TUDO QUE VOCÊ DEVE SABER SOBRE CALDEIRÕES INDUSTRIAIS
(Atualizado em 08/16)
A maioria dos responsáveis por cozinhas industriais e pequenos fabricantes, não possuem conhecimento ou informações necessárias sobre a segurança e normas aplicáveis a seus caldeirões. A falta de informação é a principal causa dos acidentes e por uma grande quantidade de caldeirões funcionando de forma irregular.
Para entender mais sobre assuntos relacionados a caldeirões, é preciso saber como ele funciona. Existem vários modelos de caldeirões, mas com vaso de pressão somente três.
- Autogerador de vapor a gás
- Autogerador de vapor elétrico
- Vapor direto alimentado por caldeira externa.
Os modelos acima podem ser “Americanos” com tampas comuns com pressão somente na camisa geradora de vapor, ou “Autoclavado” com travamento da tampa com pressão também na panela de cocção.
COMO FUNCIONAM OS CALDEIRÕES
Quando ligado o aquecimento da agua da camisa (vaso de pressão) aquece. A primeira pressão gerada é fria e descartada pelo sistema de aeração da válvula. Com o aumento da pressão conforme a água esquenta, entre 200 a 350 gramas a válvula de alivio inicia a abertura.
De acordo com o modelo da válvula e marca do caldeirão, a pressão de abertura da válvula pode variar, o importante é que na abertura total elas não excedam o limite da escala verde de trabalho (0,5 Kgf/cm²) exceto na pressão de pico.
O que a maioria não sabe, é que alguns produtos podem enxugar durante o cozimento, aumentando a temperatura bruscamente e como consequência a pressão. Esta pressão pode sair do limite dos 0,5 kgf/cm² (pressão de trabalho) e chegar facilmente a 0,650 kgf/cm² por alguns minutos, é o que chamamos de pressão de “Pico”, retornando para faixa verde de trabalho.
ENTENDA A PRESSÃO DOS CALDEIRÕES.
- 0,5 kgf/cm²: Esta é a pressão máxima da escala verde de trabalho, mas não é o seu Set Point definido, pode ser qualquer valor desde que > 0,3 e < 0,5 kgf/cm.
- 0,6 Kgf/cm²: A escala amarela vai de 0,5 a 0,7 kgf/cm², se manômetro entrar nesta escala não há problema desde que não permaneça nela por mais de 3 minutos, retornando para a escala verde. A pressão de pico pode variar de acordo com o produto, arroz é o pior caso e a maioria dos produtos não gera este pico. Nesta escala o operador deve redobrar a atenção.
- 0,7 Kgf/cm²: É o PMTA, a pressão de pico é obrigada a ficar abaixo deste valor, acima deste valor a escala é vermelha e não se deve permitir que o caldeirão opere nesta escala.
- Ao ser desligado, assim que perde a pressão inicia-se um vácuo que pode chagar a 300 mmHg este vácuo é aliviado pela função quebra vácuo da válvula.
Estas informações são importantes para entender que se trata de um equipamento com funcionamento bem específico, e que não é uma caldeira e nem vaso de pressão.
QUAL É A NORMA ESPECÍFICA PARA CALDEIRÕES?
Como não há ainda uma norma especifica para caldeirões no geral, as normas de segurança como NR12 e NR13 são aplicáveis.
Caldeirões elétricos são considerados panelas elétricas de uso comercial a vapor e de 50 a 200 litros vale a IEC 60335-2-47, à panela elétrica de uso comercial capacidade até 200 litros a IEC 60335-2-39.
Resumindo, somente caldeirões elétricos até 200 litros devem ser certificados pela portaria 371 de segurança elétrica INMETRO, acima são industriais, e precisara de uma avaliação da aplicação conforme menciona a própria portaria 371.
CALDEIRÕES SE ENQUADRAM NA NR 13?
A NR13 é para caldeiras e vaso de pressão, como o caldeirão não é nenhum dos dois é preciso que seja um similar entre caldeira e vaso de pressão para aplicação da norma, e neste caso, o vaso de pressão é o que mais se aproxima do caldeirão por similaridade, e deve-se aplicar o P x V.
Todos os caldeirões com o P x V maior que 8 (onde P é a pressão máxima de trabalho em kPa e V é o volume geométrico interno em m³) se enquadra na NR13, com o P x V menor que 8 não se enquadra.
Se enquadrando ou não na NR13 o caldeirão deve atender os requisitos desta norma, caso não se enquadre é preciso ter a documentação do mesmo jeito para provar o não enquadramento. Mas antes é preciso saber qual é o volume geométrico do vazo de pressão (camisa geradora de vapor) do seu caldeirão.
TABELA 1 = PRESSÃO DOS CALDEIRÕES (PADRÃO DE MERCADO)
Modelos americanos e autoclaves
(Pressão camisa geradora de vapor)
Tipo de pressão Sigla kgf/cm² Nota Pressão de trabalho PT Até 0,5 Na escala VERDE dos manômetros exclusivos para caldeirões Pressão de Pico PP Até 0,6 Na escala AMARELA dos manômetros exclusivos para caldeirões Pressão máxima de trabalho admissível PMTA Até 0,7 Final da escala amarela dos manômetros exclusivos para caldeirões Pressão de teste hidrostático TH 0,9 x 60 min Conforme ASME, realizado na fabricação Pressão de projeto PP 1,2 Conforme memorial de cálculo do PMTA Aço carbono 1020 / Aço inox AISI 304 Temperatura do projeto TP 107 C° Temperatura máxima do vapor na válvula é de 107 C° Pressão Panela de cocção (Somente autoclaves)
Tipo de pressão Sigla Pressão em kgf/cm² Nota Pressão de trabalho PT 0,075 75 Gramas Pressão máxima de trabalho admissível PMTA 0,130 130 Gramas Pressão de teste hidrostático de fábrica TH 0,5 Neste caso é aplicado os critérios do fabricante, superior a ASME Aço inox AISI 304 Pressão de projeto PP 0,8 Conforme memorial de cálculo do PMTA Aço inox 304 Temperatura do projeto TP 107 C° Temperatura máxima do vapor na válvula é de 107 C° Por ser uma panela de pressão industrial onde o comportamento da pressão máxima (pressão de pico) está relacionado ao tipo de produtos, à margem de segurança entre PT para PP segue os critérios de segurança dos fabricantes baseados em testes de laboratório.
Tabela 2 = Capacidade dos vasos de pressão (Americanos e autoclaves)
Camisa geradora de vapor
Pressão de trabalho 0,5 kgf/cm²
Capacidade da panela de
Cocção (Litros)Capacidade do vaso de pressão (Encontrados no mercado)(Litros) Volume geométrico do vaso de pressão (Encontrados no mercado) (m³) < Vol. encontrado > Vol. encontrado < Vol. encontrado > Vol. encontrado 50 18 20 0,018 0,020 100 29 68 0,029 0,068 200 46 85 0,046 0,085 300 63 110 0,063 0,110 500 101 139 0,101 0,139 Nota; A capacidade do vaso de pressão não é o volume de liquido que gera vapor, este fica em média 60% abaixo do volume do vaso.
Panela de cocção (Autoclave)
Pressão de trabalho 0,075 kgf/cm²
Capacidade da panela de Cocção(Litros) Volume geométrico da panela de cocção(m³) 50 0,050 100 0,100 200 0,200 300 0,300 500 0,500 Tabela 3 = Espessuras das chapas
(Padrão comum encontrados do mercado)
Descrição Tipo de material Espessura em mm Lateral vaso de pressão Aço carbono 1020 4,25 Fundo do vaso de pressão Aço carbono 1020 4,25 Lateral panela de cocção (AM/AC) Aço Inox 304 2 Fundo panela de cocção (AM/AC) Até 300 Lts Aço Inox 304 2,5 Fundo panela de cocção (AM/AC) Até 500 Lts Aço Inox 304 3 Tampa panela de cocção (AC) Aço Inox 304 2
(*) AM americano AC autoclave
Se um caldeirão não foi adquirido como “Especial”, este devera ter chapas iguais à tabela 3. Existem fabricantes que usam chapas mais finas que as indicadas na tabela, por isso é preciso ter cuidado na compra de caldeirões de qualquer fabricante.
Por garantia, não use válvulas com pressão de trabalho > 0,5 kgf/cm², da mesma forma é errado manômetros com escala superior a 1 kgf/cm². Esta é uma margem de segurança quando não se tem informações completas sobre o vaso de pressão dos caldeirões.
Tabela 4 – Pressão das válvulas
| Descrição | Início de aberturaGrama | Abertura total(Set Point) (*)
Grama |
| Válvula de alivio coluna | 250 | ≤ 500 |
| Válvula de segurança coluna | ≥ 450 | < 700 |
| Válvula de alivio tampa | > 70 | ≤ 100 |
| Válvula de segurança tampa (Ou segundo estágio) | > 100 | ≤ 130 |
| Descrição | Início de abertura mmHg | Abertura total (Set Point) mmHg |
| Válvula quebra vaco | < 0 | 150 (*) |
A abertura das válvulas Cozifrio são gradativas, quanto maior pressão, maior a abertura com maior vazão.
Nota: A pressão de trabalho dos caldeirões compreende-se o final da escala verde (0,5 kgf/cm²). O inicio de abertura das válvulas será igual para todos os produtos, mas a abertura total (Set Point) será diferente para produtos que perde líquidos. Mas desde que dentro dos limites de segurança, escala verde ao amarela é considerado normal.
Válvulas de alavancas com calibração lacrada só pode ser usada em caldeirões como válvula de segurança desde que haja uma válvula de alivio própria para caldeirões funcionando paralelamente na pressão padrão. A válvula de alavanca para segurança deve ser ajustada para abrir com 0,7 kgf/cm² com pressão de fechamento superior a 0,5 kgf/cm².
CALCULO DO P x V PARA ENQUADRAMENTO OU NÃO NA NR13.
O cálculo do P x V onde P é a pressão máxima de trabalho em kgf/cm² que deve ser convertida em kPa, e V o volume geométrico interno do vaso de pressão em m³) deve ser feito para determinar o enquadramento na NR13.
A pressão de trabalho 0,5 kgf/cm² convertida em kPa é igual a 49. O volume V é de acordo com o tamanho do caldeirão (veja tabela 2). O produto P x V para enquadramento na NR13 deve ser superior a 8.
O cálculo para saber qual volume em m³ deverá ter um caldeirão no vaso de pressão para se enquadrar tecnicamente nos requisitos de abrangência da NR 13 pode ser resumido para todos os modelos conforme abaixo.
Com a pressão de trabalho convertida em kPa temos 49, usamos o fator universal 8 dividido pela pressão de trabalho (8/49) igual a 0,163 m³. Desta forma todos os caldeirões com volume geométrico da camisa geradora de vapor superior à 163 litros, se enquadra nos requisitos de abrangência da NR 13.
Para Caldeirões autogeradores de vapor tipo autoclaves valem as mesmas regras, pode ser usado o mesmo cálculo acima, levando em consideração a pressão de trabalho padrão de mercado que é 0,075 kgf/cm² e o volume geométrico corespondente ao modelo (P x V)
O cálculo do P x V para determinar o valor real referente ao produto P x V “8” pode ser feito conforme abaixo. Para exemplo usamos um caldeirão de 200 litros com um vaso geométrico de 0,046m³ na camisa geradora de vapor.
| Pressão de trabalho PT: 0,5 kgf/cm² = 49,03 kPa |
| 1 kgf/cm² = 98,0665 kPa ou 1 kPa = 0,0101972 kgf/cm² (0,5 kgf/cm² x 98.0665 kPa = 49,03325 kPa) |
| Volume geométrico vaso de pressão: 0,046m³ |
| P x V < 8 – (49.03 kPa) 49,03 x 0,046 = 2,255 que é menor que 8 |
| P (Pressão de trabalho em kPa) x V (Volume geométrico em m³) < (Menor) que o fator universal 8 (< 8) |
O mesmo calculo acima pode ser usado para cadeirões com volumes geométricos diferentes, também pode ser usado para determinar o produto do vaso de pressão das panelas de cocção dos modelos autoclaves.
RESUMO:
- Caldeirões modelos americanos padrão de mercado de 50 a 500 Litros com pressão de trabalho de 0,5 kgf/cm² não se enquadram nos requisitos de abrangência da NR13!
- Caldeirões modelos Autoclaves padrão de mercado de 50 a 500 Litros com pressão de trabalho de 0,075 kgf/cm² na panela de cocção não se enquadra nos requisitos de abrangência da NR13!
NOTA: É comum achar que a pressão da panela de cocção das modelos autoclaves é a mesma do vaso de pressão (0,5 kgf/cm²), ou que a pressão varia entre 1 e 3,5 kgf/cm² (Uma clássica comparação as autoclaves esterilizadoras). O que não é verdade!
QUAL A DIFERENÇA ENTRE CALDEIRÕES QUE NÃO SE ENQUADRAM NA NR 13.
Os caldeirões que se enquadram na NR3 devem possuir a documentação conforme determina a norma, além de laudos de instalação dependendo da classe de risco do vaso de pressão etc. Os que não se enquadram devem possuir os documentos que comprovem o não enquadramento a NR13 como o Datasheet ou prontuário do vaso.
Com exceção dos caldeirões autogeradores de vapor elétrico de 50 a 200 litros que devem ser certificados pelo INMETRO (Portaria 371), outros modelos devem atender a NR12, e esta repete a maioria dos requisitos de segurança da própria NR13 etc.
CALDEIRÕES AUTOCLAVES NÃO DEVERIA SE ENQUADRAR NA NR 13?
Alguns engenheiros não aceitam o cálculo do P x V da forma usada pelos fabricantes, isso porque o caldeirão tem uma única fonte de calor para os dois vasos, um vaso interfere no outro dividindo uma única chapa central, formando um único vaso dividido em dois, ou seja, entendem que é um único equipamento e não se justifica cálculos separados.
Por isso somam o volume geométrico dos 2 vasos de pressão como um só, e consideram a pressão de trabalho maior (no caso 0,575 kgf/cm²) e neste caso o produto do P x V para caldeirões autoclaves acima de 200 litros será sempre maior que 8. Mas o fabricante não entende assim, porque desta forma burocratiza o comercio deste equipamento. Enquanto isso não se resolve, vale o bom senso.
CALDEIRÕES SÃO CONSIDERADOS CALDEIRAS OU VASOS DE PRESSÃO?
Somente para abrangência da NR13, os caldeirões devem ser considerados similares entre caldeiras ou vasos de pressão, e neste caso, o que mais se aproxima por similaridade e o vaso de pressão. Na pratica ele não é nenhum dos dois, é um caldeirão especificamente com suas próprias definições conforme já mencionados nesta matéria.
DEVO FAZER TESTE HIDROSTÁTICO EM CALDEIRÕES?
Em caldeirões padrão de mercado esse teste não se aplica, principalmente se for nas dependências do cliente, em modelos automatizados também não pois podem danificar os sensores. O teste hidrostático é obrigatório na fabricação do caldeirão independente de se enquadrar ou não na NR13 e deve ser executado conforme a norma que foi adotada em seu projeto. O teste hidrostático posterior à fabricação só é aplicado caso haja vazamentos e reparos nos vasos de pressão.
Para caldeirões padrão de mercado com pressão de trabalho de 0,5 kgf/cm² com PMTA de 0,7 kgf/cm², se aplica um teste hidrostático de 0,9 kgf/cm² por 60 minutos usando água pressurizada. O fabricante usa água na temperatura mínima de 40 C° para quebra da película da agua para revelação de micros furos na panela de cocção.
Algumas empresas usam de má fé iludindo clientes que este teste deve ser feito uma vez por ano, Testes errados por empresas sem o devido conhecimento podem danificar mais o caldeirão do que ser util. Veja abaixo placa de um caldeirão com “dados errados”, feita por uma empresa de engenharia para um caldeirão padrão de mercado que se enquadra na tabela 2, no caso abaixo uma panela de 200 litros.
Dados errados para um caldeirão padrão de mercado.
Veja abaixo os estragos que este teste hidrostático causou na panela de cocção, danificando com ondulações e marcações das cintas de amarração do fundo da panela de cocção.
O teste hidrostático sem que haja reparos ou intervenção nos vasos de pressão só deve ser executado no fim da vida útil do caldeirão, caso seu responsável decida manter o caldeirão em operação a seu critério.
QUAL A VIDA ÚTIL DO CALDEIRÃO?
A vida útil de um caldeirão é determinada pelo fundo da panela de cocção, está vida é de 10 anos da data de fabricação. O cloro presente na agua do vaso de pressão gera íons de cloro, com a fervura da água estes íons agridem o aço inox causando micro furos. Com o passar dos anos estes furos se expandem formando micro canais e posteriormente trincos em formato pé de galinha como é conhecido.
Fundo da panela de cocção acima desta idade tem sua resistência comprometida. Para caldeirões com a vida útil acima de 10 anos é um tiro no escuro dizer que está em condições segura mesmo em bom estado de conservação, pois não é possível avaliar seu estado interior sem que seja desmontado.
Para manter o caldeirão com mais de 10 anos em funcionamento, novo prazo pode ser determinado por um profissional Habilitado se a panela de cocção e seu sistema interno forem analisados visualmente. Deve ser avaliação se existe degradação do aço e só pode ser liberado para funcionar mediante laudo (ART) emitido pelo seu responsável técnico. A ART só é aplicada em caldeirões neste caso, ou se exigida como prudência pelos seus responsáveis.
Fundo da panela de cocção desgastado.
O QUE DEVO EXIGIR PARA ESTAR LEGALMENTE DE ACORDO COM A NR 13?
Caldeirões padrão de mercado se enquadrando ou não na NR13, deve ter a documentação que provam o não enquadramento (no Databook) mais os documentos relacionados abaixo;
Documentação:
- Databook ou Datasheet do processo de fabricação do caldeirão.
- Registro de execução do teste hidrostático.
- Datasheet das válvulas e manômetros.
- Certificado de calibração das válvulas
- Certificado de calibração do manômetro
- Certificado de calibração dos pressostatos (se houver).
- Certificado do aço da panela de cocção e da tampa (ANVISA).
- Manual de manutenção das válvulas (Este manual deve fazer parte do Databook)
- Manual de instalação, operação e segurança em português para usuários.
Nota: Deve ser solicitada ao fabricante a entrega de todos esses documentos com o caldeirão novo. Demais requisitos da NR13 não são aplicáveis para caldeirões com o P x V < 8, inclusive laudo de instalação ou ART. Porém os documentos obrigatórios como Databook devem ser assinados por um engenheiro responsável, exceto os certificados de calibração.
O QUE A ANVISA EXIGE?
Para caldeirões novos exija o certificado do aço da panela de cocção e da tampa, para provar para efeitos legais que o aço é próprio para contato com alimentos (Inox AISI 304). As partes metálicas que entram em contato com o alimento devem atender a regulamentação RDC 20/2007 da ANVISA, ou sua respectiva sucessora.
QUAIS SÃO AS VÁLVULAS QUE DEVO EXIGIR?
Não confunda a válvula de alivio com válvula de segurança, exija as duas mais o Datasheet (para que não possa ser enganado), apesar das válvulas serem iguais por fora, por dentro é completamente diferente.
COMO DEVE SER O MANÔMETRO PARA CALDEIRÕES?
É muito importante que os caldeirões sejam equipados com manômetros com a escala máxima 100% da pressão de trabalho, isso para maior precisão nas leituras da pressão. Exija manômetros exclusivos para caldeirões.
QUAIS SÃO AS VÁLVULA QUE DEVO EXIGIR PARA TAMPA DOS CALDEIRÕES AUTOCLAVES?
Para tampa dos caldeirões autoclavados exija a;
- Válvulas de alívio.
- Válvulas de segurança.
- Válvula de segurança quebra vácuo contra implosão.
DEVO FAZER A CALIBRAÇÃO DAS VÁLVULAS E MANÔMETROS?
Sim, é obrigatório e deve ser feito anualmente, as válvulas e manômetros devem ser calibradas, os certificados podem ser RBC ou rastreáveis contra padrões da RBC (Rede Brasileira de Calibração – INMETRO).
Ter um certificado de calibração das válvulas ou dos manômetros não significa que os mesmos estejam calibrados! Para ter um certificado válido é preciso ter regras ou critérios para aceitação do certificado.
QUAL A VIDA ÚTIL DAS VÁLVULAS E MANÔMETROS
A vida útil das válvulas e manômetros são de 3 anos da data de fabricação em caldeirões novos, ou 3 anos da nota fiscal de compra para válvulas cromadas e manômetros em aço carbono em caldeirões usados. Válvulas e manômetros em aço inox o prazo é de 5 anos, mas com as mesmas regras.
TUDO QUE VOCÊ DEVE SABER SOBRE A MANUTENÇÃO DE CALDEIRÕES INDUSTRIAIS
Esta matéria não tem a intenção de denigrir a imagem de nenhum fabricante, mas trazer esclarecimentos para uso seguro. Caldeirões são equipamentos seguros e indispensáveis em cozinhas, e como qualquer máquina a falta de manutenção pode causar acidentes.
Esta matéria tem por finalidade conscientizar os responsáveis por caldeirões a manter seus equipamentos em dia com a manutenção preventiva para evitar os acidentes aqui mencionados. Qualquer outra interpretação desta matéria e mera coincidência e não o nosso objetivo.
Somente uma empresa com transparência e competência em caldeirões como a Cozifrio foi capaz de disponibilizar ao público informações como estas, que serão uteis para treinamentos e para segurança de nossos clientes.
Acidentes com caldeirões industriais por falta de manutenção geral representam 80%, 15% são erros no manuseio e outros 5% relacionados a projetos mal dimensionados, inclusive na metodologia do calculo do PMTA e na aplicação das válvulas.
A falta de manutenção preventiva e a aplicação errada das válvulas de alivio e segurança são as principais causas dos acidentes causados com caldeirões autogeradores de vapor.
Um dos maiores erros é a adoção de única válvula de alivio como única válvula de segurança como na foto abaixo! Se esta válvula de alivio travar não existe a válvula de segurança como segunda opção!
Na foto acima não há erro no uso da válvula de alivio, errado é a falta da segunda válvula de segurança que deveria estar paralela como na foto abaixo.
Válvulas de alivio são dispositivos para controlar a pressão de trabalho, a fadiga e a incrustação por sujeiras oriundas da camisa de vapor, podem faze-la travar em determinadas circunstâncias por falta de manutenção (limpeza), para evitar isso, deve ser exigido a segunda válvula de segurança.
Agora veja abaixo o descaso com a manutenção das válvulas, infelizmente isso é o que mais acontece!
Nas fotos acima, descaso com a manutenção das válvulas, infelizmente todos os caldeirões que estavam equipados com elas estufaram! Todas são válvulas de alivio e não possuem as válvulas de segurança.
Veja as fotos abaixo o que acontece quando se ignora a manutenção das válvulas.
Nenhum estufamento acontece por acaso, antes há vários indícios e um deles é a anta pressão nos manômetros que nos casos acima foram completamente ignorados.
CALDEIRÕES AUTOCLAVES
No caso dos caldeirões autoclaves o entupimento das válvulas é causado pelo acumulo de gordura ou pelo contato direto com os alimentos que em excesso encostam à válvula causando seu entupimento.
A falta desta manutenção pode causar o entupimento desta válvula, e como consequência o caldeirão pode abrir a tampa devido à alta pressão ou implodir o fundo por consequência do entupimento da quebra vácuo da válvula.
Abaixo lata improvisada como contrapeso na válvula em um caldeirão autoclave.
Na foto abaixo um caldeirão com a válvula travada causou este acidente, tudo porque a válvula estava sendo usada acima do seu tempo de vida útil e travada.
Cozinha destruída por caldeirão com válvula travada
SOLUÇÕES COZIFRIO
Veja neste site as paginas “Válvulas de alivio e segurança para caldeirões” e “Caldeirões Industriais” automatizados que evitam erros de operação humana com recursos de segurança que não se encontram em nenhum outro do mercado, por ser exclusividade Cozifrio.
ADEQUAÇÃO DE CALDEIRÕES INDUSTRIAIS
A Cozifrio fornece a linha completa de válvulas para caldeirões ou o caldeirão para sua necessidade. Faça o enquadramento dos seus caldeirões às normas de segurança com a Cozifrio, entre em contado com quem mais entende de caldeirões pelo e-mail abaixo e esclareça suas dúvidas.
NENHUM SISTEMA DE SEGURANÇA SERÁ REALMENTE EFICAZ, SE A MANUTENÇÃO DE PREVENÇÃO NÃO FOR EXECUTADA A FIM DE MANTER A INTEGRIDADE E O FUNCIONAMENTO DO SISTEMA.