1. PROF. IVAN GASPAR PASTA 142
EQUIPAMENTOS SUJEITOS A PRESSÃO INTERNA
CALDEIRAS
1- Definição
É todo equipamento destinado a produzir vapor com pressão superior `a atmosfera ,
utilizando-se qualquer fonte externa de energia .
2- Principais utilizações
⇒ Nos hospitais - esterilização de materiais , aquecimento de água
⇒ Nas indústrias - Acionamento de máquinas ( compressores ; bombas )
- Aquecimento de linhas ( tubulações ).
2- Tipos de caldeiras
2.1- Caldeiras flamotubulares ( tubos de fogo )
São aquelas em que os gases quentes da combustão passam por dentro de tubos circundados
pela água. São feitas para operar em pressões limitadas, uma vez que o vaso submetido a
pressão é relativamente grande, o que inviabiliza o emprego de chapas de maiores espessuras.
2.2 -Caldeiras aquotubulares
São aquelas em que os gases quentes envolvem os tubos que possuem água em seu interior.
Esse tipo de caldeira é de utilização mais ampla, uma vez que possui vasos pressurizados
( tubulões )de menores dimensões relativas, o que viabiliza, econômica e tecnicamente, o
emprego de maiores espessuras e, portanto, a operação com pressões mais elevadas.
2.3 Caldeiras mistas
São aquelas que possuem partes aquatubulares e partes flamatubulares
Combustíveis usados nas caldeiras
3.1- Combustíveis sólidos ⇒ carvão , lenha , bagaços , etc
3.2 - Combustíveis líquidos ⇒ óleo diesel , óleo combustível , óleo vegetal
3.3 - Combustíveis gasosos ⇒ gás natural , gás liquefeito , de petróleo ( GLP )
3- Principais riscos
3.1-Explosões
O risco de explosão do lado água esta presente em todas as caldeiras, uma vez que a pressão
nesse lado é sempre superior à atmosférica. Qualquer quantidade de um fluído compressível
não importa qual, quando comprimido, por exemplo, a uma pressão dez atmosferas, estará
ocupando um espaço dez vezes menor do que ocuparia se estivesse submetida à pressão
atmosférica. Essa massa “DESEJA”, portanto , OCUPAR UM ESPAÇO DEZ VEZES
MAIOR, ”PROCURANDO-O ” através das fendas e rupturas, e “CONSEGUINDO-O”COM
A EXPLOSÃO, quando, por um motivo ou outro, a resistência do vaso é superada. Daí a
necessidade do emprego de espessuras calculadas em função da resistência do material e das
características de operação.
As explosões nas caldeiras ocasionam quase sempre acidentes graves e são devidas
frequentemente a uma sobrepressão acidental ou a ruptura de um elemento qualquer da
mesma. As explosões gasosas são mais raras e se produzem pela inflamação acidental de uma
mistura detonante, no caso em particular pelo emprego de óleo combustível.
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2. No caso de caldeiras, outro fator importante a ser considerado para avaliarem-se as
consequências de uma explosão é a grande quantidade de calor encerrada no processo de
vaporização de água..
Deve-se no entanto, destacar a importância do risco de explosões por quatro motivos
principais:
⇒ Por se encontrar presente durante todo o tempo de operação, sendo necessário o seu
controle contínuo, sem interrupção;
⇒ Em razão da violência com que as explosões acontecem, na maioria dos casos suas
consequências são catastróficas, em face da grande quantidade de energia liberada
instantâneamente.
⇒ Por envolver não só o pessoal de operação ,como também os que trabalham nas
proximidades podendo atingir até mesmo a comunidade ( vizinhos e vias públicas ) e a
clientela, quando se trata de empresas de serviços ( hospitais e hotéis, principalmente ).
⇒ Porque sua prevenção deve ser considerada em todas as fases:
Projeto, fabricação, operação, manutenção, inspeção e outras.
