Gerador de vapor: projeto térmico e mecânico para pequenas indústrias

Abstract

A crescente demanda por alimentos tem movimentado a indústria em toda sua cadeia produtiva, isso faz com que as empresas busquem ampliações ou até mesmo que novas empresas surjam para suprir a demanda. Em vista disso, surgiu a motivação para este trabalho, desenvolver um projeto térmico e mecânico de um gerador de vapor, que pudesse suprir a demanda de energia térmica das indústrias do setor alimentício da região, preferencialmente as de pequeno porte. Para o projeto, foi determinada a capacidade da caldeira em 10 t/h e uma pressão manométrica de 1 MPa, configuração típica para as indústrias que operam na região. A escolha por uma caldeira mista justifica-se por ser mais simples em seu projeto, construção e manutenção, se comparada aos grandes geradores de vapor do tipo aquatubular. O desafio do projeto é aplicar, de forma prática, os conhecimentos adquiridos durante a graduação nas diversas áreas da engenharia e fazer uso de normas específicas, como a NR-13 e o código ASME Section I. Para o projeto térmico foram feitas diversas pesquisas na bibliografia especializada, a fim de implementar as equações que regem os fenômenos térmicos dos geradores de vapor. Decorre que de sua complexidade, muitas vezes se faz necessário algumas aproximações, obtidas de forma experimental e apresentadas pelos autores da área. Quanto ao projeto mecânico, foi usado código ASME Section I, que fornece as equações para o dimensionamento das partes mais críticas da caldeira. O projeto mecânico se restringiu ao dimensionamento do corpo da caldeira, espelho, estais, coletores inferiores e coletor superior da fornalha. Por fim, um projeto real foi apresentado, com base no projeto térmico e mecânico, desenvolvido no software SolidWorks, com uma geometria típica de geradores de vapor para atender as indústrias alvos deste projeto.