As caldeiras a vapor são equipamentos metálicos responsáveis por produzir e acumular vapor a partir de diferentes fontes. A mais comum delas é a água, devido à abundância desse recurso e à possibilidade de reaproveitamento através da condensação do vapor. O armazenamento é feito em alta pressão, superior à pressão atmosférica, e em alta temperatura.

Depois de produzido e armazenado, o calor do vapor é utilizado como fonte de energia térmica, aquecendo ambientes, processo chamado de calefação. Pode também ser utilizado para energizar e movimentar outras máquinas. Há também a função de esterilização. Assim, os diferentes tipos de caldeiras têm utilidade tanto em residências, quanto em indústrias ou usinas de força termoelétrica.

A caldeira a vapor tal como conhecemos hoje é a evolução dos protótipos surgidos durante a primeira Revolução Industrial, no século XVIII. Elas foram feitas para diminuir os inconvenientes causados pela queima do carvão. Com o advento das caldeiras a vapor, a combustão se concentrava em apenas um ponto da indústria, e o calor era distribuído através das tubulações de vapor.

No início, elas não eram cilíndricas, pois não era sabido que esse formato aumenta a sua resistência mecânica. Um dos responsáveis por essa mudança de formato foi o engenheiro estadunidense Oliver Evans.

Ela foi a tecnologia responsável por inaugurar essa nova era na produção manufaturada e vem alimentando, até hoje, a dinâmica da indústria, principalmente aquelas que necessitam de altas temperaturas.

Caldeira Mista

Estas caldeiras são híbridas. Possuem características tanto das Caldeiras Flamotubulares quanto das Caldeiras Aquotubulares.

Essas classificações, referentes à forma como se dá a troca de calor, são essenciais. No entanto, a disposição e quantidade dos tubos bem como a localização da fornalha geram outras classificações secundárias. Algumas delas são:

Caldeira Horizontal e Caldeira Vertical

A caldeira horizontal é aquela cujos tubos estão dispostos horizontalmente. Ela pode possuir até 4 fornalhas e é utilizada para combustíveis com maior produção de calor.

A caldeira vertical possui os tubos dispostos nessa posição. Os seus tubos são fechados nas extremidades por placas denominadas “espelhos”. Ao contrário da anterior, é ideal para combustíveis com teor de calor mais baixo.

Caldeira Lancashire

As caldeiras Lancashire são um tipo de caldeira horizontal com quatro tubos internos. É uma caldeira de alta capacidade de produção de vapor, comportando grande volume de água, e, por isso, ocupa muito espaço. Por esse motivo, tem sido preterida em relação a caldeiras menores e mais modernas.

Originalmente, essa caldeira tinha um par de fornalhas, o que possibilitou o funcionamento ininterrupto da caldeira. Enquanto a limpeza era realizada em um dos fornos, o outro poderia continuar funcionando normalmente.

Caldeira Cornuália

Também se trata de uma caldeira horizontal de grande volume de água. No entanto, ao contrário da anterior, apresenta uma eficiência bem menor e limitações de pressão. Ao invés de quatro, tem apenas dois tubos internos, conectados por uma placa plana.

Caldeira Multitubular

As caldeiras do tipo multitubular, como evidencia o próprio nome, não possuem dois ou quatro, mas vários tubos internos. Esses tubos, por onde circulam os gases resultantes da combustão, podem ser tubos de fogo direto, tubos de retorno ou uma mistura dos dois.

Quando as caldeiras possuem tubos de fogo direto, os gases responsáveis pelo aquecimento da água e geração do vapor, passam apenas uma vez pelos tubos. Quando os tubos são de retorno, essa fumaça circula pelo cilindro da caldeira.

O terceiro cenário é aquele no qual há esses dois tipos de tubos juntos na caldeira. Os gases fazem o caminho de ida dentro dos tubos de fogo direto, e fazem o caminho de volta pelos tubos de retorno.

Além da diferença dos tubos, estas caldeiras podem se distinguir pela localização da fornalha. Há caldeiras em que essa fornalha é interna ao equipamento. Em outras, a fornalha é externa, aquecendo a caldeira pela parte de fora.

Essa caldeira foi criada na França, em 1828, e, originalmente, os vários tubos eram feitos de cobre e a água passava por dentro deles. Essa inovação, que permitiu trocas de calor mais eficiente, começou a fazer sucesso e passou a ser usada na construção das locomotivas como veremos a seguir.

Caldeira Locomotiva

Como já foi dito, uma caldeira tem classificações essenciais e classificações secundárias. Podemos usar a caldeira locomotiva para exemplificar isso.

Trata-se de uma caldeira flamotubular já que os gases são o conteúdo dos tubos. A água circula por fora deles, na sua dupla parede metálica. Além disso, é também uma caldeira multitubular, pois possui vários tubos internos. E, por fim, recebe o nome de “locomotiva” por ter sido projetada para movimentar os vagões dos trens.

Obviamente, essa caldeira é praticamente inutilizada atualmente pois os trens não são mais movidos a vapor e o seu funcionamento não é sustentável. Isso ocorre, pois, a combustão nestas caldeiras acontecia com a queima de lenha ou carvão. A primeira opção agrava o problema do desmatamento e a segunda libera uma grande quantidade de gases poluentes.

Caldeira Escocesa

Enquanto a caldeira locomotiva era usada nos trens, a caldeira escocesa foi projetada essencialmente para navios.

Ainda exemplificando o acúmulo de classificações, dizemos que, além de escocesa, essa é uma caldeira flamotubular, já que o que circula pelos tubos também são os gases. Tal como a locomotiva, é uma caldeira multitubular por possuir vários tubos. Nesse caso, há presença de tubos de retorno, pois os gases circulam quatro vezes pelo interior da caldeira.

Esse tipo de caldeira possui alto rendimento e utiliza óleo ou gás como combustíveis.

Caldeira Flamotubular

As caldeiras flamotubulares, como o próprio prefixo “flamo” indica, comportam o “fogo” dentro dos tubos. Isso quer dizer que a fumaça e os gases resultantes da queima, passam por dentro dos tubos, aquecendo-os. Em volta desses tubos está a água para onde o calor do metal é transferido, aquecendo-a também e gerando o vapor.

Esse é o modelo mais utilizado por ser mais simples de se construir.

Caldeira Aquatubular

Em uma caldeira deste tipo, diferente da anterior, é a água que passa por dentro dos tubos. O calor advindo da queima passa em volta dos tubos, aquecendo-os. Os tubos, por sua vez, transferem o calor para a água que está dento deles, gerando o vapor. Essa é opção é ideal quando o objetivo é obter mais vapor e tem sido muito usada nas usinas termoelétricas.

ABC Ferraz

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