3..1.1 - Causas
⇒ Diminuição de resistência, que pode ser decorrente do superaquecimento ou da
modificação da estrutura do material . Ex : incrustações
⇒ Diminuição da espessura, que pode advir da corrosão ou da erosão.
⇒ Aumento da pressão que pode ser decorrente de falhas diversas, operacionais ou não.
Ex :Falta de água
INCRUSTAÇÕES
Um problema clássico da segurança das caldeiras é o da incrustações.
Consiste na deposição e agregação de sólidos juntos ao aço de que se constitui a caldeira, no
lado da água, em razão da presença de impurezas tais como o sulfatos , carbonatos ( de
cálcio/magnésio ), silicatos complexos ,contendo, ferro, alumínio ,cálcio e sódio, sólidos em
suspensão e ,ainda em virtude da presença dos precipitados resultantes de tratamentos
inadequados da água da caldeira ( borras de fosfato de cálcio ou magnésio ) e de óxidos de
ferro não protetores.
A incrustação se comporta como isolante térmico ( a condutividade térmica dos depósitos
minerais é muito baixa :aproximadamente 45 vezes inferior à do aço ), ELA NÃO PERMITE
QUE A ÁGUA ,"REFRIGERE " O AÇO “ou seja, o aço absorve calor sensível, isto é sua
temperatura se eleva proporcionalmente à quantidade de calor recebida.
Em caso de incrustações generalizadas, essa situação agrava-se ainda mais, com o aumento
operacional do fornecimento de calor no lado dos gases, para manter-se a água na
temperatura de ebulição.
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3. Com esse aumento de temperatura, além das perdas de energia, do ponto de vista da
segurança, podem ocorrer as seguintes consequências indesejáveis:
⇒ O aço previsto para trabalhar em temperatura da ordem de 300 0
C fica exposto a
temperaturas da ordem de 5000
C ,fora dos limites de resistência e, portanto, em condições de
risco de explosão acentuada.
⇒ Sendo quebradiça, uma parte da camada incrustante pode soltar-se, fazendo a água
entrar em contato direto com as paredes do tubo em alta temperatura, o que provoca a
expansão repentina da água e, consequentemente, a explosão.
⇒ Formam-se áreas propícias a corrosão, dadas a porosidade da incrustação e a
possibilidade da migração de agentes corrosivos para a sua interface com o aço.
CORROSÃO
A CORROSÃO CONSTITUI UM DOS MAIS IMPORTANTES FATORES DE
DETERIORAÇÃO DE CALDEIRAS.
Como causa de explosões ela atua como principal fator de diminuição da espessura das partes
sujeitas a pressão. Essa atuação É “SILENCIOSA”E NÃO DETECTÁVEL pelos
instrumentos de operação da caldeira. Os pressostatos e as válvulas de segurança não
impedem essas explosões uma vez que elas não são necessariamente acompanhadas de
elevação de pressão de operação; podem até mesmo ocorrer em pressões inferiores à MPTA
( máxima pressão de trabalho admissível ).
A DETECÇÃO DESSA CAUSA DE EXPLOSÕES SÓ PODE SER OBTIDA DA ÚNICA
FORMA: POR MEIO DAS INSPEÇÕES INTERNAS, DAÍ A IMPORTÂNCIA DESSA
MEDIDA, OBRIGATÓRIA NÃO SÓ POR LEI, MAS TAMBÉM COMO PRÁTICA
RECOMENDADA PELA BOA TÉCNICA, NAS CALDEIRAS
3.2- Queimaduras
As queimaduras podem ser provocadas :
⇒ Contato com cinzas , partes quentes , etc .
⇒ Contato com os gases quentes
⇒ Projeção de fluidos quentes , vapor ou água quente .
A projeção de vapor ou de água fervendo é a causa mais comum de acidentes , pois
ela pode resultar de múltiplas causas : junta deteriorada, registros em mal estado,
ruptura do nível de água etc.
