou 10% da pressão de trabalho ou valor pré-estabelecido para a 
instalação (conforme norma). As válvulas de segurança montadas em superaquecedores poderão ser 
consideradas como parte do conjunto de válvulas de segurança da caldeira. Nesse caso, é conveniente 
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que, ao menos, 75% da capacidade total seja instalada no corpo da caldeira. No caso de caldeiras de 
circulação forçada, essa distribuição pode ser decidida de comum acordo entre o fabricante e autoridade 
inspetora. 
 
A área total mínima dos orifícios das sedes de todas as válvulas deve atender exigências impostas 
por “normas” específicas para o caso. As tubulações de descarga devem ter uma área de passagem útil, 
no mínimo, igual à soma das áreas dos orifícios de todas as válvula de segurança montadas na cadeira 
e suficiente de modo a evitar contrapressões, acúmulo de depósitos ou de condensado, que venham 
restringir a passagem do vapor. Os bocais devem ter o mínimo comprimento possível. 
A presença eventual de umidade e partículas sólidas no vapor torna a sede da válvula de 
segurança susceptível a danos. Por esta razão, os testes habituais das válvulas de segurança devem ser 
precedidos na caldeira, super-aquecedores ou linha de vapor. 
 
j. Acessórios para caldeiras – Válvulas e tubulações. 
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Para que as caldeiras cumpram o papel a que se destinam ,as mesmas se utilizam de calor 
(temperatura), pressão (pressão do vapor) e água (nível molhado), para produzirem o vapor necessário e 
alimentar o processo. Com isso elas se tornam equipamento complexos que exigirem um cuidado 
bastante apurado que são humanamente impossível de ser controladas e interpretadas pel operador de 
caldeira. Para isso existem em todo o projeto de produção e distribuição de vapor os acessórios e 
equipamentos que se destinam a esse papel com mais precisão e segurança. 
 
7. Noções de grandezas físicas e unidades. 
A hidrostática é a parte da física que estuda os líquidos e os gases em repouso, sob ação de um 
campo gravitacional constante, como ocorre quando estamos na superfície da Terra. As leis que regem 
a hidrostática estão presentes no nosso dia-a-dia, mais do que podemos imaginar. Elas se verificam, 
por exemplo, na água que sai da torneira das nossas residências, nas represas das hidrelétricas que 
geram a energia elétrica que utilizamos e na pressão que o ar está exercendo sobre você nesse exato 
momento. 
Para entender essas leis, é preciso compreender primeiramente o conceito de pressão. 
a. Pressão; 
A grandeza física determinada pelo quociente entre uma força aplicada e a área de ação dessa força 
recebe o nome de pressão. É o que se vê na figura abaixo: 
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De acordo com o Sistema Internacional de Pesos e Medidas, a unidade de medida da pressão é o 
pascal (pa), mas é muito comum usar-se também a atmosfera (atm)e o milímetro de mercúrio (mmHg). 
 
 
b. Pressão interna de um vaso de pressão. 
São forças distribuídas internamente pela ação de um fluido gasoso ou líquido que atuam na parte 
interna do casco do vaso. 
A pressão interna de um vaso consiste em uma força existente em seu interior, atmosférica ou não, 
como; caixa d´água, balão do compressor, caldeira, etc. A pressão interna pode ser uma pressão 
positiva (acima de zero), ou pressão negativa (abaixo de zero). 
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Lembramos que esta pressão depende sensivelmente e diretamente da temperatura e de outras 
características do fluido. 
i. Pressão atmosférica, relativa e absoluta. 
Os manômetros de ponteiros, geralmente, medem a diferença de pressão existente entre um meio e 
a pressão atmosférica, 
Se a pressão medida for maior que a pressão atmosférica, a diferença é conhecida como pressão 
manométrica ou relativa e se inferior à atmosférica é comumente denominada de vácuo. 
A pressão relativa, medida pelos manômetros de ponteiro, pode ser definida como sendo a pressão 
que se acrescenta à pressão atmosférica existente, enquanto que o vácuo será o valor decrementado. 
Portanto, a pressão absoluta é o resultado da soma da pressão relativa (manométrica) e a pressão 
atmosférica. Quando se tratar de vácuo, se determina subtraindo o valor de pressão indicado no 
vacuômetro do valor medido por um barômetro. 
Considerando um local de pressão atmosférica normal (101,325 kPa ou 101 kPa aproximados), a 
Figura 01 mostra uma comparação gráfica. 
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ii. Unidades de medidas de pressão 
 
