NR 13 CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

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1 NR 13 CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

2 O uso do calor acompanha a evolução do ser humano desde os primeiros registros, ainda na pré história. Calor de aquecimento: de 0 a 200º C. Higiene pessoal. Cozimento de alimentos. Processos industriais. Calor de acionamento: acima de 200º C. Movimentação. Fusão.

3 NORMAS APLICÁVEIS. NR 13 Caldeiras e vasos de pressão. NBR Caldeiras estacionárias à vapor. Parte 1: caldeiras flamotubulares. NBR Caldeiras estacionárias à vapor. Parte 2: caldeiras aquatubulares. NBR inspeção de segurança em caldeiras estacionárias elétricas. NBR Vasos de pressão - inspeção de segurança em serviço. ASME (American Society of Mechanical Engineers) diversas. Normas e procedimentos diversos (Ex. Petrobrás).

4 13.1. Caldeiras a vapor disposições gerais Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo.

5 EXEMPLO CLÁSSICO DE CALDEIRA

6 13.6. Vasos de pressão disposições gerais Vasos de pressão são equipamentos que contêm fluidos sob pressão interna ou externa. ANEXO III 1. Esta NR deve ser aplicada aos seguintes equipamentos: a) Qualquer vaso cujo produto P.V seja superior a oito, onde P é a máxima pressão de operação em kpa, e V, o seu volume geométrico interno em m3 incluindo: permutadores de calor, evaporadores e similares; vasos de pressão ou partes sujeitas a chama direta que não estejam dentro do escopo de outras NRs, nem do item desta NR; vasos de pressão encamisados, incluindo refervedores e reatores; autoclaves e caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem. vasos de pressão encamisados, incluindo refervedores e reatores; autoclaves e caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem. b) Vasos que contenham fluido da classe A, especificados no Anexo IV, independentemente das dimensões e do produto P.V.

7 Fluídos CLASSE A conforme anexo IV: fluidos inflamáveis; combustível com temperatura superior ou igual a 200ºC; fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm; hidrogênio; acetileno.

8 Prazos máximos de inspeção de vasos de pressão ( e anexo IV):

9 EXEMPLOS CLÁSSICOS DE VASO DE PRESSÃO

10 DEFINIÇÕES RESPONSABILIDADES DO TÉCNICO DE SEGURANÇA PERANTE A NR 13: Identificar equipamentos que produzem e acumulam vapor sob pressão maior que a atmosférica. Identificar equipamentos que contêm fluidos sobre pressão interna ou externa. Requisitar os trabalhos de um profissional habilitado para execução das inspeções e elaboração dos documentos. Fiscalizar o trabalho deste profissional, atuar para que suas orientações sejam seguidas, zelar pela documentação e cumprimento dos procedimentos de segurança que estes equipamentos requerem.

11 DEFINIÇÕES RESPONSABILIDADES DO TÉCNICO DE SEGURANÇA PERANTE A NR 13: Identificar riscos à vida. Identificar riscos ao meio ambiente. Identificar riscos ao patrimônio. Propor soluções.

12 DEFINIÇÕES PROFISSIONAL HABILITADO Para efeito desta NR, considera-se Profissional Habilitado (PH) aquele que tem competência legal para o exercício da profissão de engenheiro nas atividades referentes a projeto de construção, acompanhamento de operação e manutenção, inspeção e supervisão de inspeção de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a regulamentação profissional vigente no País.

13 DEFINIÇÕES PROFISSIONAL HABILITADO Resolução nº 218, de 29/07/1973, do CONFEA; Decisão Normativa nº 29/88 e nº 45/92 do CONFEA: Estabelecem como habilitados os profissionais da área de Engenharia Mecânica e de Engenharia Naval bem como os engenheiros civis com atribuições do art. 28 do Decreto Federal nº /33 que tenham cursado as disciplinas de Termodinâmica e suas Aplicações e Transferência de Calor ou equivalentes com denominações distintas, independentemente do número de anos transcorridos desde sua formatura.

14 DEFINIÇÕES PROFISSIONAL HABILITADO O registro nos conselhos regionais de profissionais é a única comprovação necessária a ser exigida do PH. Laudos, relatórios e pareceres somente terão valor legal quando assinados por PH. Empresas prestadoras de serviço que se propõem a executar as atividades prescritas neste sub item são obrigadas a se registrar no respectivo conselho regional, indicando responsável técnico legalmente habilitado.