3.3- Asfixia
Pela inalação de monóxido de carbono devido a uma falta de ventilação.
3.4 - Incêndio
São inerentes à própria instalação das caldeiras e aos depósitos de combustíveis ,para
os quais os dispositivos especiais( muitos dos quais são obrigatórios ) devem ser
aplicados.
3.5 - Acidentes elétricos
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4. São resultantes do emprego da eletricidade para a alimentação de motores de órgãos
mecânicos .
Atenção toda particular deve ser dada ao emprego de lâmpadas de segurança ,para a
visita ao interior das caldeiras , pois o pessoal encarregado da manutenção se
encontra em contato com importantes massas metálicas , geralmente em transpiração,
estando sujeito `a temperatura e à falta frequente de aeração , condições estas
favoráveis a um perigo de eletrocução.
3- Inspeção de caldeira
As caldeiras serão , obrigatoriamente, submetida a inspeção de segurança interna e
externamente , por profissionais habilitados , nas seguintes situações :
⇒ Antes de entrar em funcionamento , quando novas, no local de operação .
⇒ Após reforma , modificação ou ter sofrido qualquer acidente.
⇒Periodicamente , pelo menos uma vez por ano.
⇒ Ao ser colocada em funcionamento após intervalo de inatividade igual ou superior a seis
meses consecutivos.
⇒ Quando houver mudança de local de instalação.
4- Localização das caldeiras
As caldeiras de qualquer estabelecimento devem ser instaladas em CASA DE
CALDEIRAS , ou em local específico para tal fim , denominado de ÁREA DE
CALDEIRA .
5- Documentos das caldeiras
Toda caldeira deve possuir no estabelecimento onde estiver instalada a seguinte
documentação , devidamente atualizada .
⇒PRONTUÁRIO DA CALDEIRA .
⇒REGISTRO DE SEGURANÇA .
⇒ PROJETO DE INSTALAÇÃO.
⇒PROJETO DE ALTERAÇÃO OU REPARO.
⇒RELATÓRIOS DE INSPEÇÃO.
6- Segurança na operação de caldeiras
Toda caldeira deve possuir "MANUAL DE OPERAÇÃO " atualizado , em língua
portuguesa , em local de fácil acesso aos operadores contendo no mínimo :
⇒ PROCEDIMENTOS DE PARTIDAS E PARADAS
⇒PROCEDIMENTOS E PARÂMETROS OPERACIONAIS DE ROTINA
⇒PROCEDIMENTOS PARA SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA
⇒PROCEDIMENTOS GERAIS DE SEGURANÇA , SAÚDE E DE PRESERVAÇÃO DO
MEIO AMBIENTE .
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5. 7-Instrumentos e controles de caldeiras
Devem ser mantidos em boas condições operacionais .
⇒ INDICADOR DE NÍVEL DE ÁGUA
⇒ MANÔMETROS - destinado a marcar a pressão .
⇒ VÁLVULAS DE SEGURANÇA - impedir que a pressão ultrapasse um valor superior.
⇒ VÁLVUALS DE RETENÇÃO - para isolar e ou impedir a inversão do sentido de
escoamento.
⇒ REGISTRO DE DESCARGA - para fazer as purgas
OBS : "MÁXIMA PRESSÃODE TRABALHO ADMISSÍVEL - MPTA " ou "
"PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO PERMITIDA - PMTP
"É o maior valor de pressão compatível com o código de projeto , a resistência dos
materiais utilizados , as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais . "
VASOS DE PRESSÃO
1- Definição
"São equipamentos que contêm fluidos sob pressão interna ou externa ."
Os vasos de pressão estão sempre submetidos simultaneamente à pressão interna e à pressão
externa . Mesmo vasos que operam com vácuo estão submetidos a essa pressões , pois não
existe vácuo absoluto . O que usualmente denomina-se vácuo é qualquer pressão inferior à
atmosfera .