c. Calor e Temperatura. 
i. Energia e suas formas. 
Energia é a propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho. 
https://sites.google.com/site/pressaooutencaomecanica/contatod/fluid_0080.png?attredirects=0
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Como exemplo podemos dizer que quando falta energia a um homem ele diminui o seu ritmo de 
trabalho, isto é, ele começa a se sentir fraco. 
A energia assume várias formas; entre elas podemos citar, Energia: 
» Calorífica, 
» Elétrica, 
» Mecânica, 
» Luminosa. 
As formas de energia podem ser transformadas umas nas outras e nós usamos constantemente 
esta propriedade. Como exemplo podemos citar o processo de obtenção de energia elétrica. 
Começamos queimando lenha em uma caldeira e produzindo energia calorífica. Esta energia evapora 
a água produzindo vapor. Neste processo a energia que estava na madeira foi transferida para o 
vapor. O vapor passa numa turbina que se move girando. A energia calorífica do vapor é assim 
transformada em energia de movimento. O giro da turbina produz energia elétrica. Esta energia é 
transmitida por meio de fios até uma lâmpada onde se transforma em energia luminosa de enorme 
utilidade para todos nós. 
Se pensarmos sobre este processo veremos que a energia calorífica que estava acumulada na 
madeira foi transformada para iluminar nossa vida. 
ii. Calor. 
Calor é a energia térmica em trânsito, é a energia que flui entre um sistema e sua vizinhança 
como conseqüência da diferença de temperatura entre esses dois sistemas. 
Considere um corpo inicialmente aquecido à temperatura T0 e que agora, exposto ao ambiente, 
está esfriando, isto é, está diminuindo sua temperatura,procurando atingir a mesma temperatura T1 
do ambiente. 
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Lembramos que temperatura é a medida do estado de agitação dessas partículas, ou ainda, da 
energia térmica do corpo. 
Se a temperatura do corpo está diminuindo, então significa que está reduzindo a energia de 
agitação de suas partículas, isto é, perdendo energia térmica. De fato, a energia térmica do corpo se 
transfere para o ambiente. 
Denomina-se calor, a energia térmica em trânsito que se transfere. Espontaneamente, o calor flui 
de pontos de maior temperatura para os de menor temperatura. 
iii. Termometria. 
A termometria é a parte da Física que tem por objetivo o estudo e a medida da temperatura. 
 
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A noção de temperatura está associada à sensações de “quente” e “frio” que os corpos em geral 
causam. Mas é importante, em nosso estudo, conceituar a temperatura em relação ao aspecto 
microscópio. 
 
Temperatura de um corpo é o número que mede o estado de agitação das partículas que 
constituem esse corpo, caracterizando o seu estado térmico. 
iv. Modos de transferência de calor. 
 
1. Mudança do estado físico. 
 
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Os estados físicos da matéria são: sólido, líquido e gasoso. Uma substância poderá passar de um 
estado a outro, ao receber ou perder calor. 
 