15 O PH pode ser consultor autônomo, empregado de empresa prestadora de serviço ou empregado da própria empresa proprietária do equipamento. A NR-13, prevê que o PH atue como a referência técnica para o proprietário da caldeira, uma vez que este carece de conhecimentos técnicos necessários para as tomadas de decisão necessárias à segurança. O PH tomará essas decisões, responsabilizando-se por elas. O PH pode delegar a execução de uma determinada atividade para um preposto, técnico especializado. Entretanto, a responsabilidade e a assinatura pelos serviços especializados será sempre do PH.

16 CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Esta NR não inclui regras para projeto e pressupõe que os equipamentos são construídos de acordo com normas e códigos de reconhecimento internacional Inspeção de segurança de caldeiras As caldeiras devem ser submetidas a inspeções de segurança inicial, periódica e extraordinária, sendo considerado condição de risco grave e iminente o não - atendimento aos prazos estabelecidos nesta NR.

17 A inspeção de segurança inicial deve ser feita em caldeiras novas, antes da entrada em funcionamento, no local de operação, devendo compreender exames interno e externo, teste hidrostático e de acumulação A inspeção de segurança periódica, constituída por exames interno e externo, deve ser executada nos seguintes prazos máximos: a) 12 (doze) meses para caldeiras das categorias A, B e C; b) 12 (doze) meses para caldeiras de recuperação de álcalis de qualquer categoria; c) 24 (vinte e quatro) meses para caldeiras da categoria A, desde que aos 12 (doze) meses sejam testadas as pressões de abertura das válvulas de segurança; d) 40 (quarenta) meses para caldeiras especiais conforme definido no item

18 Caldeiras: classificação conforme a NR 13. a) Caldeiras da categoria A são aquelas cuja pressão de operação é igual ou superior a 1960 kpa (19,98 kgf/cm). b) Caldeiras categoria C são aquelas cuja pressão de operação é igual ou inferior a 588 kpa (5,99 kgf/cm) e o volume é igual ou inferior a 100 litros. c) Caldeiras categoria B são todas aquelas que não se enquadram nas categorias anteriores.

19 CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

20 CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

21 Ao completar 25 (vinte e cinco) anos de uso, na sua inspeção subsequente, as caldeiras devem ser submetidas a rigorosa avaliação de integridade para determinar a sua vida remanescente e novos prazos máximos para inspeção, caso ainda estejam em condições de uso As válvulas de segurança instaladas em caldeiras devem ser inspecionadas periodicamente conforme segue: a) Pelo menos 1 (uma) vez por mês, mediante acionamento manual da alavanca, em operação, para caldeiras das categorias B e C; b) Desmontando, inspecionando e testando em bancada as válvulas flangeadas e, no campo, as válvulas soldadas, recalibrando-as numa freqüência compatível com a Experiência operacional da mesma, porém respeitando-se como limite máximo o período de inspeção estabelecido no subitem ou , se aplicável para caldeiras de categorias A e B.

22 Adicionalmente aos testes prescritos no subitem , as válvulas de segurança instaladas em caldeiras deverão ser submetidas a testes de acumulação, nas seguintes oportunidades: a) Na inspeção inicial da caldeira; b) Quando forem modificadas ou tiverem sofrido reformas significativas; c) Quando houver modificação nos parâmetros operacionais da caldeira ou variação na PMTA; d) Quando houver modificação na sua tubulação de admissão ou descarga. Definindo a PMTA (ou PMTP): Pressão Máxima de Trabalho Permitida (PMTP), ou Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA), 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.

23 A PMTA é calculada conforme código de projeto da caldeira ou vaso de pressão, considerando: 1. Dimensões e geometria (diâmetro, espessura, etc.). 2. Resistência dos materiais (tensão máxima admissível conforme temperatura). 3. Outros fatores específicos para cada situação. O valor da PMTA pode alterar-se ao longo da vida da caldeira ou do vaso de pressão. A atualização dos valores da PMTA deve apresentar: 1. Roteiro de cálculo da PMTA; 2. Código de projeto aplicável; 3. Indicação de programa computacional, quando for o caso.

24 A alteração no valor da PMTA implica em ajustes nas pressões de abertura das válvulas de segurança e outros elementos de controle dependentes deste valor Constitui risco grave e iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens: a) Válvula de segurança com pressão de abertura ajustada em valor igual ou inferior à PMTA. b) Instrumento que indique a pressão do vapor acumulado. c) Injetor ou outro meio de alimentação de água, independentemente do sistema principal, em caldeiras a combustível sólido. d) Sistema de drenagem rápida de água, em caldeiras de recuperação de álcalis. e) Sistema de indicação para controle do nível de água ou outro sistema que evite o superaquecimento por alimentação deficiente.