2- Principais utilizações
São utilizados para armazenar líquidos , gases ( acetileno, oxigênio , nitrogênio , dióxido de
carbono , hidrogênio , ar comprimido , GLP , etc.)
São instalados em unidades industriais e outros estabelecimentos públicos ou privados , tais
como : hotéis , hospitais etc .
3- Construção
Os vasos de pressão podem ser construídos de materiais e formatos geométricos variados em
função do tipo de utilização a que se destinam . DESTA FORMA EXISTEM VASOS DE
PRESSÃO ESFÉRICOS, CILÍNDRICOS , CÔNICOS ETC , construídos em AÇO
CARBONO , ALUMÍNIO, AÇO INOXIDÁVEL , FIBRA DE VIDRO E OUTROS
MATERIAIS.
4- Localização
Deverão ser instalados em locais que ofereçam boas condições ambientais de trabalho do
operador .
5- Dispositivos de Segurança
Devem ser instalados para evitar que seja ultrapassada a PRESSÃO MÁXIMA DE
TRABALHO .
⇒ MANÔMETRO - destinado para medir a pressão .
⇒ PRESSOSTATO - destinado a manter a pressão constante .
⇒ TERMÔMETRO - destinado a marcar a temperatura.
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6. ⇒ TERMOSTATO - destinado a manter a temperatura constante .
⇒ VÁLVULAS DE SEGURANÇA
⇒ DISCO DE RUPTURA
LEVAR PARA PROVA E CONSULTAR
6-CLASSIFICAÇÃO DE VASOS DE PRESSÃO, SEGUNDO NR - 13
⇒ 1º Passo ( ver se enquadra na NR13)
O produto PV tem que ser maior que 8 (anexo III)
P – Pressão em Quilo Pascal (Kpa)
V – Volume em metro cúbico ( m 3
)
⇒ 2º Passo ( classificar segundo anexo IV)
• Fluido ; Grupo Potencial de Risco ; Categoria
Entra com o produto PV na tabela
P deverá estar em Mega Pascal (M Pa) e o volume em metros cúbicos (m3
)
1 Mega Pascal = 1000 000 Pascal( 10 6
)
1 Quilo Pascal = 1000 Pascal ( 10 3
)
Muitos vasos a pressão está em Kgf/cm2
e para atender a NR13 é necessário fazer a transformação
Exemplo : transformar 20,4 Kgf/cm2
em :Pascal , Quilo Pascal e Mega Pascal
1000 000 Pascal - 10,197 Kg / fcm2
x Pascal - 20,4 Kgf / cm2
x = 20, 4 x 1000 000 = 2000588, 4 Pascal
10, 197
2000588,4 Pascal corresponde à :
Se dividir por 1000 - tenho 2000,588 Kpa
Se dividir por 1000 000 - tenho 2,000588 Mpa
EX: 1- Classificar o vaso de pressão abaixo
Fluido : líquido inflamável
Volume geométrico : 78 m3
Pressão de Operação : 200 K Pa
SOLUÇÃO
a )Para verificar se o vaso se enquadra na Nr -13 :
Máxima pressão de operação = 200 K Pa
PV =78 x 200 ; PV = 15 600 portanto PV >> 8, se enquadra na NR - 13
b) Para determinar a categoria do vaso
fluído inflamável = fluído classe A ( ver tabela )
15 600 K Pa divido por 1000 = 15,6 M Pa
P.V= 15 ,6 X 78 m3
= 1216,8 ( portanto, P.V maior que 100 )
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7. Com P.V maior que 100 e fluído classe A , vamos à tabela do Anexo IV e constatamos que o vaso
é. do grupo potencial de risco 1 com categoria I
EX: 2 -Equipamento : fracionadora de Etileno
Temperatura de Operação : - 30 0
C
Volume geométrico : 7850 00 litros
Pressão de Operação : 20,4 Kgf/cm2
Produto : Etileno
SOLUÇÃO
a )Para verificar se o vaso se enquadra na Nr -13 :
Máxima pressão de operação = 20,4 Kgf/ cm2
Para transformar para Kpa  20,4 ÷ 0,010197 = 2000,58 Kpa
Para transforma de litros para metros cúbicos = 1 m3
= 1000 litros
785000 litro = 785000 ÷1000 = 785 m3
P.V = 2000,58 X 785 = 1.570.461,90, portanto PV >> 8, se enquadra na NR - 13 .