O esquema abaixo mostra, por exemplo, que, do estado sólido para o líquido e do estado líquido 
para o gasoso, a substância absorve calor da vizinhança, ocorrendo portanto uma transformação 
endotérmica, endergônica ou endoenergética, caracterizado por Q > 0. E, no sentido contrário, as 
transformações são exotérmicas, exergônicas ou exoenergéticas, isto é, a substância libera calor 
para a vizinhança, caracterizado por Qdele poderemos distinguir gás de vapor: 
Gás é a substância que na fase gasosa se encontra em uma temperatura superior à sua 
temperatura crítica e que não pode ser liquefeita por compressão isotérmica. 
Vapor é a substância que na fase gasosa se encontra em uma temperatura abaixo de sua 
temperatura crítica e que pode ser liquefeita por compressão isotérmica. 
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O estado físico (sólido, líquido, gás) em que uma substância se encontra depende 
basicamente das condições de pressão e temperatura. A Figura 01 abaixo dá o diagrama 
(aproximado e sem escalas) para a água. 
Mudanças de pressão e/ou temperatura e consequente troca da calor podem provocar as 
conhecidas mudanças de estado físico: de sólido para líquido ou vice-versa (fusão / 
solidificação), de sólido para gás ou vice-versa (sublimação / deposição), de líquido para gás 
ou vice-versa (vaporização / condensação). 
No diagrama, as linhas divisórias indicam condições de pressão e temperatura nas quais 
pode haver transição de estados e, portanto, os dois estados físicos podem coexistir. 
O ponto triplo é a única condição de temperatura e pressão em que os três estados físicos 
podem coexistir. 
Na transição líquido / vapor, a temperatura correspondente a cada pressão de acordo 
com a curva é denominada temperatura de saturação. Portanto, na temperatura de 
saturação ocorre o efeito do calor latente conforme tópico anterior. Para água sob pressão 
normal, a temperatura de saturação é 100°C, que é a ebulição da água nessa condição. 
A temperatura de saturação aumenta com a pressão, mas há um limite, denominado 
ponto crítico, acima do qual não há transição definida entre os dois estados. 
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As coordenadas do ponto crítico são, naturalmente, a pressão crítica e a temperatura 
crítica. Acima da temperatura crítica, um gás não pode ser liqüefeito apenas com aumento 
de pressão. É também necessária uma redução de temperatura. Comentam-se agora os 
termos gás e vapor. São o mesmo estado físico da substância e, muitas vezes, são 
empregados sem distinções. O termo vapor é em geral usado para o gás de uma substância 
que é líquida em condições normais de ambientes. A água é o exemplo comum. De forma 
mais técnica, vapor pode ser considerado o gás em temperatura inferior à crítica. 
1. Vapor saturado é o vapor na temperatura de saturação. Portanto, as condições de temperatura e 
pressão devem estar em algum ponto da linha divisória líquido / vapor. É o vapor que se encontra 
no limite entre a temperatura de condensação ou evaporação. 
2. Vapor superaquecido é o vapor com temperatura acima da saturação, resultante do fornecimento 
de calor ao vapor saturado. 
Em Termodinâmica, é comum o emprego do diagrama temperatura x entropia para o estudo das 
transições líquido / vapor. A Figura 02 dá um gráfico aproximado para a água. A linha 234 é uma linha 
típica de pressão constante (aproximadamente 10 bar). Linhas para outros valores de pressão têm 
formato parecido, acima ou abaixo da anterior. 
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Se uma determinada massa de água é aquecida de 1 até 2 e, a partir desse ponto, mantida a 
pressão constante de 10 bar, entre 2 e 3 ocorre a evaporação do líquido e a temperatura é constante 
conforme já visto. 
Assim, no sentido de 2 para 3, a quantidade de vapor saturado aumenta e a de líquido diminui. 
O parâmetro χ é massa de vapor em relação à massa total e as curvas de χ constante mostram 
claramente a variação. 
Em 3, há apenas vapor saturado e, continuando o aquecimento com pressão constante, ocorre 
vapor superaquecido em um ponto genérico 4 da curva. 
A linha logo abaixo de 1234 é uma curva típica para volume específico constante. 
 
Apresentamos uma tabela de vapor saturado seco com todas faixas de pressão e temperatura 
correlata com seu estado físico deenergia de calor. 
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8. Operação de segurança de caldeiras. 
a. Causas de acidentes 
Percentual de causas de acidentes ocorridos com caldeiras. 
Acidentes por causa de: 
• válvulas de segurança; 
• nível de água; 
• falha nos limites de controle de combustão e dos queimadores; 
• instalação e reparos inadequados, todos têm por trás o elemento humano, que durante as 
inspeções, manutenção e a operação não atuam corretamente. 
 
b. Procedimentos de pré-partida. 
i. Casa de caldeira - imprescindível feita pelo operador em cada turno: 
1. Checar iluminação de emergência; 
2. Abrir as saídas de emergência da casa de caldeira; 
3. Manter a casa de caldeira sempre limpa e em ordem; 
4. Verificar funcionamento de detector de gás (caldeiras a gás); 
5. Verificar se o último operador deixou alguma recomendação quanto à caldeira. 
ii. Água da caldeira 
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1. Inspeção visual de vazamentos de água na caldeira e conexões; 
2. Manter abastecido o tanque de água de alimentação da caldeira; 
3. Verificar funcionamento normal da bomba de alimentação de água; 
4. Verificar disposição do sistema de tratamento de água; 
5. Ajustar o nível de água da caldeira; 
6. Verificar funcionamento dos indicadores e controladores de nível, através da drenagem da 
garrafa e do visor de nível; 
iii. Caldeira 
1. Checar todas as válvulas e instrumentos da caldeira; 
2. Abrir drenos ou respiros do tubulão superior, para eliminar o ar. Depois fechar para geração 
de vapor 
3. Checar condições operacionais dos ventiladores e sistema de tiragem da caldeira; 
4. Checar condições de alimentação elétrica dos painéis de comando e sinalização (NUNCA 
iniciar se houver problemas); 
5. Verificar funcionamento satisfatório do mecanismo de alimentação de combustível; 
6. Acionar purga de fundo, para eliminar resíduos decantados pela água parada; 
iv. Combustível 
1. Confirmar que a quantidade de combustível disponível é suficiente, e se está próximo à 
caldeira (óleo, lenha, etc); 
2. Verificar a qualidade do combustível (caldeiras a combustível sólido, livre de humidades e 
contaminação); 
3. Verificar a pressão de alimentação de gás (caldeiras a gás); 
4. Limpeza da fornalha e do cinzeiro (caldeiras a combustível sólido); 
5. Reposição do combustível sólido de forma homogênea e na quantidade suficiente para a 
partida da caldeira (caldeiras a combustível sólido). 
1. Elétrica 
1. Verificar energização do quadro elétrico; 
2. Verificar disposição do quadro elétrico no modo automático e também manual; 
3. Verificar funcionamento de sinalização de emergência da caldeira (sirene de alarme). 
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4. Verificar funcionamento do sistema de injeção de combustível líquido BPF (Pré-aquecedor 
reservatório, bomba de circulação e pré-aquecedor antes do queimador). 
c. Procedimentos de partida. 
i. Start da caldeira – após cumprir rigorosamente os procedimentos anteriores. Imprescindível feita 
pelo operador em cada turno : 
1. Iniciar a partida do queimador; Nas caldeiras a lenha, iniciar a combustão com um 
combustível alternativo para iniciar as chamas; Nas caldeiras a óleo é igual à caldeira a gás; 
2. Verificar, através dos visores e da chaminé, se a combustão está satisfatória, ou se há 
necessidade de ajustar a introdução de ar para queima completa dos combustíveis; 
3. Acompanhar acionamento dos ventiladores e sistema de tiragem da caldeira (aeração); 
4. Fechar a saída de vapor para eliminação do ar preso; 
5. Após e circulação de ar na câmara de combustão, garantindo assim a oxigenação da mesma, 
há a liberação do combustível (queimador a gás) indicando-se a chama em regime pleno. Na 
caldeira a óleo, inicia-se a combustão somente após a chama piloto que forma o maçarico 
para após a pulverização (atomização) do óleo BPF, garantir a formação de chama e queima 
do óleo dentro da caldeira. 
6. Acompanhar a evolução da pressão e temperatura na caldeira até atingir seu regime de 
trabalho (momento muito importante, pois a falta do operador nessa ocasião pode contribuir 
para acidentes caso haja problemasque podem ocorrer na partida da caldeira); 
7. Quando a caldeira atingir a temperatura desejada, abrir vagarosamente a válvula de consumo 
de vapor (fazer essa operação com o uso de EPI adequado); 
8. Fazer anotação no livro de registro de segurança de qualquer irregularidade detectada no 
funcionamento da caldeira e acionar os responsáveis pela manutenção e assistência da 
caldeira, caso se faça necessário. 
d. Procedimentos de acompanhamento de funcionamento. 
i. Regime de operação – imprescindível à presença do operador junto a caldeira: 
1. Acompanhar rigorosamente o nível de água da caldeira – (importante demarcar no visor de 
garrafa de nível, os níveis máximo e mínimo, para monitoramento pelo operador); 
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2. Acompanhar rigorosamente as faixas de pressão de trabalho da caldeira, bem como nunca 
deixar que a mesma chegue a PMTA (Pressão Máxima de Trabalho Admissível) definida pelo 
fabricante da caldeira ou pelo inspetor da caldeira; 
3. Efetuar todos os testes de rotina (pressostatos, manômetros, nível de água, exaustor, 
bombas, etc...), para confirmação e checagem do funcionamento dos dispositivos; 
4. Verificar se o tanque de alimentação de água está abastecido e se a velocidade de 
abastecimento está satisfatória, para manter condições de consumo da caldeira; 
5. Abastecer a fornalha com combustível, em quantidade suficiente para garantir a necessidade 
de demanda (consumo) de vapor, mas não se esquecendo de trabalhar em sintonia com os 
consumidores da fábrica; 
6. Verificar se há vazamentos, ruídos ou vibrações anormais, e, caso positivo, chamar a pessoa 
responsável ou o engenheiro habilitado; 
7. Verificar se a temperatura dos gases da chaminé está dentro dos valores normais; 
8. Acompanhar pelo menos 1 vez a saída e entrada do regime de trabalho, para constatar que a 
caldeira está operando em regime automático de forma confiável. 
e. Rotinas de operação. 
ii. Rotina de verificação periódica– imprescindível feita pelo operador em cada turno: 
1. Nunca se ausentar da casa de caldeira, sem comunicar seu colega ou seu superior imediato, 
para que este providencie sua substituição; 
2. Testar semanalmente a válvula injetora de água; 
3. Sempre, ao término do sue turno de trabalho, informe todas as ocorrências havidas durante 
seu turno para o operador que irá substituí-lo; 
4. Fazer, quando possível, a sopragem periódica da fuligem, conforme rotina, em função da 
elevação da temperatura dos gases na chaminé; 
5. Fazer descargas de fundo (descarga de lodo), conforme recomendação; (duas a três 
aberturas de 2 segundos a cada 60 minutos); 
6. Acionar pelo menos uma vez por semana o injetor de água (caldeiras a combustível sólido); 
7. Acionar 01 vez por semana a(s) válvula(s) de segurança por 10 segundos de modo que se 
verifique seu pleno funcionamento e evite colar a sede e verificar sua estanqueidade; 
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9. Situações de emergência. 
a. Retrocesso de chama. 
i. Causas: 
1. Abertura muito rápida da boca de alimentação da fornalha; 
2. Alimentação incorreta de combustível sólido/pulverizado; 
3. Deficiência na tiragem da chaminé (exaustor pode estar desligado ou damper fechado). 
ii. Como evitar: 
4. Nunca abrir bruscamente a boca da fornalha; 
5. Manter o damper aberto e o exaustor ligado. 
b. Nível de água alto. 
i. Causas: 
1. Falha no sistema de alimentação (bomba); 
2. Falha no sistema automático de controle de nível (eletrodos); 
3. Falta de atenção do operador. 
ii. Como evitar: 
1. Manutenção adequada do sistema de alimentação de água; 
2. Efetuar manutenção preventiva nos sistemas de controle de nível; 
3. Manter atenção constante aos sistemas de alimentação. 
iii. O que fazer nestes casos: 
1. Se confirmar o nível alto, atuar na descarga de fundo e posicionar o nível de água, tomando 
todos os cuidados necessários; 
2. Cortar a alimentação de água (desligando a bomba, fechando a válvula após a bomba, etc...); 
3. Testar o visor de nível, certificando-se se o nível é aquele mesmo; 
4. Informar a manutenção e o superior imediato do ocorrido, para a imediata correção. 
c. Pressão de vapor acima da pressão de operação. 
i. Causas: 
1. Falha ou desregulagem o do pressostato; 
2. Queimador não desliga 
ii. Como evitar: 
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1. Jamais alterar a regulagem do pressostato; 
2. Acompanhar sempre o funcionamento do pressostato em relação a pressão de operação 
confrontando com o manômetro; 
d. Ruptura de tubo. 
i. Causas: 
1. Superaquecimento das paredes do tubo; 
2. Falta de água; 
3. Ação corrosiva da água. 
ii. Como proceder: 
1. Cortar a alimentação do combustível; 
2. Jogar areia sobre o fogo (NUNCA ÁGUA), para apagar o fogo; 
3. Manter damper aberto e exaustor ligado, pelo tempo que for possível, de modo a expulsar o 
vapor pela chaminé; 
4. Se a pressão estiver alta ou tiver tendência de elevação, acionar manualmente as válvulas de 
segurança; 
5. Manter o nível de água pelo tempo que for possível, para evitar choque térmico; 
6. Se não for possível manter o nível de água, cortar a alimentação de água imediatamente, 
desligando a bomba e fechando as válvulas após a bomba; 
7. Ocorrida a despressurização da caldeira, parar os ventiladores e efetuar o processo de 
resfriamento natural. 
8. Efetuar a troca dos tubos; 
9. Fazer estuda das causas e aferir o tratamento da água está atendendo os requisitos de 
segurança para a caldeira. 
e. Incêndio na casa de caldeiras. 
i. Causas: 
1. Vazamento no sistema de alimentação de gás; 
2. Vazamento de óleo diesel e ou BPF; 
3. Falta de atenção do operador. 
ii. Como evitar: 
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1. Garantir que o detector de gás esteja sempre funcionando; 
2. Verificar a estanqueidade nas conexões das instalações de gás dentro da sala de caldeira 
pelo menos uma vez por mês; 
3. Verificar vazamento em conexões, gaxetas, bombas, flange, etc das instalações do sistema 
de alimentação de óleo combustível. 
4. Manter unidades extintoras classificadas para prevenção de sinistros. 
f. Outros tipos de emergência. 
i. Podem ocorrer: 
1. Queda de parede refratária (causando superaquecimento na chaparia, caldeira deverá ser 
parada); 
2. Parada de energia elétrica; 
3. Parada de ventiladores ou exaustores; 
4. Pane no sistema de instrumentação (pressostato, manômetro, visor de nível quebrado, etc); 
ii. Como proceder: 
1. Apagar o fogo e fechar a válvula principal de saída de vapor; 
2. Para caldeiras a combustível sólido, manter nível de água dentro da faixa desejada, através 
do uso do injetor manual; 
3. Avaliar calma e criteriosamente a situação, para checar se será possível a normalização da 
situação, e manter a caldeira pressurizada se possível; 
4. Se perceber que a situação não se normalizará, iniciar procedimento de parada para efetuar 
manutenção corretiva. 
 
