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Fabricação de Caldeiras de Recuperação de Grande Porte

Maior caldeira de recuperação Kraft do mundo Bracell

Desafios na Fabricação de Caldeiras de Recuperação de Grande Porte: Soluções e Inovações

Sumário

A fabricação de caldeiras de recuperação de grande porte é um processo complexo que combina engenharia de precisão, materiais avançados e desafios logísticos. 

 

Essas estruturas gigantes, essenciais para indústrias como a de celulose e papel, têm evoluído significativamente, com capacidades de queima que atingem números impressionantes, como 15.000 tss/d (toneladas de sólidos secos por dia). 

 

Neste artigo, exploraremos os principais desafios na fabricação de caldeiras de recuperação, desde o design até a montagem, destacando as inovações que tornam esses projetos possíveis e oferecendo soluções para otimizar o processo.

O que São Caldeiras de Recuperação?

Antes de mergulharmos nos desafios, é importante entender o que torna as caldeiras de recuperação únicas. Essas unidades são projetadas para recuperar produtos químicos e gerar energia a partir do licor preto em indústrias de celulose. 

 

Diferentemente de máquinas convencionais, elas são classificadas como produtos soldados, sem componentes móveis nas peças de pressão. 

 

Essa característica, aliada ao aumento constante de suas dimensões, cria demandas específicas em termos de fabricação de caldeiras, transporte e montagem.

Evolução do Tamanho das Caldeiras de Recuperação

Ao longo das décadas, o tamanho das caldeiras de recuperação cresceu exponencialmente, impulsionado por fatores econômicos e pela busca por maior eficiência. 

 

Em 2017, uma caldeira no Brasil atingiu a capacidade de 8.900 tss/d. Em 2021, esse número saltou para 14.000 tss/d, e projeções indicam que, até 2027, uma unidade com 15.000 tss/d entrará em operação. 

 

Estudos já apontam para o desenvolvimento de caldeiras de recuperação gigantes com capacidade de até 20.000 tss/d. 

 

Mas qual será o limite para essas estruturas? 

"A maior caldeira de recuperação do mundo está no Brasil, na Bracell, com 14.000 tss/d, 492 m² de fornalha e vapor a 115 bar e 515°C."

Maior caldeira de recuperação Kraft do mundo Bracell
Caldeira de recuperação da Bracell, a maior do mundo, com 14.000 tss/d

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Principais Desafios na Fabricação de Caldeiras de Grande Porte

1. Dimensões e Peso das Caldeiras

 

As dimensões das caldeiras de recuperação de grande porte impactam diretamente a produtividade e a logística. Por exemplo, uma caldeira de 7.000 tss/d, construída em 2009, possui um piso de fornalha de 16,5 x 18,0 metros e uma altura de 66 metros. 

 

O peso total das peças de pressão chega a 5.200 toneladas, com uma carga suspensa de 11.000 toneladas durante a operação. Essas dimensões exigem planejamento meticuloso para transporte, manuseio e montagem. 

 

2. Manuseio e Transporte de Componentes

 

O transporte de componentes como tubos de economizadores, que podem exceder 24 metros, é um desafio logístico. 

 

A flexibilidade desses tubos requer cuidados especiais para evitar danos, e soldas de topo são frequentemente aceitas para facilitar o processo. 

 

Além disso, a elevação de componentes pesados, como tambores de vapor de 132 toneladas, exige guindastes de alta capacidade e planejamento detalhado. 

 

3. Tipos de Juntas e Soldagem

 

A soldagem é um aspecto crítico na fabricação de caldeiras de recuperação. As juntas mais comuns incluem soldas de topo, de bico e de barra de membrana a filete de tubo. 

 

Em caldeiras de grande porte, a localização dessas juntas, muitas vezes em alturas elevadas, exige soldadores qualificados e sem medo de altura. 

 

A mecanização da soldagem, embora desejada para aumentar a produtividade, enfrenta limitações devido às tolerâncias dos materiais e às contrações de soldagem. 

 

4. Materiais Avançados e Suas Implicações

 

O aumento da pressão e temperatura nas caldeiras de recuperação gigantes demanda o uso de materiais mais resistentes, como aços de alta liga e tubos compostos (ex.: AISI 304, ligas de níquel 825 e 625). 