b) Para determinar a categoria do vaso
Produto Etileno = fluído inflamável = fluído classe A ( ver tabela )
P.V= 2,00058 ( Mpa ) X 785 m3
= 1570,45 ( portanto, P.V ≥ 100 )
Com P.V maior que 100 e fluído classe A , vamos à tabela do Anexo IV e constatamos que o vaso
é. do grupo potencial de risco 1 com categoria I
OBSERVAÇÃO
•A classificação dos fluídos em inflamáveis e combustíveis deve atender às prescrições da NR-20.
•Sempre deverá ser considerada a condição mais crítica . Por exemplo, se um gás for asfixiante
simples ( fluído classe C ) e inflamável ( fluído classe A ) deverá ser considerado como inflamável .
•A temperatura a ser utilizada para classificação é a da operação do vaso de pressão .
•A toxidade dos fluídos deve atender ao previsto nas NR’s . Caso os Limites de Tolerância para o
fluído ou mistura não estejam contemplados, deverão ser utilizados valores aceitos
internacionalmente .
•Quando um vaso de pressão contiver uma mistura de fluído, deverá ser considerado para fins de
classificação o fluído que apresentar maior risco aos trabalhadores, instalações e meio ambiente,
desde que sua concentração na mistura seja significativa, a critério do estabelecimento .
•Para efeito de classificação, os valores de pressão máxima de operação poderão ser obtidos a partir
dos dados de engenharia de processo, das recomendações do fabricante do vaso de pressão, ou das
características funcionais do equipamento .
•Todo vaso de pressão cujo produto “ PV “seja maior que 8, é enquadrado na NR - 13 . Os vasos
cujo produto “ PV “seja superior a 8, porém cujo fluído não se enquadre nas classes definidas pelo
Anexo IV, deverão ter sua categoria atribuída em função do histórico operacional e do risco
oferecido aos trabalhadores e instalações, considerando-se : Toxidade, inflamabilidade e
concentração .
Os valores de pressão máxima de operação a serem utilizados para cálculo do produto “PV “na
tabela do Anexo IV deverão estar em Mega pascal ( Mpa )
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8. CHECK-LIST DE CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO ( NR-13)
1) O equipamento esta trabalhando abaixo da pressão máxima ( PMTP )?
( ) Sim ( ) Não
Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos seguintes ítens:
a) A válvula de Segurança esta em boas condições ?
( ) Sim ( ) Não
b) A válvula de Segurança está com pressão de abertura ajustada em valor igual ou
inferior a PMTP?
( ) Sim ( ) Não
c) O manômetro está em bom estado e funcionando?
( ) Sim ( ) Não
d) Existe sistema de drenagem rápida e funcionando bem?
( ) Sim ( ) Não
e) Sistema de indicação para controle do nível de água que evite o superaquecimento por
alimentação deficiente funcionando bem?
( ) Sim ( ) Não
2-Corpo da caldeira
a) A placa de identificação da caldeira está em local visível de fácil acesso ?
( ) Sim ( ) Não
b) Existe na placa de identificação da caldeira as informações abaixo?
Nome do fabricante ( ) Sim ( ) Não
Número de Ordem dado pelo fabricante ( ) Sim ( ) Não
Ano de fabricação ( ) Sim ( ) Não
Pressão máxima de trabalho permitida ( ) Sim ( ) Não
Pressão de teste hidrostático ( ) Sim ( ) Não
Capacidade de produção de vapor ( ) Sim ( ) Não
Área da superfície de aquecimento ( ) Sim ( ) Não
Código de projeto e ano de ediçã ( ) Sim ( ) Não
Categoria da caldeira ( 13. 1. 9 ) ( ) Sim ( ) Não
3- Documentação da caldeira ( PRONTUÁRIO )
Existe prontuário da caldeira ( ) Sim ( ) Não
No prontuário da caldeira existe as informações abaixo:
- Código do projeto e ano de edição ( ) Sim ( ) Não
- Especificações dos materiais ( ) Sim ( ) Não
- Procedimentos utilizados na fabricação , montagem , inspeção final e determinação da
PMTA?
( ) Sim ( ) Não .
- Conjunto de desenhos e demais dados necessários para monitoramento da vida útil da
caldeira
( ) Sim ( ) Não .
- Caracteristicas funcionais ( ) Sim ( ) Não
- Dados dos dispositivos de Segurança ( ) Sim ( ) Não
- Ano de fabricação ( ) Sim ( ) Não
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9. - Categoria de caldeira ( ) Sim ( ) Não
4- Registros de Segurança
- Existe livro próprio com páginas numeradas ( ) Sim ( ) Não
- Estão registradas as ocorrências de inspeção de Segurança períodicas e extraordinárias
constam o nome legível e assinadas pelo profissional habilitado?
( ) Sim ( ) Não
- O reservatório de combustível é inferior a 2000 litros? ( ) Sim ( ) Não
- Existem duas saídas de emergência ( mínimo duas ) , amplas e em direções destinadas
( ) Sim ( ) Não
- A ventilação é permanente com entradas de ar que não possam ser bloqueadas ?
Sim ( ) ( ) Não
- Existe acesso fácil e seguro , necessário á operação e manutenção de caldeira?
Sim ( ) ( ) Não
- Existe guarda - corpos vazados , com os vãos dimensionados contra quedas de pessoas?
( ) Sim ( ) Não
- Existe sistema de captação e lançamento dos gases e material particulado, provenientes
da combustão, para fora de área de operação? ( ) Sim ( ) Não
- Existe iluminação conforme as normas vigentes e iluminação de emergência ?
( ) Sim ( ) Não
- Existe manual de operação da caldeira? ( ) Sim ( ) Não
- Caso positivo , informe se contém o seguinte:
- Procedimentos de partidas e paradas ( ) Sim ( ) Não
- Procedimentos e parâmetros operacionais de rotina ( ) Sim ( ) Não
- Procedimentos para situações de emergência ( ) Sim ( ) Não
- Procedimentos gerais de segurança , Saúde e de preservação do meio ambiente
( ) Sim ( ) Não
- Existe tratamento de água de caldeira ( ) Sim ( ) Não
- O operador esta continuamente no seu posto de trabalho ( ) Sim ( ) Não
- Os operadores de caldeira possuem certificado de treinamento de segurança na
operação de caldeiras ( ) Sim ( ) Não
- Estágio prático ( ) Sim ( ) Não
- Existe relatório de inspeção , emitido pelo profissional habilitado? ( ) Sim ( ) Não
- Ë emitido cópia do relatório de segurança da caldeira e enviado ao sindicato? 13.5.12
( ) Sim ( ) Não
- Existe sinalização de segurança , conforme NR-26? ( ) Sim ( ) Não
- Existe proteção contra incêndio, comforme NR-23?( ) Sim ( ) Não
- Existe atendimento a NR- 20, líquidos combustíveis e inflamáveis ?( ) Sim( )Não
Observações que se fizerem necessárias:_____________________________________
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Soilcitamos , que as irregularidades acima apontadas sejam sanadas no menor espaço
de tempo , pois representam condições de insegurança , que podem gerar acidentes
graves.
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10. 10