Lembre-se: 
» MANTENHA O CONTROLE SOBRE A CALDEIRA, NÃO DEIXE QUE ELA CONTROLE 
VOCÊ; 
» NÃO MENOSPREZE A SUA SEGURANÇA; 
» NUNCA CONFIE PLENAMENTE NOS CONTROLES AUTOMÁTICOS, POIS ELES 
TAMBÉM QUEBRAM; 
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» TODA CALDEIRA DEVE ESTAR OBRIGATÓRIAMENTE SOB A RESPONSABILIDADE 
DE OPERADOR QUALIFICADO; 
» A FUNÇÃO DO OPERADOR DE CALDEIRAS, NÃO SE LIMITA APENAS A CUIDAR DA 
PRESSÃO DA CALDEIRA, EM SUAS MÃOS ESTÁ UM PATRIMÔNIO VALIOSO; 
» EM MOMENTOS CRÍTICOS, UMA DECISÃO ERRADA PODERÁ COLOCAR EM 
RISCO VIDAS HUMANAS E O PATRIMÔNIO DA EMPRESA; 
» VOCÊ TAMBÉM É RESPONSÁVEL PELA MANUTENÇÃO PREVENTIVA E PELA 
OPERAÇÃO DENTRO DAS NORMAS TÉCNICAS; 
» AS INSPEÇÕES PERIÓDICAS DE SEGURANÇA INFORME O ENGENHEIRO 
RESPONSÁVEL SOBRE QUAISQUER PROBLEMAS RELACIONADOS. 
 
10. Prevenção contra explosões e outros riscos. 
O emprego de caldeiras implica na presença de riscos dos mais diversos: explosões, incêndios, 
choques elétricos, intoxicações, quedas, ferimentos diversos, etc. Os riscos de explosões são, entretanto, os 
mais importantes pelas seguintes razões: 
 
 Por se encontrar presente durante todoo tempo de funcionamento, sendo imprescindível seu 
controle de forma contínua, ou seja, sem interrupções. 
 Em razão da violência com que as explosões acontecem. Na maioria dos casos suas 
consequências são catastróficas, em virtude da enorme quantidade de energia liberada 
instantaneamente. 
 Por envolver não só os operadores, como também as pessoas que trabalham nas proximidades. 
 Por que sua prevenção deve ser considerada em todas as fases: projeto, fabricação, operação, 
manutenção, inspeção e outras. 
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O risco de explosão do lado da água está presente em todas as caldeiras, pois a pressão reinante 
nesse lado é sempre superior à pressão atmosférica. Todo fluido compressível tem o seu volume bastante 
reduzido quando comprimido. Essa redução é tantas vezes maior quanto for o aumento de pressão. 
A massa comprimida de fluido procura então, ocupar um espaço maior através defendas e rupturas. 
Isso é conseguido com a explosão, quando, por algum motivo, a resistência do recipiente que o contem é 
superada. 
Para evitar a explosão surge a necessidade de empregar-se espessuras adequadas em função da 
resistência do material e das características de operação. 
No caso de caldeiras, outro fator importante a ser considerado quanto às explosões é a grande 
quantidade de calor transmitida no processo de vaporização, dada a grande quantidade de calor latente e 
calor sensível absorvida pelo vapor. 
Neste sentido, os danos provocados pela explosão de uma caldeira serão muito maiores que um 
reservatório contendo ar, por exemplo, de mesmo volume e de mesma pressão. Isso por que parte da energia 
será liberada na forma de calor, provocando o aquecimento do ambiente onde a explosão ocorre. 
Risco de explosão pode então, ser originado pela combinação de 3 causas: 
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 Diminuição da resistência, que pode ser decorrente do superaquecimento ou da modificação da 
estrutura do material. 
 Diminuição de espessura que pode ser originada da corrosão ou da erosão. 
 Aumento de pressão decorrente de falhas diversas, que podem ser operacionais ou não. 
a. O Superaquecimento como Causa de Explosões. 
 
Quando o aço com que é construída a caldeira é submetido, em alguma parte, à temperaturas maiores do 
que à aquelas admissíveis, ocorre redução da resistência do aço e aumenta o risco de explosão. 
Entretanto, antes da ocorrência da explosão podem haver danos, do tipo: empenamentos, 
envergamentos e abaulamentos. 
Nas caldeiras aquatubulares é muito frequente a ocorrência de abaulamento com a superfície convexa 
voltada para o lado dos gases, decorrentes da deformação plástica do aço, em temperatura na faixa de 
400-550°C e sob a ação duradoura de pressão interna do vapor. 
Outra consequência do superaquecimento é a oxidação das superfícies expostas, se o meio for oxidante, 
ou é a carbonetação (formação de carbonetos de ferro), se o meio for redutor. 
 
b. As Principais Causas do Superaquecimento são: 
i. Seleção inadequada do aço no projeto da caldeira. 
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Em caldeiras aquatubulares, por exemplo, parte dos tubos da fornalha poderão estar submetidos à 
radiação mais intensa que aqueles de outras partes, devendo por isso, ser constituídos por aços de 
características condizentes com a solicitação. 
Se no projeto de caldeiras não forem consideradas as condições de não homogeneidade de 
temperatura de trabalho das superfícies de aquecimento, poderá haver risco de fluência e/ou ruptura 
dessas partes submetidas a pressão, devido ao emprego de aços poucos resistentes às solicitações 
impostas. 
ii. Uso de aços com defeitos. 
O processo de laminação utilizado na obtenção de chapas e de tubos é aquele que mais pode 
determinar a inclusão de defeitos. É comum na produção de chapas ocorrer a chamada dupla 
laminação, consistindo de vazios no interior do aço. 
Após sucessivas passagens pelos laminadores, esses vazios adquirem um formato longitudinal ao 
longo da chapa, dando a impressão de se ter chapas sobrepostas. Esses defeitos fazem com que as 
chapas não resistam às cargas térmicas e/ou mecânicas previstas no projeto. 
 
iii. Prolongamentos excessivos dos tubos. 
Isso ocorre com muita frequência nas caldeiras flamotubulares, em que tubos expandidos nos 
espelhos são deixados com comprimento excessivo para dentro das caixas (câmaras) de reversão. 
Esses prolongamentos exagerados, prejudicam a reversão de fluxo dos gases quentes, determinando 
pontos de superaquecimento, cuja consequência certa é o aparecimento de fissuras nos tubos e/ou 
nas regiões entre furos dos espelhos. 
 
iv. Queimadores mal posicionados. 
Como visto, os aços das chapas e dos tubos de caldeiras admitem aquecimento a até algumas 
centenas de graus Celsius, sem perderem totalmente suas propriedades mecânicas. As chamas de 
queimadores podem atingir valores de temperatura de até 1.000°C, de modo que o mal 
posicionamento do queimador pode determinar a incidência direta da chama sobre alguma superfície, 
propiciando o superaquecimento e a fluência do material. 
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A consequência disso pode ser a deformação lenta e gradual da caldeira ou a explosão eminente 
da mesma, o que depende da ocorrência de outros fatores. O posicionamento dos queimadores é 
muito mais complicada quando esses são do tipo tangenciais, os quais produzem um turbilhonamento 
intenso dos gases o centro da câmara de combustão. 
v. Incrustações. 
Esse é um problema clássico relacionado à segurança de caldeiras. As incrustações são 
deposições de sólidos sobre as superfícies de aquecimento, no lado da água, devido à presença 
nessa, de impurezas, como: sulfatos, carbonatos de cálcio e/ou magnésio, ilicatos complexos 
(contendo Fe, Al, Ca e Na) e sólidos em suspensão. 
Aparecem ainda, devido à presença de precipitados, que resultam de tratamentos inadequados da 
água da caldeira (borras de fosfato de cálcio ou magnésio) e de óxidos de ferro não protetores. 
A incrustação, se comportando como isolante térmico (a condutividade térmica é cerca de 45 vezes 
menor que a do aço), não permite que a água mantenha refrigerada as superfícies de aquecimento. 
Isso reduz a transferência de calor do aço para a água, fazendo com que o aço absorva mais calor 
sensível e aumentando sua temperatura de forma proporcional à quantidade de calor recebida. 
Nos casos de incrustações generalizadas há um agravamento da situação para manter-se a água 
na temperatura de ebulição, pois é necessário o aumento do fornecimento de calor no lado dos 
gases. Com esse aumento de temperatura, podem ocorrer as seguintes consequências indesejáveis 
com relação à segurança do equipamento: 
O aço, previsto para trabalhar em temperaturas da ordem de 300°C, fica exposto a temperaturas 
da ordem de 500°C. fora dos limites de resistência. Portanto, o risco de explosão acentua-se. 
A camada incrustante pode romper-se e soltar-se, fazendo a água entrar em contato direto com as 
paredes do tubo em alta temperatura, o que pode provocar a expansão repentina da água e como 
consequência, a explosão. 
Formação de zonas propícias à corrosão, em virtude da porosidade da camada incrustante e a 
possibilidade da migração de agentes corrosivos para sua interface com o aço. 
 
vi. Operação em marcha forçada 
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Isso ocorre quando a caldeira possui potência insuficiente para atender as necessidades de vapor 
do usuário, que na expectativa de ver sua demanda atendida, intensifica o fornecimento de energia à 
fornalha. 
Nessas circunstâncias, dadas às limitações da caldeira, em vez de alcançar a produção desejada, 
o que se consegue é o superaquecimento das várias partes da caldeira, determinando a deformação 
das mesmas ou até a ruptura. Portanto, isso constitui em risco eminente de explosão do 
equipamento. 
No caso das caldeiras flamotubulares, a intensificação de energia à fornalha pode também 
determinar riscos de fissuras no espelho traseiro, nas regiões