 

Esses materiais requerem ambientes de trabalho limpos para evitar contaminação por aço carbono, além de tratamentos térmicos específicos para lidar com fluência e corrosão. 

 

A soldagem de aços inoxidáveis, por exemplo, exige controle rigoroso da temperatura entre passes.

 

5. Fadiga e Fluência

 

A fadiga mecânica é um fator crítico no design de caldeiras de recuperação. Contornos de solda mais suaves ajudam a reduzir o risco de falhas, o que exige soldadores habilidosos ou retificação adicional. 

 

Além disso, as altas temperaturas nas caldeiras de grande porte operam na faixa de fluência, exigindo materiais resistentes e procedimentos de soldagem precisos para suportar cargas internas e externas.

 

6. Fabricação em Oficina vs. Local

 

fabricação de caldeiras de recuperação em oficinas modernas é altamente regulamentada, com espaços projetados para lidar com componentes grandes. No entanto, a montagem no local apresenta desafios adicionais, como a necessidade de andaimes robustos e proteção contra intempéries. 

 

A mecanização da soldagem no local é particularmente difícil devido às condições ambientais e à complexidade das juntas.

 

7. Qualidade e Normas

 

A qualidade na fabricação é garantida por normas como ASME e EN 12952, que estabelecem diretrizes rigorosas. Sistemas de garantia de qualidade, auditorias regulares e rastreabilidade de soldas são essenciais para cumprir os requisitos. 

 

Relatórios de não conformidade ajudam a identificar e corrigir falhas antes da operação, garantindo maior confiabilidade.

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Soluções para Otimizar a Fabricação de Caldeiras de Grande Porte

Para superar os desafios na fabricação de caldeiras de recuperação, algumas soluções podem ser adotadas:

 

  • Automação e Mecanização: Investir em tecnologias de soldagem automatizada para reduzir custos e aumentar a precisão.
  • Planejamento Logístico Avançado: Utilizar softwares de simulação para otimizar o transporte e a elevação de componentes.
  • Treinamento de Mão de Obra: Capacitar soldadores e supervisores para lidar com materiais avançados e normas internacionais.
  • Design Compacto e Modular: Projetos que facilitem a montagem no local, reduzindo a necessidade de ajustes em campo.
  • Controle de Qualidade Integrado: Implementar sistemas digitais de rastreabilidade para monitorar cada etapa do processo.

"A fabricação de caldeiras de recuperação de grande porte é um feito de engenharia que combina inovação, precisão e planejamento."

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Perguntas Frequentes sobre Caldeiras de Recuperação

1. Qual é o limite de capacidade de uma caldeira de recuperação?
Estudos apontam para capacidades de até 20.000 tss/d, mas o limite depende de avanços em materiais e logística.

2. Quais materiais são usados em caldeiras de grande porte?
Aços de alta liga, tubos compostos (ex.: AISI 304, ligas de níquel) e materiais resistentes à fluência e corrosão.

3. Por que a soldagem é tão desafiadora?
Devido às dimensões, tolerâncias apertadas e necessidade de juntas em locais elevados, exigindo soldadores qualificados.

4. Como as normas ASME e EN 12952 impactam a fabricação?
Elas fornecem diretrizes detalhadas para garantir segurança, qualidade e conformidade em todas as etapas.

5. O que é fluência em caldeiras?
É a deformação do material sob altas temperaturas e pressões, exigindo materiais e soldagens específicas.

6. Como otimizar o transporte de componentes?
Com planejamento logístico avançado, uso de guindastes de alta capacidade e soldas de topo para tubos longos.

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Caldeira de recuperação da Bracell, a maior do mundo, com 14.000 tss/d Descrição: Foto da caldeira de recuperação da Bracell, em Lençóis Paulista, Brasil, com capacidade de 14.000 tss/d, projetada pela Andritz.
Indústrias dr Processo

Conclusão

fabricação de caldeiras de recuperação de grande porte é um feito de engenharia que combina inovação, precisão e planejamento.

 

 

Apesar dos desafios relacionados a dimensões, materiais e logística, avanços em automação, treinamento e design estão pavimentando o caminho para caldeiras ainda maiores e mais eficientes.

 

Para indústrias que buscam soluções personalizadas, oferecemos consultoria técnica e suporte em projetos de caldeiras de recuperação

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