25 Conforme o código ASME, Seção I, caldeiras com superfície de aquecimento superior a 47m2 devem possuir duas válvulas de segurança. Nesse caso, é permitido acréscimo de pressão durante a descarga, com as duas válvulas abertas de no máximo 6% da PMTA Toda caldeira deve ter afixada em seu corpo, em local de fácil acesso e bem visível, a placa de identificação indelével com, no mínimo, as seguintes informações: a) Fabricante. b) Número de ordem dado pelo fabricante da caldeira. c) Ano de fabricação. d) Pressão Máxima de Trabalho Admissível. e) Pressão de teste hidrostático. f) Capacidade de produção de vapor. g) Área da superfície de aquecimento. h) Código de projeto e ano de edição.

26 Toda Caldeira deve possuir, no estabelecimento onde estiver instalada, a seguinte documentação, devidamente atualizada: a) Prontuário da Caldeira, que contenha as seguintes informações: código de projeto e ano de edição; especificação dos materiais; procedimentos utilizados na fabricação, montagem, inspeção final e determinação da PMTA; conjunto de desenhos e demais dados necessários para o monitoramento da vida útil da caldeira; características funcionais; dados dos dispositivos de segurança; ano de fabricação; categoria da caldeira. b) Registro de Segurança, em conformidade com o item c) Projeto de Instalação, em conformidade com o item d) Projetos de Alteração ou Reparo, em conformidade com os subitens e e) Relatórios de Inspeção, em conformidade com os subitens , e

27 Quando inexistente ou extraviado, o Prontuário da Caldeira deve ser reconstituído pelo proprietário, com responsabilidade técnica do fabricante ou de PH, citado no subitem , sendo imprescindível a reconstituição das características funcionais, dos dados dos dispositivos de segurança e dos procedimentos para determinação da PMTA Instalação de caldeiras a vapor O Projeto de Instalação de Caldeiras a Vapor, no que concerne ao atendimento desta NR, é de responsabilidade de PH, conforme citado no subitem , e deve obedecer aos aspectos de segurança, saúde e meio ambiente previstos nas NRs, convenções e disposições legais aplicáveis As caldeiras de qualquer estabelecimento devem ser instaladas em Casa de Caldeiras ou em local específico para tal fim, denominado Área de Caldeiras.

28 13.3. 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: a) Procedimentos de partidas e paradas. b) Procedimentos e parâmetros operacionais de rotina. c) Procedimentos para situações de emergência. d) Procedimentos gerais de segurança, saúde e de preservação do meio ambiente Toda caldeira a vapor deve estar obrigatoriamente sob operação e controle de operador de caldeira, sendo que o nãoatendimento dessa exigência caracteriza condição de risco grave e iminente.

29 Para efeito desta NR, será considerado operador de caldeira aquele que satisfizer pelo menos uma das seguintes condições: a) Possuir Certificado de Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras e comprovação de estágio prático conforme subitem b) Possuir certificado de Treinamento de Segurança para operação de caldeiras previsto na NR-13, aprovada pela Portaria nº 02, de 8 de maio de c) Possuir comprovação de, pelo menos, três anos de experiência nessa atividade, até 8 de maio de Todo operador de caldeira deve cumprir um estágio prático na operação da própria caldeira que irá operar, o qual deverá ser supervisionado, documentado e ter duração mínima de: a) Caldeiras Categoria A : 80 horas. b) Caldeiras Categoria B : 60 horas. c) Caldeiras Categoria C : 40 horas.

30 O Treinamento de Segurança na Operação de Caldeiras deve obrigatoriamente: a) Ser supervisionado tecnicamente por PH citado no subitem b) Ser ministrado por profissionais capacitados para esse fim. c) Obedecer, no mínimo, ao currículo proposto no Anexo I-A desta NR A reciclagem de operadores deve ser permanente por meio de constantes informações das condições físicas e operacionais dos equipamentos, atualização técnica, informações de segurança participação em cursos, palestras e eventos pertinentes.

31 CONCEITOS FUNDAMENTAIS

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39 Uma segunda diferença entre os gases e os líquidos é a propriedade que têm os primeiros de serem facilmente compressíveis, o mesmo não ocorrendo com relação aos líquidos. Ao comprimir um gás, este armazena energia potencial.

40 A água e o óleo são pouco compressíveis.

41 Uma terceira diferença muito importante entre líquido e gás é a miscibilidade. Os líquidos nem sempre são miscíveis entre si, como no caso do óleo e da água. Os gases, ao contrário, sempre se misturam homogeneamente entre si. Um exemplo típico é o ar atmosférico, constituído de nitrogênio, oxigênio e outros gases em menor proporção. Um outro exemplo é o do maçarico oxiacetilênico. O acetileno e oxigênio, provenientes de suas respectivas garrafas, se misturam no interior do maçarico.

