Alimentação de Água da Caldeira

A alimentação de água na caldeira é a reposição da água que é transformada em vapor pela caldeira. Caso não haja reposição, a quantidade de água dentro da caldeira diminui e os tubos superaquecem, causando danos na estrutura e possíveis acidentes.

Um sistema de alimentação de água da caldeira é composto basicamente por:

• tanque de alimentação
• bomba de água
• água de reposição (make up)
• tratamento da água de reposição (abrandamento, osmose)
• retorno de condensado

Exemplo de sistema de alimentação de água de caldeira

A alimentação da água na caldeira se dá, tipicamente, por bombas centrífugas de alta pressão (normalmente multiestágio) acionada por motor elétrico. Para caldeiras de combustível sólido, é necessária a adição de uma injetora: sistema de alimentação similar a uma bomba de deslocamento positivo acionado por vapor produzido pela própria caldeira.

É recomendado que essa bomba de alimentação possua faixa de operação na qual a pressão seja pelo menos 30% superior a pressão de operação da caldeira e a vazão mínima seja pelo menos igual a sua produção máxima.

Exemplo de curva de seleção de bomba

Tipicamente, a entrada da água de alimentação na caldeira pode ser por dois locais: pelo fundo da caldeira, próximo ao depósito da lama ou no meio, ou por cima, na região do vapor. O critério de decisão está na temperatura da água de alimentação e do projeto da caldeira. Quando a água de alimentação é “fria” (<60°C), é recomendado que a injeção de água se dê pela região da lama. Se a água for “quente”, pode-se alimentar pela parte de vapor. Isso porque a injeção de água fria na região de vapor causa choque térmico que pode danificar o vaso e variação na pressão de trabalho.

Esquema de controle de nível e acionamento da bomba on/off.

Outra forma de minimizar o problema do choque térmico é manter a alimentação da água constante, ou seja, variar a vazão da bomba de alimentação em função da produção de vapor ou do nível de água dentro da caldeira com saída de sinal proporcional.

Sistema de controle modulado

Sempre que possível, a variação da vazão deve ser feita por sistema de controle variado do motor da bomba, como inversores de frequência, por exemplo. Caso não seja possível, pode-se controlar a vazão da bomba com a utilização de uma válvula moduladora, que abre ou fecha conforme sinal de entrada. Nesse último caso, é recomendada a instalação de um sistema de recirculação para garantir a vazão mínima e evitar o superaquecimento da bomba.

Sistema de recirculação

Vale ressaltar que o tipo de sistema de alimentação, a especificação das bombas e o grau de automação dependem muito de cada caldeira e do consumo energético demandado pelo sistema.

Para instalação da bomba de alimentação é necessário confirmar o NPSHr da mesma e o NPSHa do sistema para evitar problemas com cavitação. Além disso, é recomendado instalar a bomba entre válvulas de bloqueio, filtro Y e manômetro.

Exemplo de instalação da bomba

Quanto ao tanque de alimentação, é recomendado que este tenha volume equivalente a uma hora de produção da caldeira e seja instalado em local elevado, principalmente se a água de alimentação for superior a 80°C, para evitar problemas de cavitação na bombas. A altura recomendada depende de cada bomba e do seu ponto de operação.

Essa é uma visão geral do sistema de alimentação de caldeiras. Mas qualquer dúvida mais específica ou comentários, entre em contato: contato@togawaengenharia.com.br, estamos sempre interessados em conhecer e aprender mais.

Referência:

• Spirax Sarco
• Imagens: Spirax Sarco, Miura e Internet.