A Norma Regulamentadora 13 define Caldeiras a vapor da seguinte forma: “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.”
Os gases decorrentes da combustão são enviados para dentro da caldeira e circulam pelo interior do feixe tubular que estão submersos na água a ser vaporizada e será transformada em vapor, gerando a energia necessária. Por apresentar um processo relativamente simples essa caldeira também é conhecida como compacta e, portanto, é bastante utilizada nas industrias. Utilizadas geralmente para pequenas capacidades de produção de vapor e baixas pressões (até 10 bar), chegando algumas vezes a 15 ou 20 bar.
Corpo (casco ou carcaça) – Reservatório da água em seu estado líquido e gasoso. A garrafa de nível, a descarga de fundo, os tubos de troca térmica, a saída de vapor e, as válvulas de segurança são elementos que fazem parte deste reservatório.
Fornalha – É responsável por produzir os produtos da combustão através da queima do combustível com o oxigênio. Este combustível pode ser líquido, gasoso ou sólido (biomassa).
Feixe tubular (tubos de fogo) – É composto por tubos que tem a função de absorver o calor dos gases que originados da combustão e aquecer a água que se encontra no corpo da caldeira. Ligam o espelho frontal com o posterior, podem ser de um, dois ou três passes.
Neste modelo de caldeira, a água a ser vaporizada circula pelo feixe tubular e os produtos de combustão pelo exterior deles. Com esta configuração, a superfície de aquecimento é maior e, portanto, a caldeira tem mais rendimento por gerar uma maior quantidade de vapor, consequentemente o nível de pressão também é elevado.
Existem vários tipos de caldeiras existente no mercado, desde as caldeiras de menor porte até as modernas unidades compactas de maior porte.
Tubulão superior (ou tambor de vapor) – Ficam na parte superior da caldeira e armazenam água no estado líquido e gasoso.
Tubulão inferior (ou tambor de lama) – Ficam localizados na parte inferior da caldeira e é responsável por abastecer com água as partes de troca térmica.
Feixe tubular (feixe convectivo) – É composto por tubos com água que recebem calor dos gases quentes através da convecção.
Parede de água – Reveste a fornalha e absorve o calor da chama, de forma a resfriar a fornalha. A água é vaporizada no interior dos tubos de troca térmica.
Fornalha (câmara de combustão) – onde ocorre a queima do combustível, muda de acordo com o combustível a ser utilizado.
Superaquecedor – É formado por tubos lisos e aletados. Ficam no fluxo dos gases de combustão para dar o devido aquecimento ao vapor saturado e transformá-lo em superaquecido.
Outros equipamentos denominados como auxiliares ou periféricos ajudam a boa operação de uma caldeira, são eles: economizador, pré-aquecedor e soprador de fuligem.
Sua configuração consiste basicamente em uma caldeira flamotubular com uma antecâmera de combustão com paredes revestidas de tubos de água. Nesta antecâmara ocorre a combustão de sólidos tais como lenhas, cavacos, etc. É utilizada quando necessita-se de eficiência energética e se tem disponibilidade de combustível sólido a baixo custo.
Diferentemente das outras caldeiras, a elétrica não possui uma fornalha, pois a configuração do sistema transformar energia elétrica em energia térmica (calor), isto acontece porque a corrente elétrica ao atravessar qualquer condutor encontra resistência à sua livre circulação e desprende calor. Por não haver o processo de combustão, há ausência total de poluição. Geralmente é aplicada a produção de vapor em pequenas quantidades.