42 CONHECENDO AS CALDEIRAS E OS VASOS DE PRESSÃO

43 CALDEIRAS CONCEITOS

44 Na panela de pressão, não há consumo contínuo de água. A quantidade de água pré estabelecida é toda aquecida e transformada em vapor, aumentando a pressão e temperatura no interior da panela, o que acelera a cocção dos alimentos. Em função da pressão interna, a temperatura de ebulição da água no interior da panela de pressão, é da ordem de 110º C.

45 VAPOR COMO ACIONAMENTO

46 VAPOR COMO ACIONAMENTO A água circula pelo interior de um tubo, que recebe calor proveniente de uma zona de queima (fornalha). Este calor, eleva a temperatura da água no interior do tubo, à temperatura de ebulição, gerando o vapor. O vapor é encaminhado a um cilindro, movimentando o êmbolo, que por sua vez, aciona uma biela, que pode fazer gira uma roda, por exemplo.

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48 PRODUÇÃO DE VAPOR SUPERAQUECIDO O vapor superaquecido é vapor seco, que surge após o vapor saturado passar por um superaquecedor e atingir a temperatura de 200º C. A produção de vapor depende da quantidade de água fornecida.

49 COZIMENTO DE ALIMENTOS

50 RECAUCHUTAGEM DE PNEUS

51 PARTES DE UMA CALDEIRA

52 SISTEMAS DE GERAÇÃO DE VAPOR Aberto: a água utilizada é descarregada na atmosfera em forma de vapor, são geralmente os sistemas de acionamento. Fechado: a água é reaproveitada, através da condensação do vapor que o transforma em líquido novamente.

53 EXEMPLO DE SISTEMA FECHADO

54 Fogotubular. Aquatubular. Elétrica. Fissão nuclear. TIPOS DE CALDEIRA

55 CALDEIRA FOGOTUBULAR

56 CALDEIRA AQUATUBULAR

57 CALDEIRA DE FISSÃO NUCLEAR

58 CALDEIRA ELÉTRICA

59 Quanto à posição: Horizontal. Vertical. Quanto à produção: Vapor saturado. Vapor superaquecido. CALDEIRA HORIZONTAL

60 CALDEIRA VERTICAL

61 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMBUSTÍVEL Biomassa. Carvão e combustíveis sólidos. Óleo diesel, BPF e outros líquidos. Gás natural e GLP. Combustíveis nucleares. Eletricidade.

62 COMBUSTÍVEL LÍQUIDO / GÁS

63 COMBUSTÍVEL SÓLIDO

64 ELETRICIDADE

65 VÁLVULAS TIPOS E FUNÇÕES Gaveta: usada em líquidos, para bloqueio, ou seja, fechamento total ou abertura total. Não é adequada para controlar vazão, apresenta grande perda de carga.

66 Retenção: usada em líquidos, para garantir o o fluxo em um único sentido, evitando o retorno.

67 Esfera: usada em líquidos e gases, é indicada para abertura e fechamento rápidos, não sendo adequada para regulagem de fluxo, também para líquidos comsólidos em suspensão.

68 Globo: usada em líquidos e gases, sendo adequada para regulagem de vazão, é unidirecional, apresenta grande perda de carga quando aberta e excelente vedação.

69 Agulha: como a válvula de globo, usada em líquidos e gases, sendo adequada para regulagemde vazão, porempara pequenos diâmetros.

70 Válvula de segurança: Utilizada para gases, abre se totalmente permitindo a queda imediata de pressão no interior do vaso. Normalmente, é de mola calibrada, regulada para a pressão de trabalho do vaso.

71 Pressão de operação: É a pressão de operação do fluido de trabalho, entendendo-se que ele pode estar em mais de uma condição de pressão e temperatura, todas consideradas condições de trabalho. Dentre elas, a que corresponde à maior pressão é utilizada como referência para definir pressão de abertura da válvula, designada de pressão de ajuste. Pressão de ajuste: É a pressão definida para abertura da válvula, valor maior que a pressão de operação usual, guardando entre elas diferença de pressão de 10%. Na situação em que a válvula de segurança ou de alívio descarrega para um sistema pressurizado, este impõe uma contrapressão à válvula, cujo valor deve ser considerado para definição da pressão de ajuste.

72 Sobrepressão: Atingida a pressão de ajuste, o tampão desloca-se, iniciando a abertura da válvula. A pressão, porém, ainda cresce, bem como a abertura da válvula, até atingir valor que corresponde à máxima capacidade de escoamento do fluido. A diferença entre essa pressão e a pressão de ajuste, normalmente expressa em termos percentuais, é a Sobrepressão, a qual, de conformidade com o código ASME (American Society Mechanical Engineering), tem os seguintes valores: