Tratamento da gua para Fins Industriais

gua de RefrigeraoProf.: Eng. Evandro Vieira Dantas

gua de Refrigerao 1. Generalidades: gua de refrigerao destinada a absorver e conduzir calor de um equipamento. O processo se aplica s indstrias de Petrleo, Petroqumicas, Qumicas, Siderrgicas, Frio industrial e Ambiental, refrigerao de camisas e cabeotes de motores de exploso, compressores, calandras, condensadores de vapor etc. O tratamento se destina a prevenir a corroso, incrustaes, fouling e crescimentos biolgicos, os quais podero diminuir a vida dos equipamentos e interferir na eficincia de troca trmica. O grau de interferncia na transferncia de calor de um trocador denominada de fator fouling. Em condensadores de amnia ou freon, o aumento no fator fouling provoca a elevao da temperatura de condensao dos gases, aumentando a energia requerida para comprim-los. O fator fouling nos chiller e condensadores de uma instalao de ar condicionado dever ser de 0,0005. Maior fator redundar na reduo da eficincia da mquina. Os depsitos de carbonato de clcio normalmente achados em trocadores de sistemas no tratados, apresenta, os seguintes fatores fouling: 0,000 0,15 mm 0,30 mm 0.60 mm 0,90 mm .............................. limpo .............................. 0,0005 .............................. 0,0010 .............................. 0,0020 .............................. 0,0030

Para um fator fouling de 0,0020 correspondente a uma crosta de carbonato de clcio com espessura de 0,6 mm, corresponder a um aumento no consumo de energia de 22%. 2. Sistemas de refrigerao Os sistemas de refrigerao gua, se classificam em trs (3) classes gerais, que devero ser estudadas separadas. 2.1. Sistemas Abertos sem recirculao de gua 2.2. Sistemas abertos com recirculao de gua, utilizando para dissipar o calor da gua, torres de refrigerao, piscinas com pulverizao e condensadores evaporativos.

2.3. Sistemas de refrigerao fechados , com recirculao de gua fria, quente ou misturas anti-congelantes. 2.1. Sistemas Abertos sem Recirculao de gua Nestes sistemas, a gua imediatamente descarregada, aps absoro do calor. Devido ao grande consumo de gua somente indstrias localizadas junto aos grandes mananciais, tero condio de us-lo. Refinarias de Petrleo, Industrias Qumicas e Petroqumicas, Usinas Termo-eltricas etc., quando localizadas no litoral, muitas vezes utilizam gua do mar. 2.1.1. Problemas Estes sistemas apresentam uma srie de problemas, causados por slidos suspensos, sais e gases dissolvidos e desenvolvimento microbiolgico na gua utilizada. Estes problemas sero descritos separadamente e, em seguida, faremos um estudo de suas prevenes.a)

Depsitos

a.1) Slidos suspensos Quando as guas utilizadas na refrigerao so previamente decantadas, para remoo de partculas menores, tais como silt e coloidais, so as causas de depsitos no sistema. Estas partculas quando em suspenso, provocam eroso nas paredes dos equipamentos e em reas de estagnao, depsitos que restringem o volume de gua circulada e contribuem para a formao de pilhas de aerao diferencial. a.2) Crostas Sua formao decorrente da existncia de sais dissolvidos na gua do sistema, que em determinadas condies se cristalizam na superfcie de arrefecimento. No havendo neste tipo de sistema concentrao da gua utilizada, somente com o uso de guas incrustantes e com elevadas temperaturas de pelculas nos trocadores, poder haver formao de crostas . O conhecimento de tendncia de uma gua para ser incrustante, poder ser obtido comparando o contedo de clcio com o contedo de clcio desta mesma gua saturada com carbonato de clcio.

Um mtodo para expressar a tendncia da gua ser incrustante ou corrosiva devido a Langelier. Ele definiu ndice de saturao como a diferena algbrica entre o pH medido de uma gua e o pH calculado desta mesma gua saturao com carbonato de clcio. ndice de Saturao = pH atual pH saturao Um ndice de saturao positivo indica a tendncia da gua depositar carbonato de clcio, e um ndice negativo, a tendncia em dissolver carbonato de clcio existente, ou seja, uma corrosiva. Quando o ndice igual a ZERO, h equilbrio de saturao, no havendo formao de crostas e diminuindo sensivelmente o ataque corrosivo. Existe tabela que ajuda a calcular este ndice, conhecendo-se antecipadamente o valor de pH real da gua e sua temperatura, assim somo dureza clcio, alcalinidade metilorange e slidos totais dissolvidos referidos em ppm. Pelas razes acima, nas guas incrustantes, o aumento de temperatura provoca a transformao do bicarbonato de clcio ou magnsio em carbonato de clcio e hidrxido de magnsio de muito baixa solubilidade, incrustando tubulaes com crostas cristalinas ou amorfas. Crostas de sulfato de clcio so difceis de serem encontradas nestes sistemas, porquanto sua solubilidade a 70 c de ordem de 180 ppm na gua doce e de 5.000 ppm na gua do mar. a.3) Depsitos biolgicos A proliferao de algas, fungos, bactrias, formadas de limo e bactria modificadoras do meio ambiente , pode causar problemas de deposio nos trocadores, chegando em certos casos a obstruo. Alm da diminuio na transferncia de calor e no fluxo de guas eles podem propiciar a formao de pilhas de aeroo diferencial, com intensa corroso sob depsito. O problema poder ser agravado com o aparecimento de bactrias anaerbicas, como as redutoras de sulfato, que geram H2S e ataca os metais dando os sulfetos correspondentes, conforme as reaes seguintes: SO42- + bactrias S2-

S2- + 2 H2O H2S + 2 OH H2S + Fe FeS + H2 H2S + Cu CuS + H2 guas ferruginosas, isto , contendo elevadas concentraes de ferro divalente (Fe2+), podero formarelevada tuberculao de ferro trivalente (Fe3+), pela ao das bactrias ferro oxidantes. Na gua do mar, alm dos problemas relacionados, h a presena adicional de protozorios, mexilhes e serripedes, que podero formar com o silt, depsitos extremamente duros e aderentes. a.4) Corroso O problema de corroso nestes sistemas bastante grave, devido a impossibilidade de um tratamento qumico adequado, a fim de proteg-lo. Os tipos de corroso que aparecem com mais freqncia so: galvnica ou por metais dissimilares e aeroo diferencial, alm de eroso, impingimento e cavitao. Os fatores que aceleram a corroso so: presena de oxignio, baixos valores de pH, presena de cido carbnico, elevadas concentraes de cloretos e sulfatos e absoro pela gua de gases cidos , tais como H2S, SO2, e SO3. A corroso.. galvnica decorrente do uso no equipamento de diferentes metais, tais como ao carbono, ao inox, ferro fundido, cobre e suas ligas etc. O problema se agrava em espelhos de trocadores calor, onde a presena de tubos de cobre ou ao inox inseridos em ao carbono, do ensejo ao aparecimento de grandes reas catdicas. Uma corroso alveolar se processa com grande intensidade no espelho de ao carbono. A corroso por aerao diferencial devido a presena de depsitos porosos na superfcie metlica, formados por limo bacteriano ou lama. As reas sob os depsitos que se acham menos areadas, funcionam como anado e as reas limpas mais aeradas como ctodo. A corroso formada do tipo localizado, com o aparecimento de pites ou alvolos.

A concentrao de cloretos tem um papel fundamental no agravamento deste tipo de corroso. Recentes estudos demonstram que quando o oxignio cessa totalmente nestas reas, a corroso prossegue na presena de cloretos. Alguns pesquisadores procuram explicar o fato, dizendo que aps o oxignio se esgotar, cessando a despolarizao da pilha, um excesso de carga positiva formado pelo on metlico, tende a ser neutralizado pela migrao de ons cloretos, para dentro do pite nucleado. Isto possvel devido a alta mobilidade e pequeno tamanho do on cloreto, resultando na formao cloreto metlico, que por hidrlise produz cido clordrico. O cido clordrico bastante reativo com diferentes metais, tais como ferro e cobre, produzindo outra vez cloretos metlicos, que por hidrlise gera novamente cido clordrico. O processo como se v, cclico e s termina com a perfurao do metal. a.5) Eroso - Cavitao Slidos suspensos, velocidades de fluxo elevadas e zonas de depresso nos sistemas acarretam o problema de eroso e cavitao. 2.1.2. Preveno dos problemas a) Depsitos a.1) Slidos suspensos Os slidos em suspenso de uma gua de alimentao, que so fontes normais de depsitos, devero ser decantadas em bacias especiais, afim de serem eliminadas partculas com tamanho superior ao silt. Algumas instalaes podero ser acrescidas de filtros e as mais sofisticadas, de uma unidade de clarificao. Com estas medidas se diminui a lama formada nos trocadores e se diminui ao mnimo, a matria orgnica. a.2) Crostas Incrustaes podero ser evitadas nestes sistemas, utilizando-se um dos seguintes procedimentos: Uso de cido sulfrico em concentraes necessrias para atingir o ndice de saturao ZERO. A aplicao do ndice de Langelier como preventivo de crostas de uso generalizado, em conseqncia do seu baixo custo. Uso dos polimetafosfatos em dosagens contnuas, nas concentraes de 2 a 3 ppm em PO43- .

- Uso dos fosfanatos aminados e no aminados, nas concentraes de 1 a 2 ppm. - Uso dos poliacrilatos e polimetacrilatos de sdio em concentraes de 10 ppm. Todos estes produtos trabalham como anti-nucleantes, impedindo incrustaes, quando se utilizam guas com dureza temporria de at 300 ppm e permanecente de at 800 ppm. a.3) Corroso As guas muito agressivas, isto , aquelas que possuem ndice de saturao negativo, podero ser corrigidas aproximando-se seu ndice do ZERO, com o uso de soluo de leite de cal. O uso de polimetafosfato, fosfanato-zinco e metasilicato, retardam o processo corrosivo, evitam guas vermelhas e impedem a tuberculao. a.4) Microorganismos A proliferao de algas, fungos, bactrias formadoras de limo e modificadora do meio ambiente, assim mexilhes, serripedes e protozorios, controlada com o uso de cloro na concentrao de 1 ppm de cloro residual livre. O uso de biocidas no oxidantes impraticvel, devido a seus elevados custos.2.2.

Sistemas de Refrigerao Abertos com Recirculao

Estes sistemas so utilizados com a finalidade primordial de economizar gua e possibilitar um tratamento adequado contra corroso, incrustaes e proliferao de microorganismos. A gua aqu7ecida nos trocadores e reatores tem seu calor dissipado em torres de diferentes tipos, piscinas com borrifadores e lagoas. Quando a gua quente do sistema entra em contato com o ar, um fluxo espontneo de calor passa desta gua quente para o ar frio. A quantidade de calor que transferido por este mecanismo denominado calor sensvel. Resfriamento da gua pelo calor sensvel ineficiente e poder atingir numa torre 15 a 25% do calor total transferido. O calor predominante da ordem de 85 a 75% existente na gua transferido por evaporao e referido como calor latente. Sabendo-se que o calor de evaporao da gua de 9, 72 kcal/mol ., temos que a evaporao de uma molcula grama de gua responsvel pelo abaixamento de temperatura de 1 c em 9,72 kg da mesma. Na prtica dizemos que para uma

evaporao de 1% sobre o volume de gua circulada, corresponde a um abaixamento de sua temperatura em 5,5 c. Pelo exposto, numa torre de refrigerao ou em piscinas, parte da gua circulada evaporada, a fim de que a temperatura da gua circulante seja diminuda. Junto com a gua evaporada, gotculas de gua do sistema arrastadas com o vapor, limitando desta maneira o seu ciclo de circulao. Denominamos de ciclo de circulao como nmero de vezes que uma gua se concentra num sistema, limitado inicialmente pelos respingos. A fim de compensar num sistema a gua evaporada e os respingos, uma quantidade de gua dever entrar no sistema, como gua de reposio ou compensao. Muita vezes, o ciclo de concentrao limitado pelos respingos bastante elevado, os sais existentes na gua podero provocar corroso e incrustaes nos sistemas. Nestes casos, a remoo de uma determinada quantidade de gua, denominada purga, feita para manter o ciclo de concentrao num valor desejado. Purgas no sistemas podero ser programadas e no programadas. No primeiro caso, o ciclo de compensao ser o desejado no segundo, onde h perda de gua por vazamento, ou por uso indevido, o ciclo s poder ser conhecido pela anlise de gua de reposio e da torre.2.2.1.

Clculos em Sistemas de Refrigerao

A fim de efetuar-mos o balano dos sistemas, os seguintes clculos sero necessrios: Ciclo de concentrao = Cl no sistema Cl alimentao Os cloretos no sistemas correspondem a gua que compensa a evaporao (E), as purgas (P) e os respingos (R). Os cloretos na alimentao correspondem a gua que compensa as purgas (p) e os respingos (R). Substituindo-se na frmula (1) os cloretos pelos seus valores, temos: C = E+ P + RP + R

(1)

(2)

Simplificando temos: C = E + P + P + E + 1 P + R P + R P + R

(21)

Quando necessitado limitar o cloro de concentrao de um sistema usando purgas, podemos calcul-las desde que conheamos os valores de evaporao (E) e respingos (R). Da frmula (2) poderemos deduzir: C (P + R) = E + P + R PC + RC = E + P + R PC - RC = E - RC + R P (C - 1) = E - R (C - 1) C - 1 C - 1 C - 1 Simplificando esta equao teremos P = E - R (3) C - 1 A reposio total (A) da gua do sistema igual: A = E + P + R (4) A reposio total (A), poder tambm ser calculada conhecendo-se a evaporao (E), o ciclo de concentrao (C) e substituindo-se as perdas (P) na frmula (4), pelo seu valor em (3): A = E + E - R + R C - 1 A = E + E C - 1 A (C - 1) = E (C - 1) + E (C + 1) C - 1 A (C - 1) = EC - E + E A (C - 1) = EC A = EC C - 1 (5)

Finalmente os respingos (R) podero ser calculados, conhecendo-se os valores de reposio (A), evaporao (E) e purgas (P): A = E + P + R R = A - (E + P) (6)

2.2.2. Torres de Resfriamento

Os equipamentos para resfriamento evaporativos da gua, podero ser classificados em seis grupos principais, sendo alguns neles includos, por objetivarem a mesma finalidade. GRUPO 1 Piscinas a. Sem borrifadores b. Com borrifadores GRUPO 3 Torres atmosfricas hiperblicas GRUPO 2 Torres atmosfricas a. Sem enchimento b. Com enchimento GRUPO 4 Torres com tiragem mecnica a. Tiragem forada b. Tiragem induzida GRUPO 6 Fontes ornamentais

GRUPO 5 Condensadores evaporativos a. Tiragem forada b. Tiragem induzida

GRUPO 1 a. Piscina sem borrifadores A utilizao de piscinas ou lagos a maneira mais simples para se resfriar guas. O resfriamento ocorre pelo contato entre a superfcie da gua e o ar, provocando evaporao. A taxa de evaporao funo da umidade do ar e da presena de ventos. Necessitam grande rea de exposio e pouca espessura de lmina de gua, a fim de oferecer uma performance satisfatria. A restrio a seu uso devido a grande rea ocupada, assim como a sua capacidade de receber contaminantes ambientais e serem propcios ao crescimento de algas. b. Piscinas com borrifadores uma piscina contendo uma srie de borrifadores, instaladores acima da superfcie da gua, com a finalidade de aumentar a rea de evaporao. Normalmente so cercados de chicanas, a fim de diminuir os respingos da gua para fora da piscina. Melhor performance comparada com as do tipo anterior, porquanto possui maior rea de evaporao possibilitando ocupar reas de menor extenso. Sujeitas a contaminao com poluentes atmosfricos e propcios ao desenvolvimento de algas. GRUPO 2 Torres atmosfricas Estes equipamentos so constitudos de bacia coletora de gua, paredes laterias na forma de chicanas e tubos distribuidores de gua utilizando borrifadores, colocados na sua parte superior. A gua cai em fluxo cruzado ao movimento horizontal do ar. Sua performance funo do teor de umidade do ar e da presena de ventos, sendo por isso colocados em locais previamente escolhidos. a. Torres atmosfricas sem enchimento Sua performance depende do nmero de borrifadores, da sua capacidade de nebulizao e da altura da torre, a fim de propiciar o maior aumento de contato das gotculas de gua com o ar.

Esto sujeitas a perdas elevadas de gua por respingos, a contaminantes atmosfricos e ao crescimento de algas. b. Torres atmosfricas com enchimento Neste modelo um enchimento de madeira entrelaada colocado entre os borrifadores e a bacia, com o propsito de retardar a queda da gua e aumentar o contato ntimo de suas gotculas com o ar. Performance melhor que o modelo anterior, para uma rea de ocupao. Sujeitas a contaminao com poluentes ambientais e ao crescimento de algas. GRUPO 3 Torres de tiragem natural hiperblica Este modelo utiliza o efeito da chamin colocada acima do enchimento com a finalidade de induzir o ar atravs deste enchimento. Dois modelos podero ser construdos conforme o sentido do fluxo do ar. Fluxo em contra-corrente e fluxo cruzado. Estas torres tem baixo custo de operao, porquanto no possui partes mecnicas e tima performance comparada a outros modelos. Seu alto custo de capital devido a estrutura de concreto protendido com elevada altura. Utilizadas em grande usinas termoeltricas, principalmente na Europa. GRUPO 4 Torres com tiragem mecnica Estes modelos usam ventiladores para movimentar o ar atravs da torre, possibilitando absoluto controle de seu suprimento. Sistemas de eliminadores de gota , colocados antes da sada do ar, restringe as perdas de gua por respingos. Vantagens: compactadas, ocupam menos espaos comparados com outros modelos. No necessitam de reas ventiladas. Alta capacidade de refrigerao da gua. Desvantagens: custo operacional elevado comparado com os tipos anteriores. Vibraes e rudos provocados pelos ventiladores. a. Torres com tiragem forada Os ventiladores neste tipo de equipamento so colocados lateralmente na entrada de ar e o vento sopra atravs do enchimento e os eliminadores de gota colocados nos topos das torres. Vantagens: maior proteo dos equipamentos mecnicos que esto situados na corrente do ar seco, diminuindo problemas de corroso. Menor vibrao da estrutura, porquanto o ventilador est colocado prximo a base da torre. Desvantagem: tamanho limitado dos ventiladores comparados com os modelos de tiragem induzida. b. Torres com tiragem induzida um equipamento mecnico onde o ventilador instalado na sada do ar, usualmente na parte superior da estrutura e raramente na lateral. Estas torres podem ser em dois outros tipos , conforme a circulao do ar. Torres com fluxo de ar em contra-corrente e torres com fluxo cruzado de ar. Vantagem: possibilitam a instalao de grandes ventiladores trabalhando a baixas velocidades, diminuindo deste modo vibraes e rodos.

Desvantagem: partes mecnicas do sistemas de exausto colocadas na correspondente de ar mido possibilitando maiores problemas de corrozo. 1. Fluxo em contra-corrente Nestes equipamentos o ventilador cria movimento de ar vertical, para cima, atravs do enchimento, em oposio ao fluxo de gua. As venezianas para entrada de ar so colocadas em torno da caixa e na sua parte inferior. Os tubos distribuidores de gua ficam colocados entre o enchimento e o sistema eliminador de respingos. Sua eficincia em termos de resfriamento de gua, decorre do fato que a gua mais fria entre o contato com o ar mais seco. Desvantagem: sistema de distribuio de gua colocado em local pouco acessvel a manuteno. 2. Fluxo cruzado Nestes equipamentos o ventilador cria um fluxo de ar horizontal, quando a gua cai atravs da corrente de ar. Para isso o sistema de veneziana disposto ao lado do enchimento em toda sua altura. Os eliminadores de respingos so colocados na parte interna da torre, paralela ao enchimento. O distribuidor de gua colocado na parte superior e externa da estrutura e a gua cai no enchimento por gravidade. Este fato faz o sistema de distribuio de gua fcil de limpeza e de desobstruo. Estes sistemas admitem uma clula ou duas clulas acopladas a cada ventilador, sendo que no ltimo caso teremos uma maior rea de evaporao operando ao mesmo custo. GRUPO 5 Condensadores evaporativos Estes sistemas podem ser fabricados com tiragem atmosfrica ou mecnica. No primeiro caso o feixe tubular onde passa o fluido refrigerante fica situado entre a bacia coletora de gua e dos tubos distribuidores de gua. Geralmente so colocados nos terrenos dos edifcios, com a finalidade de receberem maiores correntes de ar. Os condensadores evaporativos com tiragem mecnica so unidades compactas constitudos de feixe tubular, bacia coletora de gua, sistema de distribuio de gua, eliminadores de respingos e ventiladores. O feixe tubular onde passa o fluido a ser resfriado, ocupa o lugar do enchimento em uma torre. A gua borrifada neste feixe com temperatura elevada, parcialmente evaporada, cai na bacia do condensador e outra vez bombeada para os borrifadores. Dois tipos de condensadores evaporativos compactos so fabricados. Tiragem induzida onde o ventilador se encontra no topo do equipamento e tiragem forada, onde o ventilador colocado na parte lateral, abaixo do feixe tubular. Os primeiros, tm seus equipamentos operando na corrente de ar mido e esto sujeitos a corroso. Os segundos, tm seus equipamentos colocados na corrente de ar seco e so menos sujeitos a corroso. GRUPO 6 Fontes ornamentais

Pequenos sistemas de refrigerao podero utilizar fontes ornamentais, com a finalidade de resfriar de gua. Estas fontes so constitudos de pequenos lagos, contendo no seu centro repuxos de altura elevada, para efeitos decorativos e refrigerante da gua. Estes sistemas tm fraca performance, perigo de excessiva evaporao no meio ambiente e dificuldade de tratamento qumico de gua. Problemas Os principais problemas causados nestes sistemas so: a. Depsito So oriundos de uma ou mais causas, abaixo relacionadas: gua com clarificao deficiente, possibilitando uma post-precipitao no sistema. Deficincia de filtrao, permitindo a passagem de flocos da clarificao. Absoro pela gua circulando na torre, de poeira no meio ambiente. Teores elevados de ferro solvel, que pela ao das bactrias ferro-oxidantes, so oxidados e posteriormente precipitados como tubrculos nas tubulaes.2.2.3.

b. Crostas Crostas so depsitos aderentes, precipitados ou cristalizados na superfcie de troca trmica. As seguintes condies proporcionam a formao de crostas: Presena de dureza temporria: Ca(HCO3)2 calor CaCO3 + CO2 + H2O Mg(HCO3)2 calor Mg(OH)2 + 2 CO2

Presena de slica solvel junto a sais de magnsio: Na2SiO3 + MgSO4 MgSiO3 + Na2SO4 Quando pela elevao do ciclo de concentrao, os sais dissolvidos na gua superam seu produto de solubilidade, poder haver formao de crosta de sulfato de clcio e silicatos complexos. Fouling`` Fouling um aglomeramento de materiais, onde o ligante normalmente a biomassa e, em outros casos leo mineral ou fludos de processo e o material aglutinado slidos suspensos, tais como silft, lama, produtos de corroso e outros precipitados inorgnicos, tais como os de polifosfatos hidrolisados. Muitos destes materiais entram no sistema, lavados pela gua nas torres de refrigerao. Alguns tambm podero ser alimentados pela gua de reposio ou atravs de vazamentos nos trocadores de calor. O fouling`` impede uma transferncia de calor satisfatria e restringe o fluxo de gua no sistema. Sua deposio mais freqente em reas de baixa velocidade e no processo de deposio poder acarretar abraso aos metais do sistema. Em termos de corroso, o fouling`` promove o aparecimento de pilhas de aerao diferencial e o desenvolvimento de bactrias anaerbicas do tipo reprodutora de sulfato. Se a atividade biolgica do fouling`` continuar aps sua formao: um bloqueio total dos tubos e orifcios do sistema poder acontecer.c.

d. Depsitos metlicos Estes depsitos podem aparecer na superfcie dos tubos de ao carbono, decorrentes da reduo de sais metlicos solveis em gua, que nela foram colocados para determinado fim, ou como produto de ataque de um meio corrosivo. O cobre um exemplo representativo do problema e seus sais podem ser encontrados em guas de refrigerao como sulfato de cobre, impropriamente usado em alguns sistema como algicidas, ou na forma de um complexo de cobre amoniacal, proveniente do ataque pela amnia, de tubos e registros de cobre e suas ligas. e. Borras de fosfatos So comuns quando no tratamento da gua, se utiliza tripolifosfatos ou polimetafosfatos de sdio. Estes produtos so oriundos da desidratao dos ortofosfatos, pela ao do calor, sendo utilizados com grande eficincia como inibidores de corroso, incrustaes e agentes dispersivos de xido de ferro. Sua instabilidade hidroltica acarreta sua reverso para ortofosfatos, com a conseqente precipitao de fosfato de clcio ou magnsio. Os fatores aceleradores desta reverso so: oscilaes nos valores de pH fora da faixa 6 a 7, temperaturas de pelculas acima de 500 c, tempo de residncia no sistema elevado, grau de dureza alto, presena de on alumnio e altas concentraes de matria orgnica. As borras de fosfatos devido a sua porosidade, provocam corroso galvnica sob depsitos, pilhas de aerao diferencial ou propiciam o aparecimento de bactrias anaerbicas do tipo redutora de sulfato. No primeiro caso, muito comum em trocadores com tubos de cobre e espelho de ao carbono. A presena de borra de fosfatos impede a entrada suficiente de inibidores de corroso, existindo entretanto umidade necessria para gerar uma pilha galvnica entre o cobre e o ferro. Uma corroso acelerada se apresenta no espelho, quando se remove a borra de fosfatos. No terceiro caso, a presena de bactrias redutoras de sulfato, provoca o aparecimento de gs sulfdrico, que ataca principalmente o aa carbono, nucleando sulfeto de ferro na forma de agulhas, mostrando um depsito de borra de fosfato com o aspecto acicular. f. Poluentes atmosfricos Os poluentes atmosfricos podero contaminar a gua nas torres de refrigerao, onde ela entra em ntimo contato com o ar. A absoro de poluentes atmosfricos poder tornar a gua de um sistema mais agressiva ou incrustante e muitas vezes em guas com tratamento satisfatrio, interferir no mecanismo de proteo contra corroso e incrustao, pela inativao dos inibidores utilizados. Entre os mais importantes poluentes atmosfricos gasosos ou slidos temos: . Sulfeto de hidrognio . Poeira de Indstria de Cimento . Dixido e trixido de enxofre . Poeira de tinta de cabines de pintura . Amnia . Poeira orgnica em indstria de cerveja . Dixido de carbono . xido de alumnio . Poeira de Usinas Siderrgicas . Poeira em indstria de placas de veculo Poluentes gasosos

Sulfeto de hidrognio O sulfeto de hidrognio provm da decomposio da matria orgnica, gs residual em refinarias de petrleo e outros rejeitos orgnicos. A absoro do sulfeto de hidrognio presente na atmosfera, pela gua poder causar: corroso metlica em sistemas de refrigerao, formando sulfetos metlicos, que no caso do ao apresenta a seguinte reao: Fe + H2S FeS + H2 O sulfeto de ferro nucleia na forma de ndulos ou agulhas. precipitao do zinco utilizado como inibidor catdico, diminuindo a eficincia deste tratamento: Zn2+ + H2S ZnS + 2 H+ reduo do cromo hexavalente utilizado em larga escala como inibidor andico, quando o valor de pH foi descrevido: 3 S2- + Cr2O72- + 14 H+ 2 Cr3+ + 3S + 7H2O Dixido e trixido de enxofre Estes gases provm de plantas de cido sulfrico ou da combusto de leos com elevados teores de enxofre ou carvo mineral. S + O2 SO2 2 SO2 + O2 2 SO3

Devido a este fato, as guas de refrigerao nas vizinhanas destas plantas, absorvem estes gases que solubilizados em gua formam cido sulfrico e sulfuroso. O aparecimento destes cidos provoca os seguintes inconvenientes: decrscimo no valor de pH com ataque generalizado. aumento no contedo de sulfato da gua de refrigerao, possibilitando o aparecimento de bactrias redutoras de sulfatos como as Desulfovbrio desulfuricans. Estas bactrias causam sria corroso a equipamentos de ao carbono, ao inox e cobre. Estes microrganismos se desenvolvem em meio anaerbio e a corroso freqentemente localizada na forma de depsito preto, quando o metal atacado o ferro. O mecanismo de corroso desta bactria, mostra uma ao despolarizada catdica, que responsvel pela acelerada corroso e, pode ser explicada como segue: 4 Fe 4 Fe2+ + 8 e- (reao andica) 8 H2O + 8e8 H+ S26 OHSO428 OHS2- + + 8 H+ 4 H2O (reao catdica) + energia (ao despolarizante)

SO42- + Fe2+ +

FeS (produto de corroso) 3 Fe(OH)2 FeS + (produto de corroso) + 2OH(reao total)

3 Fe2+ + 4 Fe +

3 Fe(OH)2

quando a gua de refrigerao tratada com cromatos como inibidor de corroso, o cido sulfuroso H2SO3 formado, pode reduzir o cromato interferindo na sua ao inibidora. A reao de reduo : 3 SO32- + Cr2O72- + 8 H+ 2 Cr3+ + 3 SO42- + 4 H2O facilitando a reverso dos polifosfatos usados como inibidores, revertendos-os para ortofosfatos. desdobrando os esteres de fosfatos utilizados como inibidores para cido fosfrico e polilcool. Amnia A amnia existente na atmosfera pode ser derivada de equipamento como tanques de estocagem e compressores de amnia , plantas de amnia e uria. Se este gs absorvido na gua da torre , poder acontecer: Sua formao de hidrxido de amnia com o conseqente aumento no valor de pH da gua do sistema. ataque ao cobre e suas ligas existentes no sistema. 2 Cu + 8 NH3 + O2 2 H2O 2 Cu(NH4)(OH)2 O complexo formado poder ser reduzido em partes do sistema, utilizando ferro metlico, com o srio inconveniente de formar uma pilha galvnica, com a taque ao ferro. Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu reverso alcalina dos polifosfatos para ortofosfatos, com a consequente diminuio na concentrao de inibidor e possibilidade de formao de precipitado de fosfato. em sistemas clorados, consumir elevadas concentraes de cloro devido a formao de cloroamidas . Cl2 + NH3 NH2Cl + HCl Cl2 Cl2 + + NH2Cl NHCl2 NHCl2 NCl3 + + HCl HCl

ataque alcalino a lignina da madeira da torre, com o aparecimento da celulose na sua forma fibrosa. Dixido de carbono A absoro do dixido de carbono em gua de refrigerao comum em torres localizadas junto a chamins de caldeiras e de incineradores de lixo ou, a instalaes de gelo seco com vazamentos. O dixido de carbono solvel em gua formando cido carbnico, com o conseqente decrscimo no valor de pH, que atinge valores em torno de 4,0 e interferem nos tratamentos com: Cromatos: passando o cromato para dicromato que no oferece os mesmos resultados como inibidor catdico. sal de zinco: evitando a formao de Zn(OH)2 na rea catdica, quando o zinco utilizado como inibidor catdico. nitrito: reduzindo o nitrito a amnia ou xido de nitrognio quando o produto utilizado como inibidor andico. 2 NO2- + 2 H+ NO + NO2 + H2O

revertendo os polifosfatos e ortofosfatos, que alm de no ser inibidor de corroso, possibilita sua precipitao como borra de fosfato. desdobrando os esteres de fosfatos em cido fosfrico e o poli-lcool que lhes deu origem. Poluentes slidos Poeira de Usinas Siderrgicas Esta poeira constituda essencialmente de xido de ferro, slica, cal e provm das chamins dos fornos de reduo de minrios. Este p absorvido pela gua na torre e pode ocorrer: formao de grandes quantidades de depsitos em trocadores de calor. Poeira de Industria de Cimento Esta poeira constituda essencialmente de xido de clcio e dixido de carbono. CaCO3 CaO + CO3 Este p absorvido nas torres de resfriamento e pode ocorrer: formao de grande quantidade de depsitos de carbonato de clcio, devido a reao: CaO + CO2 CaCO3 aumento no valor de pH da gua, necessitando muitas vezes a adio de cido para prevenir incrustaes, pela forma de hidrxido de clcio. CaO + H2O Ca(OH)2 xido de alumnio O uso de alumina (Al2O3) como matria prima, na reduo eletroltica, a fim de se obter alumnio metlico, pode contaminar a gua da torre e interferir em alguns tratamentos. Tratamento base de polifosfatos so totalmente incompatveis com a presena de alumina, porquanto ele precipita instantaneamente fosfato de alumnio gelatinoso em todo o sistema. Poeira de tinta Poeira de tinta procedente de cabines de pintura, contm leos, resinas, solventes, plastificantes, cargas, corantes e secantes e podem ser absorvidos pela gua das torres de refrigerao quando instaladas prximas a estes equipamentos. Fouling `` pode acontecer proveniente da aglutinao destes ingredientes com produtos de corroso e slidos em suspenso no sistema. Quando o sistema tratado em meio alcalino e as tintas contm leos saponificveis, haver produo de sabo com formao de grande quantidade de espuma. Poeiras orgnicas de fbrica de cervejas Neste caso, a instalao de torres de refrigerao prximas a depsitos de cereais, tem como conseqncia a absoro pela gua da torre de poeira de arroz, cevada, centeio etc. , que servindo de nutrientes para bactrias formadora de limo, ocasionando um pesado fouling `` onde h uma predominncia sensvel de matria orgnica.

Poeira de lixadeiras de placas com acabamento plstico A poeira destas lixadeiras contm celulose e uria-formaldedo. A absoro deste material pela gua da torre, provoca a formao de flocos na gua de refrigerao, produzindo extensivamente pilhas de aerao diferencial em todo o sistema. 2.2.4. Corroso Corroso a deteriorao de um metal por ao qumica ou eletroqumica do meio ambiente. Para que isto acontea, h necessidade que se estabelea uma diferena de potencial entre diferentes reas do metal. Na regio denominada nodo, o metal entra em soluo na forma de ons: M0 Mn + + n e e= eltrons Os eltrons liberados dirigem-se para o ctodo, onde so usados para reduo de outros ons, existentes no meio ou no eletrlito. O metal ficar ento carregado negativamente e a soluo carregada positivamente. Os ons eletropositivos (ctions) na soluo se dirigem para a rea catdica, onde sero reduzidos pelos eltrons que ali se desprendem: HOH H+ + OH2 H+ + 2e H2

Os ons eletronegativos ou nions se dirigem para a rea andica, onde se acham os ons metlicos em soluo. Exemplo: Fe2+ + 2 OHFe(OH)2 Um grande nmero de reaes ser possvel tanto no ctodo como no nodo. No ctodo as principais so: a) Reduo do H+ em meio neutro no aerado 2 HOH + 2 e H2 + 2 OHb) Meio neutro aerado HOH + 2 e + O2 2OH-

c) Meio cido no aerado 2 H+ + 2 e H2 d) Meio cido aerado 2 H+ + O 2 + HOH

No caso a o hidrognio depositado no ctodo por fenmeno de sobre voltagem polariza a pilha, pela formao de uma barreira, isto , impede o contato do material metlico com o meio ambiente corrosivo. Como para existir corroso necessrio que exista uma rea catdica, outra rea andica e um eletrlito para dar passagem a corrente eltrica, e na falta de um deles a corroso cessa, a formao da barreira de hidrognio na rea catdica impede que a corroso prossiga.

No caso b, o oxignio existente na soluo se difunde para a rea catdica e vai reagir com a gua e os eltrons impedindo a formao de barreira de hidrognio, continuando ento a rea catdica limpa. Neste caso, diz-se que o oxignio despolarizou a rea catdica. No caso c, a grande quantidade de hidrognio atmico no ctodo faz baixar sobrevoltagem do hidrognio, facilitando a sua libertao como hidrognio molecular e deixando a rea catdica limpa. No caso d, as condies acima, associadas com a funo despolarizante do oxignio, facilita ainda mais a limpeza das reas catdicas. Como j foi dito anteriormente, o produto da corroso da regio andica, Fe+, se encontra com os ons hidroxilados formados no ctodo, a distncias equivalentes das duas reas, obtendo-se: M+ + OHM.OH Para o caso do ferro: Fe2+ + 2 OHFe(OH)2

O hidrxido ferroso formado que pouco solvel se oxida em contato com o oxignio do eletrlito, formando: 2 Fe(OH)2 + HOH + O2 2 Fe(OH)3 2 Fe(OH)3 2 HOH 2(FeO.OH) ou Fe2O3. H2O

precipitado alaranjado ou castanho avermelhado. O xido de ferro hidratado existe sob duas formas alfa Fe2O3 (hematita) e gama Fe3O4 (magnetita). Em meios deficientes em oxignio tem-se: 3 Fe(OH)2 Fe3O4 + 2 H2O + H2 A magnetita formada, Fe3O4, se apresenta de duas formas: cor verde: variedade hidratada cor preta: variedade anidra A ferrugem dependendo da composio da atmosfera, pode estar contaminada com sulfato frrico em atmosferas de refinarias de petrleo ou siderrgicas, ou ento com cloreto frrico, em atmosferas marinhas. 2.2.4.1. Corroso Galvnica ou Metais Dissimilares A diferena de potencial entre dois metais, quando em contato em uma soluo eletroltica, pode variar de ums poucos milivolts at em casos extremos para mais de 1 volt. Este tipo de corroso chamado corroso galvnica e se apresenta sob forma de corroso localizada, com profundos pites no metal. O nodo neste tipo de pilha sofre uma corroso muito mais acentuada do que o de outros tipos de pilha. A relao entre as superfcies das reas andicas e catdicas tem influncia muito grande na intensidade da corroso. reas andicas com superfcie maior do que as catdicas esto sujeitas a corroso, mais atenuada, o inverso conduz a uma acelerao da corroso, pois aumenta-se a densidade de corrente. Metais nobres como Prata e Cobre so catdicos para ferro, em quase todos os lquidos. Metais como Zinco e Alumnio so andicos para o ferro se recentemente

polidos. Metais como estanho e chumbo que se colocam abaixo do ferro na srie de potencial manifestam ema polaridade varivel, a presena de um filme de xido no metal pode torn-los ctodo, enquanto a presena de um on complexante para eles, na gua, pode torn-los andicos. O estanho torna-se ctodo para o ferro em gua destilada quente e nodo em soluo de alguns cidos orgnicos, como ocorre em caldo de frutas. O zinco pode inverter sua polaridade para o ferro em altas temperaturas. Num mesmo metal h diversas condies que propiciam a criao de reas andicas e catdicas, dando ensejo a que se processe a corroso. 1. Diferena de potencial associada com a estrutura do metal a. Geralmente, os metais so slidos cristalizados, sendo os tomos arranjados em modelos tridimensionais. Cada gro representa um cristal, crescendo de um simples ncleo. Os pontos de contato de um cristal com outros so chamados contornos dos gros. Estes limites entre os gros podem dar origem a micro pilhas, onde eles funcionam como nodo e o gro propriamente dito como ctodo. b. A orientao e a diferena de tamanho dos gros tambm podem dar origem a diferena de potenciais. c. Tratamento trmico em regies diferentes de uma superfcie tambm pode gerar diferenas de potenciais. d. Superfcie metlica polida poder ter potencial diferente de superfcie rugosa. e. Partes deformadas tambm podem ter diferentes potenciais das partes nodeformadas. 2. Metal em solues de concentraes diferentes Quando um metal est em contato com solues de diferentes concentraes, o nodo a parte que est junto soluo mais diluda e o ctodo p a parte que junto a soluo mais concentrada. Este tipo de corroso comum entre peas justapostas e conhecida como corroso sob contato. 3. Metais em contato com solues de diferentes concentraes de oxignio dissolvido Quando um metal est imerso em uma soluo com concentraes diferentes de oxignio haver formao de uma pilha por aerao diferencial ou oxigenao diferencial. As partes em contato com a soluo menos aerada, funcionam como nodo, sendo as partes mais aeradas o ctodo. Este tipo de corroso comum nas partes sob contato e em peas de metal imersos, parcialmente, em solues. A corroso se processa na linha d` gua, justamente na parte imersa. 4. Aquecimento diferencial Quando um metal est em contato com uma soluo diferentes temperaturas, h o aparecimento de uma diferena de potencial entre a parte em contato com a soluo mais quente, que funciona como nodo e a que est em contato com a soluo mais fria que passa a funcionar como ctodo. 2.2.4.2. Formas de Corroso

Dos vrios tipos em a corroso se apresenta, vamos apresentar os principais: a. Ataque Uniforme Quando o nmero de reas catdicas e andicas muito grande e as superfcies das reas andicas so maiores do que as da catdica, aparece um tipo de corroso uniforme distribudo em toda a superfcie metlica, onde no h fundamentais diferenas na profundidade entre os vrios pontos corrodos. O ataque uniforme referido em mdd`` - miligramas de material perdido por decmetro quadrado de rea, espao de um dia ou por ipy`` polegadas de penetrao por ano. Este tipo de ataque , normalmente, encontrado em solues cidas ou fortemente alcalinas. b. Ataque por Pite uma forma de ataque localizado, onde a profundidade de penetrao ao menos igual ao dimetro da rea corroda. Este tipo de ataque resulta na perfurao de canos e recipientes, mesmo quando a taxa de corroso total pequena. H duas formas de pite: a. alveolar b. puntiforme A profundidade do pite expressa em fator pite, que a proporo de maior profundidade de penetrao para a profundidade mdia, em funo da perda de peso. Quando o fator pite a unidade, o tipo de corroso uniforme. O pite mais intenso quando as reas andicas so pequenas em relao s catdicas. A proporo do ataque para pequenas reas catdicas funo da condutividade da soluo e da polarizao catdica ou andica. Em reas fracamente condutoras, o ctodo efetivo est localizado em reas imediatamente juntas ao pite, em guas altamente condutoras, como a gua do mar, a reao catdica pode ocorrer a distncias considerveis, ficando deste modo distante do pite. Quando os produtos da corroso do ferro formam em canos deste material massas botrioides, denominamos de tubrculos e o fenmeno, de tuberculao. Estes tubrculos, normalmente esto associados ao pite e cobrem as reas andicas onde se processa o ataque localizado. Sua constituio qumica principalmente, xido de ferro hidratado, com possveis misturas de carbonato de clcio e magnetita. Normalmente acontece em guas moles com alto teor de bicarbonatos. A ausncia do oxignio sob o tubrculo pode fornecer condies para o aparecimento de bactrias anaerbicas, tipo redutora de sulfato ou bactria ferro, propiciando um novo tipo de corroso localizada. Os tubrculos reduzem o fluxo da corrente da gua no encanamento, at a obstruo total. Entre metais em contato, em virtude do difcil acesso do eltron nas reas existentes entre eles, h possibilidade de se criar condies para ataque localizado. O ataque do tipo de pilhas de concentrao diferencial, ou pilhas de aerao diferencial. Este tipo de corroso pode surgir entre metais iguais, diferentes ou mesmo entre metais ou no metais.

As crostas ou depsitos porosos propiciam, quando em contato com metais, a formao de pilhas por aerao ou concentrao diferencial. o caso dos depsitos inorgnicos ou de limo, superfcies metlicas de sistemas de refrigerao, onde por baixo deles se criam reas andicas com reas de ataque localizado. A intensidade da corroso funo da superfcie destas reas, contato com as reas catdicas. c. Corroso por Tenso Fraturante O desenvolvimento de fraturas propiciando falhas dos componentes metlicos, aparece em determinadas ligas. Neste tipo de corroso, a quantidade de material perdido muito pequena em relao a outros. Estas fraturas podem ser do tipo intergranular , transgranular ou ainda uma mistura dos dois. Numa rede cristalina, os limites entre os cristais ou gros, funcionam como nodo e o cristal ou gro propriamente dito funciona como ctodo. Sendo as reas catdicas muito maiores do que as andicas, os limites se correm com bastante intensidade. Este tipo de corroso encontrado, principalmente em alguns aos inoxidveis quando aquecidos a temperaturas de 400 a 9000C e colocados em meios corrosivos e em ligas de alumnio, cobre e mangans. A fragilidade custica um tipo de corroso intercristalina. d. Dezincificao uma forma comum de ataque nas ligas de Cu-Zn de diversos tipos. Aparece quando, o metal se acha em contato com gua do mar ou guas moles contendo dixido de carbono. Como conseqncia do ataque o material se converte em uma massa porosa de cobre, bastante quebradia e com pouca resistncia mecnica. Um indcio do ataque a mudana de cor do amarelo que caracteriza as ligas de Cu-Zn, para o vermelho do cobre puro. H dois tipos de ataque: sob a forma de alvolos, onde a rea afetada diminuta, porm a penetrao violenta , podendo atingir at 100 a 200 ipy. comum, quando se usa gua do mar, e pode perfurar o tubo. O tipo uniforme ou de camada comum em guas cidas, e pode levar os tubos a se despedaar pelo aumento da presso. e. Corroso Graftica O ferro fundido cinzento, contendo grafite esferoidal, est sujeito a um ataque conhecido como grafitizao, quando imerso em guas ligeiramente cidas, como algumas guas moles, guas salobras e salmouras. O ferro sofre corroso, deixando um resduo de grafite e xido de ferro, que mole, poroso e de pouca resistncia mecnica. Estas partes grafitizadas so facilmente cortadas com faca e riscam o papel. Pode ser prevenida pela adio de pequenas quantidades de Ni-Cr-Cu e Mo, que reduzem o tamanho e a quantidade de grafite esferoidal. Ocorre em bombas centrfugas, tanto na carcassa, quanto no rotor. Pode ocorrer em presena de bactrias redutoras de sulfato cuja ferrita do ferro fundido atacada pelo H2S formado.

2.2.4.3. Cavitao Cavitao a formao e o colapso de bolhas no interior de um fludo. A formao de bolhas motivada pela queda de presso local a nveis mais baixos do que o da presso do vapor na temperatura das condies existentes. A presso de vapor da gua a temperatura de 250C de 23,8 nm de mercrio. Como decorrncia, pequenos ncleos de vapor em suspenso na gua se agigantam e formam grandes bolhas ou cavidades de vapor, entrando ento a gua em ebulio. Nos motores Diesel as zonas de baixa presso so as de estrangulamento com alta velocidade, passagem da gua de uma cmara a outra, por pequenos orifcios. Quando a gua passa repentinamente para zonas de presses mais, estas bolhas entram violentamente em colapso, sobre reas limitadas da superfcie (exemplo: camisas dos cilindros) com presses de choque que atingem a centenas de atmosferas, provocando nestas reas avarias acentuadas. Como este ciclo de cavitao repetido milhares de vezes, os metais de baixa resistncia como o ferro fundido, do ensejo a que as avarias se aprofundem em forma de pite, lembrando um favo de mel. O problema da cavitao em motores Diesel tem se agravado recentemente com a necessidade de produzir motores de maior potncia, porm com tamanho reduzido, menor peso e alta velocidade de circulao de gua menores e com interligao mais reduzidas. a. Efeito da Cavitao Em funo do bombardeio das bolhas em colapso, os produtos da corroso que funcionam como barreira contra a difuso do oxignio nas reas catdicas, so removidos, propiciando uma corroso qumica ou eletroqumica tanto mais sria quanto pior for o meio ambiente, conjugada ao problema da cavitao, o que vem agrav-lo sobremodo. b. Mecanismo da Cavitao Ao par das vrias teorias que procuram explicar o fenmeno, mecnica, mecnicaquImica, eletroqumica e termoeltrica, o mais lgico seria dizer que cavitao um fenmeno inicialmente mecnico e que pelo seu desenvolvimento d ensejo a que fenmenos qumicos e eletroqumicos a ele se junte acelerando e aprofundando o problema. c. Proteo contra Cavitao a) Evitar no desenho do equipamento zonas que proporcionem quedas de presso, sees de turbulncia e vibraes de partes crticas. b) Introduzir ar comprimido no escoamento a fim de absorver ondas de presso no colapso das bolhas. c) Emprego de materiais bastante dcteis e com resistncia a fadiga. Ex: ao inox18Cr/ 8Ni Bronzes alumnio Stelite Ligas de Co-Cr F C Tungstnio e Titnios. d) Emprego de inibidores de corroso, preferentemente cromatos em concentraes acima de 3000 ppm em CrO42-. e) A diminuio da velocidade de circulao da gua, conduz a uma diminuio na queda da presso nas zonas de estrangulamento e consequentemente uma menor quantidade de bolhas formadas por ebulio.

2.2.4.3. Corroso por Turbulncia ou Ataque por Impingimento Em fluxos turbulentos, lquidos arrastando consigo bolhas de ar, podem impingir sobre superfcies metlicas retirando filmes de proteo e impedindo a formao de filmes restauradores. O ataque por impingimento produz pites de contornos arredondados, livres de produtos de corroso e com aspecto de ferradura. O impingimento se diferencia da cavitao porque suas bolhas de ar, ao contrrio das bolhas de cavitao que so de vapor dgua. A poluio da gua, principalmente, com amnia e sulfeto de hidrognio acelera o fenmeno. Cobre e suas ligas esto sujeitos ao impingimento. 2.2.4.5. Eroso O ataque por fluxo de gua em alta velocidade, contendo grande nmero de partculas slidas em suspenso, provoca um desgaste na superfcie agredida, proporcional velocidade do fluxo, dureza das partculas em suspenso e s condies do meio ambiente. Naturalmente, em um meio cido, o problema da corroso qumica concorre para acelerar a destruio da superfcie metlica agredida. Um tpico exemplo so os rotores e carcassas das bombas usadas para proceder uma limpeza qumica num sistema de refrigerao. 2.2.4.6. Fatores que Influenciam a Taxa de Corroso a) pH Quando o pH se encontra entre 4 e 10, ele no influi na corroso. Nestes limites a corroso funo da difuso do oxignio para a superfcie metlica e, uma soluo alcalina, saturada de xido ferroso hidratado de pH 9,5 est sempre em contato com toda superfcie. Nas regies cidas onde o pH < 4, a camada de xido ferroso hidratado solvel, caindo, consequentemente, o pH da superfcie que era 9,5 e ficando o ferro em contato com o meio ambiente. Nestas condies, o aumento da taxa de corroso a soma do maior desprendimento de hidrognio e da despolarizao pelo oxignio. Quando o pH > 10, o pH da superfcie metlica aumenta. Nestas condies, a taxa de corroso diminui, porque o ferro se torna passivo em meio alcalino, mesmo em presena de oxignio. O potencial do ferro que tinha um valor tivo de 0,4 a 0,5 volts quando o pH era < 10 passa para valor nobre de +0,1 volt em soluo de NaOH, com o conseqente decrscimo na taxa de corroso. Se a alcalinidade continuar aumentando at chegar a uma soluo 16N de NaOH, a passividade destruda, voltando o potencial a um valor ativo de 0,86 volt. Nestas condies, o ferro se corri com a formao de ferroato de sdio solvel. b. Temperatura O efeito da temperatura na corroso bilateral, tanto pode aceler-la como retardla. No primeiro caso a acelerao devido diminuio da polarizao e sobretenso, aumento da condutividade eletroltica e aumento da difuso dos ons. No segundo caso, o retardamento devido diminuio da solubilidade do oxignio, desde que o mesmo possa ser livremente expelido quando a temperatura ultrapassar a de ebulio. At a temperatura de 800C, a taxa de corroso pelo oxignio, dobra para cada 300C de aumento na temperatura. Em sistemas fechados,

no podendo o oxignio escapar para a atmosfera, quando a temperatura ultrapassar o ponto ebulio, a taxa de corroso continua subindo, at ele ser totalmente consumido. c. Oxignio Dissolvido Na temperatura ordinria, em guas neutras ou nas suas imediaes, necessrio que haja oxignio dissolvido para haver corroso no ferro. Em guas saturadas de ar, a taxa inicial de corroso pode atingir 100mdd. Aps alguns dias, a tendncia dessa taxa diminuir, em conseqncia da formao de uma pelcula de xido de ferro, ferrugem, na superfcie metlica, que funciona como barreira contra a difuso do oxignio. Nestas condies a taxa poder baixar para 10 a 25 mdd, desde que a velocidade da gua no seja suficientemente alta, o que acarretaria a remoo desta barreira de ferrugem, conduzindo-as regies de velocidade mais baixa. Na temperatura ambiente, em guas desaeradas, isto , isenta de oxignio, a taxa de corroso desprezvel. O aumento da concentrao de oxignio, at chegar a um ponto crtico, acelera a taxa de corroso. A partir deste ponto a taxa volta outra vez a cair, at atingir valores desprezveis. No primeiro aso, isto , at atingir o ponto, o oxignio age como despolarizador das reas catdicas, removendo o hidrognio que servia como barreira. 2 H + O2 = H2O No segundo caso, quando as concentraes de oxignio ultrapassam ponto crtico, ele age como passivador. O potencial passa ento de um valor ativo de 0,5 volts para um valor nobre de +0,4 volts. A concentrao crtica do oxignio em gua destilada de 12 ppm. Este ponto crtico aumenta com o aumento da concentrao de sais dissolvidos e da temperatura, e diminui com o aumento da velocidade e do pH, at prximo de 12. d. Sais Dissolvidos Os sais dissolvidos tem tambm efeito bilateral na taxa de corroso, acelerando-a ou retardando-a. Eles aceleram a corroso por: ao despolarizante, quebra do filme por difuso na sua pelcula e aumento da condutividade do eletrlito. Eles retardaram a corroso por: precipitao de produtos coloidais, diminuio da solubilidade do oxignio e ao inibidora e passivadora. e. Cloreto de Sdio A taxa de corroso aumenta, em gua saturada de ar e a temperatura ambiente at atingir uma concentrao de 3% de NaCl, em seguida diminui at as solues saturadas de 26% de NaCl. O decrscimo da taxa de corroso para concentraes elevadas de NaCl explicada pela diminuio de solubilidade de oxignio. O aumento inicial da corroso, at a concentrao de 3% de NaCl, apesar da solubilidade do oxignio comear a cair com pequenas concentraes salinas, explicado pela mudana na natureza da proteo. Nas guas com baixa condutividade, (poucos sais dissolvidos), os metais nela imersos possuem reas catdicas e andicas localizadas prximas umas das outras. Em conseqncia os ons OH- formados no ctodo

O2

+

H2

+

2e

=

2 OH + 2e

esto sempre juntos aos ons Fe2+ formados no nodo Fe Fe++ resultando um filme de hidrxido ferroso junto a superfcie metlica. Fe++ + 2 OH Fe(OH)2

Este filme ir funcionar como barreira contra a difuso do oxignio nas reas catdicas. Em solues de condutividade alta, nodos e Ctodos adicionais podem agitar mesmo que estejam situados em distncias maiores, em vista da facilidade de transporte da corrente de eltrons que se forma. As hidroxlas formadas no ctodo e os ons Fe2+ no nodo se difundem na soluo e vo se precipitar longe do local onde se processa a corroso, no dando por isto ao protetora. Quando as concentraes de NaCl ultrapassam de 3% o decrscimo de xignio to grande que se sobrepe ao fenmeno da barreira na difuso do oxignio diminuindo ento a taxa de corroso. f. Sais cidos Sais de cidos fortes e bases fracas se hidrolizam e formam solues cidas, acarretando corroso com desprendimento de hidrognio. Entre estes sais, citam-se: MgCl2 (Cloreto de Magnsio), AlCl3 (Cloreto de Alumnio), NiSO4 (Sulfato de Nquel), FeCl2 (Cloreto Ferroso), FeCl3 (Cloreto Frrico), NH4Cl (Cloreto de Amnia). As reaes que se passam so as seguintes: MgCl2 + 2 H2O Mg(OH)2 + 2 HCl Mg++ Fe + + 2 H2O 2 H+ Mg(OH)2 Fe++ + H2 + + 3 HCl 3 H+ + 2 H+

AlCl3 + 3 H2O Al+++ + 3 H2O

Al(OH)3 Al(OH)3

g. Sais Bsicos Sais de base forte e cido quando se hidrolizam formam soluces com pH > 10 agindo como inibidores de corroso, passivando o ferro mesmo em presena de oxignio. Entre estes sais citam-se Na2PO4 (fosfato trissdico), Na2B4O7 (borax), Na2CO3 (carbonato de sdio), Na2SiO3 (silicato de sdio). A reao de hidrlise : Na2CO3 + 2 H2O 2 NaOH + CO2 + H2O CO32+ 2 H2O H 2O + CO2 + 2 OH-

Os fosfatos e silicatos alm da passivao por elevao do pH, podem formar filmes de fosfatos ferrosos ou frricos e silicatos ferrosos ou frricos que se depositam como uma barreira nas reas andicas.

h. Sais Oxidantes Estes sais so do tipo despolarizante e portanto corrosivos, como FeCl3 CuCl2 HgCl2 NaCl, ou ento do tipo passivadores , que so bons inibidores, tais como: Na2CrO4 (cromato de sdio), NaNO2 (nitrito de sdio), KmnO4 (permanganato de potssio), K2MoO4 (molibidato de potssio), Na2NO4 (tungstato de sdio) e NaToO4 (tecnatato de sdio). i. Sais de Clcio e Magnsio Estes sais quando dissolvidos em gua formam um tipo de gua chamada dura. Quando a totalidade deles se acha na forma de bicarbonatos, a dureza denominada temporria, porque pela ao do calor eles se precipitam na forma de carbonatos de clcio ou magnsio, vai agir como uma barreira: Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 Mg(HCO3)2 MgCO3 + H2O + CO2

A ao protetora do carbonato de clcio limitada pelo uso de seqestrantes, tais como EDTA, polifosfatos e gluconatos, que os mantm soluo pela formao de quelatos. Este tipo de proteo tambm no resiste difuso de ons Cl- quando em quantidades apreciveis, rompendo a sua pelcula e ocasionando pilhas de ao local. Os sais de clcio e magnsio, podem ser precipitados tambm na forma de sulfatos a fosfatados, o que impedir uma proteo pelos mtodos modernos em que so empregados inibidores de ao andica e catdica conjugados. 2.2.4.7. Passividade H duas definies para passividade, segundo Uhlig: 1) Um metal ou liga composta de metais ativos na tabela de potenciais considerado passivo quando seu comportamento eletroqumico semelhante ao de um metal menos ativo ou nobre. 2) Um metal ou liga deste metal, considerado passivo quando resiste satisfatoriamente a um meio ambiente em que, termodinamicamente haja um decrcimo acentuado de energia livre, associado com sua passagem do estado metlico para os apropriados produtos de corroso. Passivos pela definio 2 temos chumbo imerso em cido sulfrico, o magnsio em gua, o ferro em decapagem cida com inibidores, zinco ou alumnio em silicato de sdio e prata em cido clordrico, baseando-se na reduzida taxa de corroso, apesar da alta da alta tendncia a corroso que eles possuem. Entre os metais que seguem a definio a), citamos cromo, nquel, molibdnio, titnio, zircnio, ao inoxidvel, monel (70% Ni 30% Cu) e outros metais e ligas que so passivos no ar. Tambm se inclue metais que se tornam passivos em solues passivadoras, tal como, ferro em soluo de cromato. O ferro imerso em HNO3 concentrado se oxida com formao de uma pelcula de Fe2O3 altamente passivadora. Seu potencial passa a ter um valor mais nobre e sua resistncia corroso se acentua em meio ambiente onde ele seria atacado rapidamente.

O ferro puro perde facilmente esta passivao, porm em ligas com 12% de cromo, pode mant-la de forma permanente. A passividade poder ser destruda por substncias redutoras, por reduo catdica pelos ons halogenados, principalmente os cloretos. Metais ou ligas, como cromo, alumnio ou ao inoxidvel, tm sua passividade destruda pelos ons cloretos em pontos ou reas localizadas. O on cloreto penetra na camada de xido e a dispersa sob forma coloidal, aumentando sua permeabilidade. Metais anfteros como zinco e alumnio perdem sua passividade em solues alcalinas, pois a pelcula de passivao (Al2O3, 2 NO3) solvel em lcalis. 2.2.4.7. Teoria da Passividade H dois pontos de vista sobre a natureza do filme passivo. O primeiro admite que a passividade seja provocada por um filme tipo barreira de xido na superfcie metlica, ou por um estado oxidado na superfcie, que impede o contato entre o metal e o meio corrosivo. Essa a teoria do filme de xido. H uma discordncia sobre se o filme necessariamente de xido. O xido deve ser proveniente da ao dos agentes oxidantes e passivadores, como os cromatos, nitritos e molibdatos. Outros autores admitem hiptese de haver uma passivao por causa do oxignio, ou ons ou molculas absorvidas na superfcie metlica. 2.2.5. Proteo contra Corroso a) Remoo oxignio da gua b) Uso de inibidores de corroso c) Proteo catdica a) Remoo do oxignio da gua A remoo do oxignio de uma gua poder ser feita por desaerao mecnica vcuo ou por desaerao qumica por agentes redutores. a.1) Desaerao Mecnica Os gases de uma gua fria podero ser removidos, fazendo esta gua passar em desaeradores vcuo, onde se aplica uma presso negativa, correspondente a presso de ebulio da gua na temperatura desejada. Os gases incluindo oxignio, so retirados juntamente com o vapor, pela parte superior do equipamento. a.2) Desaerao Qumica feita utilizando-se com agentes redutores o sulfito de sdio ou a hdrazina, conforme as reaes abaixo: Na2SO3 N2H4 + + O2 O2 N2 Na2SO4 + 2 H2O

Sendo estas reaes muito lentas quando a gua se encontra na temperatura ambiente, utiliza-se catalisadores com a finalidade de acelerar a reao e torn-la completa. Somente sistemas de refrigerao com recirculao fechadas, teria uma condio econmica de utilizar tal procedimento.

b) Uso de Inibidores de Corroso Os inibidores de corroso so produtos qumicos que reagem quimicamente com o metal ou se adsorvem nas suas superfcies, prevenindo o processo corrosivo. Os inibidores podem ser classificados como andicos, catdicos ou misturados. Os inibidores andicos atuam sobre as reas andicas e so divididos em oxidantes e no oxidantes. Entre os oxidantes temos os cromatos, os nitritos e os molibdatos. Entre os inibidores andicos no oxidantes temos os hidrxidos, carbonatos, silicatos, benzoatos, boratos e ortofosfatos alcalinos. So classificados como inibidores catdicos o hidrxido de zinco, os polifosfatos, os fosfonatos orgnicos e os steres de fosfatos. b.1) Inibidores Andicos - Proteo com Cromatos O cromato protege diretamente a rea andica pela formao de uma mistura de xidos protetores com espessura calculada em 50 0, base de xido de ferro cbico e xido crmico. O filme que inicialmente se sobre a rea andica, se estende posteriormente sobre todas as reas. Quando utilizado em concentraes abaixo da crtica, estes filmes so vulnerveis a ons, tais como os cloretos, aparecendo ento uma corroso localizada do tipo puntiforme. Para uma proteo adequada, os valores de pH da soluo devero ser ajustados para maior ou igual a 7,5. Na maioria dos sistemas, as concentraes necessrias para uma proteo eficaz, devero estar acima de 200ppm em CrO42-. Nos sistemas fechados, onde existem metais com diferena de potencial elevado, estas concentraes podero atingir 2.000ppm em CrO42- e nos casos particulares de sistemas sujeitos a corrosocavitao, estas concentraes devero estar acima de 3.000ppm em CrO42-. Cromato considerado o mais eficiente inibidor de corroso para ao carbonato, ferro fundido e ao inoxidvel. Sua toxidez ao homem, e aos peixes tem restringido sua utilizao em sistemas abertos com recirculao, onde h necessidade de purgas. - Proteo com Nitrito O nitrito um inibidor andico do tipo oxidante, bastante eficiente para o ferro. Seu principal mecanismo de proteo a formao de xido de ferro cbico na rea andica, onde comea sua ao protetora. Tal como cromato, quando sua concentrao est abaixo da crtica, pode favorecer uma corroso localizada do tipo puntiforme. Ao contrrio da maioria dos inibidores, ele eficiente mesmo quando o metal apresenta produtos de corroso, favorecendo o tratamento dos sistemas que no foram previamente limpos. Em guas contendo baixas concentraes de cloretos, 50ppm de nitrito protege o ao carbono. Alm do ao carbono, nitrito protege ligas de estanho, monel e alumnio e at certa proporo, o cobre. O nitrito no protege o zinco e os lates. - Molibdatos Os molibdatos tais como o cromato e o nitrito tm ao protetora acentuada ao ferro, comeando seu mecanismo na rea andica. O filme formado na rea andica

uma mistura de xido de ferro cbico e xido de molibdnio. Seu elevado preo tem restringido seu uso como inibidor de corroso. - Silicato de Sdio Os silicatos so inibidores andicos do tipo no oxidante, utilizado em sistemas sem recirculao, com a finalidade de proteger ferro, cobre, alumnio e zinco, principalmente em temperaturas altas. Os silicatos so produtos complexos com frmula geral Na2On(SiO2) onde n a relao molar entre a slica e o xido de sdio. Em guas com valor de pH acima de 6, n dever ser 3,3 e nas guas mais cidas n dever ser igual a 2. Seu provvel mecanismo de proteo a formao de ons complexos carregados negativamente, que so adsorvidos nas reas andicas. Sua utilizao como inibidor dever ser feita com os devidos cuidados, a fim de evitar que se torne um agente incrustante de slica. A dosagem inicial de proteo dever ser da ordem de 15ppm e aps o filme formado, decresc-la para 5ppm. A adio de 2ppm de polimetafosfato no tratamento, evita a interferncia de clcio e magnsio. A mistura silicato-polimetafosfato extremamente eficiente contra tuberculao em sistemas de distribuio de gua e evita problemas de guas vermelhas em sistemas de gua quente. - Brax O brax considerado maioria dos pesquisadores como agente tamponador de pH, principalmenet nas formulaes com nitrito. Alguns pesquisadores entretanto, afirmam que o brax um inibidor andico eficiente para o ferro e o zinco. O filme protetivo formado no ferro pelo brax, tem como composio xido cbico de ferro com a frmula Fe3O4.Fe2O3. - Polifosfatos Os polifosfatos so produtos de desidratao dos fosfatos mono e dissdico, peal ao do calor. Os mais simples so os tripolifosfatos utilizados como agentes dispersantes e em menor intensidade como inibidores de corroso, obtidos pela desidratao de duas molculas de fosfato dissdico e uma molcula de fosfato monossdico. 2 Na2HPO4 + NaH2PO4 Na5P3O10 + 2 H2O Os fosfatos vtreos mais eficazes como inibidores de corroso e agentes dispersante, so obtidos pela desidratao de n molculas de fosfato monossdico. n NaH2PO4 (NaPO3)n + n H2O Entre estes ltimos produtos, os mais conhecidos so aqueles onde n igual a 3, 4 e 6, trimeta, quadrameta e hexametafosfatos. Obs: Nesta pgina tem uma figura. Os polmeros de peso molecular mais elevado so produtos de desidratao de duas de molculas de fosfato dissdico e n molculas de fosfato monossdico. Polmeros com vinte e uma molculas so utilizados com grande eficincia como inibidores de corroso e agentes de superfcie, tendo uma estabilidade hidroltica superior aos outros polmeros

Obs: tem uma figura nesta pgina. Os polmeros formam com os sais de clcio e zinco existentes ou colocados na gua, partculas coloidais compolexas carregadas positivamente. Estas partculas migram para os migram para os micro ctodos, onde estabelecem um filme auto retardante do processo corrosivo, porquanto decrescem o potencial catdico e restringem o suprimento e oxignio para a superfcie. Estes filmes protetores so muitos pouco solveis e depois de formados so estveis a variaes de pH entre 5 e 9. Os polifosfatos quando utilizados como agentes anti-incrustantes so eficazes nas concentraes de 2 e 3ppm em PO43-, entretanto como inibidores de corroso, as concentraes necessrias esto acima de 10ppm em PO43- e podero ir em certos casos a at 330ppm em PO43-. Nos tratamentos no cromatos em sistemas com elevadas temperaturas de potencial, as concentraes indicadas esto em torno de 10ppm em PO43-, a fim de evitar problemas de reverso e suas conseqncias. O produto no protege adequadamente sistemas onde utilizada gua abrandada, salvo se uma determinada quantidade de ons zinco e clcio for adicionada. Ferro dissolvido em baixas concentraes na gua, abaixa de 1ppm, benefcio a proteo porquanto entra na formao de polifosfatos complexo protetor. Concentraes elevadas de ferro entretanto interferem no tratamento porquanto retira os polifosfatos da soluo protetora para transform-lo num complexo solvel de ferro, sem efeito protetor. A reverso de polifosfatos para ortofosfatos so os principais problemas existentes na utilizao destes inibidores, porquanto possibilitam o aparecimento de grandes massas de fosfato de clcio nos equipamentos. A reverso dos polifosfatos para ortofosfatos funo da associao de um ou mais dos diferentes fatores apresentados: oscilaes nos valores de pH fora da faixa 6 a 7, temperaturas de pelculas acima de 400c, presena elevada de dureza, presena de on alumnio, tempo de residncia elevado do produto no sistema, presena de matria orgnica e ciclo de concentrao alto. - Polifosfanatos Os cidos polifosfnicos e seus sais so largamente utilizados como inibidores de corroso catdicos e agentes anti-incrustantes e dispersantes. Ao contrrio dos polifosfatos eles possuem uma estabilidade hidroltica elevada mesmo em solues cidas e alcalinas, temperaturas de at 2700c, tempo de residncia elevado e dureza alta. Os mais utilizados so o AMP, cido trimetil fosfnico e o HDEP, cido difosfnico do hidroxi-etano, cujas frmulas so: Obs: Tem uma figura nesta pgina. Estes produtos tem seu mecanismo de proteo idntico aos polifosfatos, formando um polifosfanato de clcio, ferro ou zinco fortemente positivo que so atrados para os micro-ctodos, retardando deste modo o processo corrosivo. Os cidos polifosfnicos trabalham em baixas concentraes de produtos ativos, como inibidores de corroso e extremamente baixas como agente anti-incrustante. As concentraes utilizadas como inibidores no devero ultrapassar de 30 ppm de produto ativo, porquanto acima delas, entram numa zona de turbidez com precipitao macia de fosfonato de clcio, magnsio e ferro, extremamente aderente e incrustante.

Quando as suas concentraes atingem a valores estequiomtricos, eles saem da zona de turbidez para a zona de sequestrao. Cuidados especiais devero ser tomados, quando se utiliza o AMP onde programas de clorao so feitos, com a finalidade de controlar os microrganismos. Nestes casos o produto poder se reverter na taxa de at 50%. O possvel bloqueio de sua molcula utilizando o on zinco, na verdade no evita sua degradao pelo cloro. Quando se utiliza programas de clorao, o uso do HEDP apesar de mais caro, bastante vantajoso, porquanto sua taxa de reverso inespressiva. No incio dos tratamentos utilizando polifosfanatos, sua concentrao ativa poder atingir 50ppm pelo espao de uma semana, a fim de formar um filme de foafanato de clcio, ferro e zinco extremamente aderente e protetor, porm no isolante de calor. Aps oito(8) dias as concentraes para 10 a12ppm em PO43-, com a finalidade de manter o filme protetor formado, evitar incrustaes e dispersar xido de ferro presente na soluo. - Esteres de fosfatos Estes produtos so formados pela esterificao dos poliois com cido fosfrico. Eles fazem parte dos programas de tratamentos alcalinos. Seu mecanismo de proteo idntico aos dos polifosfatos e polifosfanatos, um desdobramento da sua molcula acontece, com o aparecimento de cido fosfrico e do poliol utilizado. Inibidores Especficos - Azois Os sais do benzotriazol, toliltriazol e mercaptobenzotriazol so inibidores especficos para o cobre e suas ligas. Seu provvel mecanismo de proteo a possvel complexao do cobrepelos azois, formando na sua superfcie por adsoro, um produto altamente protetor. Sua ao na taxa de corroso do ferro, quando associado ao cobre bastante benfica, porquanto aproxima a diferena de potencial existente entre os dois metais, propiciando uma proteo do ferro em menores concentraes de inibidores especficos. O mercaptobenzotriazol, o mais antigo dos azois utilizados, tem sido substitudo com vantagem pelo benzo e toliltriazol, apesar do custo mais elevado destes ltimos. Quando um progama de clorao utilizado no sistema, sido comprovado uma degradao acentuada no mercaptobenzotriol e aceitvel no tolil e benzotriazol. Inibidores Misturados - No estudo de tratamento de gua de refrigerao, os pesquisadores tm encontrado solues econmicas e eficazes, misturando mais de um inibidor andico ou catdico. A misture de inibidoes tem como conseqncia a obteno de um tratamento eficaz, a baixas concentraes dos inibidores utilizados e com sensvel diminuio da nucleao de pites nos metais. Entre as muitas misturas de inibidores utilizadas, temos as formulaes base de cromatos e no cromatos. Cromatos polifofatos

Esta mistura de inibidores largamente utilizada em ssistemas de refrigerao com baixas temperaturas de pelculas, onde os perigos de reverso dos polifosfatos so baixos. Os valores de pH utilizados devero oscilar entre 6 e 7, a fim de evitar reverses acima de uma taxa aceitvel, sem comprometer o tratamento. Uma reverso dos polifosfatos para ortofosfatos, ir propiciar um fortalecimento na proteo andica, porquanto somar a esta rea a ao de um inibidor andico do tipo no oxidante. Os perigos deste tratamento decorre de uma reverso descontrolada, com a possibilidade de precipitao de fosfato de clcio no protetor, por todas as reas do sistema. Estes depsitos como vistos anteriormente, do ensejo a corroso galvnica e crescimento de bactrias anaerbicas do tipo redutora de sulfato. A adio do on zinco a mistura, melhora sensivelmente a proteo , pela formaode um filme de polifosfato de zinco sobre a rea catdica, de caractersticas mais protetoras. Nos sistemas onde as temperaturas de pelculas excedem de 400c, as concentraes de polifosfatos devero ser drasticamente reduzidas, chegando a alguns casos a at 10ppm como PO43-. Cromato Zinco Quando as temperaturas de pelculas so elevadas nos sistemas a serem tratados e se pretende um tratamento extremamente eficiente, a mistura de cromatos-zinco bastante eficaz. No presente caso o cromato como j visto, funciona como inibidor andico e zinco precipita na rea catdica como hidrxido de zinco. A faixa ideal de pH para a formao de hidrxido de zinco coloidal, carregado positivamente de 6,4 a 7,4. Abaixo de 6,4 o coloide no chega a se formar e a proteo no existir. Acima de 7,4, o zinco poder se precipitar maciamente ne soluo como hidrxido de zinco, cromato de zinco ou fosfato de zinco, sem a necessria carga eltrica para ser atra do para o ctodo do metal a ser protegido. Cromato Zinco Fosfanato Quando se necessita uma proteo mais acentuada e se pretende tambm impedir o processo incrustante do sistema, a utilizao dos polifosfanatos da classe AMP e HEDP, so extremamente teis. O fosfanato-zinco precipita um filme altamente protetor na rea catdica e possibilita a reduo da concentrao do inibidor catdico, no caso o cromato, para valores em torno de 10 a 15ppm em CrO43-. As concentraes necessrias de fosfanats so da ordem de 10ppm como PO43- e zinco de 1 a 2ppm em Zn2+. Nitrito Fosfanato Zinco Azois A mistura de inibidor andico, no caso nitrito, como inibidores catdicos, fosfanatozinco, associado a inibidores especficos azois, bastante eficaz e no poluente, para proteo de sistemas onde exista ferro, ao inoxidvel, cobre e sua ligas. A proteo bastante acentuada e pode ser iniciada mesma sem a limpeza prvia do sistema. O nitrito dever ser devidamente tamponado com o brax ou benzonato, a fim de estabilizar o valor de pH da soluo em torno de 7,5.

O tratamento especfico para sistemas fechados ou sistemas abertos com retorno de pequenos tamanhos, onde os depsitos devero ser totalmente prevenidos. Polifosfatos fosfanatos Zinco Esta mistura de inibidores bastante utilizada nos tratamentos no cromatos de grandes sistemas de refrigerao. Sua ao primordialmente catdica e em pequena escala andica, em funo da presena de ortofosfatos, proveniente da reverso do polifosfato. A mistura quando utilizada corretamente protege adequadamente ao, ferro, cobre e suas ligas. As concentraes de polifosfatos e polifosfanatos devero estar em torno de 10ppm como PO43- e a de zinco como 1 e 2 ppm em Zn2+. A taxa de reverso de polifosfatos no dever exceder de 40% do polifosfato total, a fim de evitar deposies no programadas. Quando se utilizar clorao do sistema, o HEDP dever ser polifosfanato escolhido. c) Proteo Catdica usada com sucesso na proteo de sistemas de refrigerao. Consiste em aplicar uma corrente eltrica na superfcie do metal a ser protegida, a fim de transform-la numa rea catdica. Esta correntes podero ser obtidas usando-se nodos de sacrifcio, tais como barras de magnsio, zinco e alumnio colocadas junto ao metal que se deseja proteger. Estes nodos se corroem as custas do metal que se quer proteger, o uqal passar a ser ctodo. A outra maneira por corrente impressa, usando um retificador de correntes alternadas. A densidade de corrente necessria depende do metal que se quer proteger, do meio ambiente e da taxa de corroso. 2.2.6. Inibidores de incrustaes Os inibidores de incrustaes so produtos qumicos utilizados em tratamentos de gua, cuja finalidade evitar a deposio de sais minerais no sistema. Os primeiros so capazes de reagir com ctions di e trivalentes, mantendo-os em soluo sob a forma de um complexo solvel em gua. Os segundos tm uma ao de superfcie, fazendo com que suas concentraes substequiomtricas impeam que ctions di e trivalentes se precipitem, adsorvendo no ncleo de seus cristais ou destorcendo estes cristais e impedindo o seu crescimento. - Os agentes complexantes tambm chamados quelantes ou seqestrantes so utilizados em sistemas de pequeno tamanho e preferencialmente em sistemas fechados. Entre os complexantes mais utilizados em tratamento de gua temos: EDTA cido diamino-tetrassdico e seus sais de sdio, so os mais utilizados. Sua soluo a 40% de sal tetrassdico bastante empregada em tratamento de gua. Ele complexa Ca, Mg, Fe2+, Fe3+, Cu2+ e Al3+ em diferentes valores de pH, na razo de uma molcula grama do ction seqestrado. O Fe2+ seqestrado em diferentes valores de pH e o Fe3+ somente em valores de pH abaixo de 7. 40 gramas de clcio seqestrado por 380 gramas de EDTA Na4.

NTA cido ntrico triactico e seus sais de sdio, foram os primeiros seqestrantes comercializados. Seus complexos so menos estveis do que os do EDTA e a complexao do ferro s feita em valores de pH cidos. 40 gramas de Ca2+ complexado por 257 gramas de NTA NA3. CIDO GLUCNICO cido glucnico e seus sais de sdio so agentes seqestrantes de clcio, magnsio e ferro em meio fortemente alcalino, onde outro seqestrante tem ao limitada. O produto entra nas formulaes de dispersantes alcalinos, como agente decapante alcalino do ferro. Agentes de Superfcie Os agentes de superfcie so chamados agentes anti-nucleantes, agentes dispersantes ou agentes Thresholds``. Entre os dispersantes utilizados em tratamento de gua como agente antiprecipitante, temos alguns produtos j descritos, como os polifosfatos, polifosfanatos e esteres de fosfatos. Dispersantes Polmeros Os dispersantes polmeros utilizados em tratamento de gua podem ser naturais ou sintticos. Os polmeros naturais muitas vezes so qumicamente modificados, com finalidade de melhorar sua ao dispersiva. Os produtos naturais ou modificados mais utilizados em gua de refrigerao so o tanino, carboximetilcelulose e as ligninas sulfonadas. - As ligninas sulfonadas mais utilizadas so as de peso molecular entre 1.000 e 20.000, possuindo ao anti-incrustante satisfatria e trabalhando tambm como inibidores de corroso. Sua performance varia com o tipo de madeira utilizado na sua fabricao. Polmeros Sintticos Entre os polmeros sintticos mais utilizados em gua de refrigerao temos os poliacrilatos de sdio, polimeta-acrilatos de sdio, os poliacrilamidos hidrolizados, os polimaleatos e os poliestireno sulfonados. Conforme o seu peso molecular estes produtos podem ser agentes dispersantes, agentes de flotao e agentes de floculao. Os agentes dispersantes so os produtos de peso molecular baixo, na ordem de 1.000 a 8.000 e os floculantes tem peso molecular elevado, acima de 1 milho. Os poliacrilatos de sdio tem a seguintes frmulas: Obs: tem uma figura nesta pgina. Controle do Fouling`` Surfactantes, dispersantes e penetrantes, so utilizados como produtos auxiliares no controle do fouling``, agindo de uma das maneiras seguintes: Fluidizao do fouling`` para que ele se desprenda de regies crticas no sistema. Disperso do fouling`` prevenir sua redeposio. Desinfeco para eliminar a propagao de crescimento biolgico. Controle do material em suspenso com correto programa de purgas. Entre os produtos utilizados temos as aminas catinicas e os polmeros no inicos. Os ltimos so bastante utilizados, porquanto no so agentes formadores de espuma. 2.3. Sistemas Fechados com Recirculao

Nestes sistemas a disperso do calor poder ser feita num radiador ou em trocadores de calor refrigerado por um gs ou outro circuito de gua, - No havendo evaporao, o ciclo de concentrao se mantm praticamente constante. Problemas de incrustao s existir quando se utiliza gua incrustantes nos sistemas de gua super-aquecida ou nos motores diesel. O problema primordial netes sistemas o da corroso e em sistemas especficos eroso ou cavitao. 2.3.1. Sistemas de gua Gelada Nestes sistemas que podero ter volumes de guas baixos e elevados, a gua somente se perde por vazamentos em gaxetas de bombas. Problemas de incrustao neles no existem, porquanto no h temperatura necessria para provocar precipitao de dureza. Os problemas neles esto restritos a corroso e o principal tipo encontrado o provocado pela diferena de potencial dos metais utilizados. A presena de oxignio baixa, porquanto se restringe ao encontrado na gua de reposio. Problemas de microrganismo s existir quando a temperatura da gua se encontrar acima de 00c, mesmo assim com crescimento limitado. Estes sistemas podero trabalhar com temperatura positiva ou negativa. Os sistemas que trabalham com temperatura negativa, necessitam utilizar um anticongelante em concentraes necessrias para evitar o congelamento na temperatura de trabalho desejada. Os principais anti-congelantes utilizados so: cloreto de sdio, cloreto de clcio, metanol, etanol e etileno e propileno glicol. Os primeiros so solues salinas altamente corrosivas, que esto sendo paulatinamente substitudas pelos lcoois e polilcoois, muito menos corrosivos aos metais utilizados no sistemas. 2.3.2. Sistemas de gua Quente Sistemas fechados utilizando gua quente ou superaquecida so usados para calefao ou em indstrias alimentcias. A fonte calor necessrio uma caldeira do tipo fogotubular e as temperaturas de gua oscilam entre 80 e 1600C, sendo neste ltimo caso, o sistema pressurizado. Nestes equipamentos, alm dos problemas de corroso, algumas incrustaes podero ser depositadas, quando a gua de alimentao possui dureza. Ciclos de concentrao podero existir quando houver perdas de vapor e nova gua entrar no circuito para compens-la. 2.3.3. Sistemas de Motores Diesel Nos sistemas de motores diesel, os problemas so semelhantes ao sistema anterior quanto a corroso e incrustaes, agravado com problemas de corroso-cavitao. O fenmeno de cavitao consiste na formao e no colapso de bolhas de vapor, em temperaturas relativamente baixa, nas superfcies metlicas, provocando perfuraes semelhantes a um favo de mel. Ele provocado pela ebulio da gua a baixas temperaturas e presses reduzidas, motivada pela queda de presso local a nveis mais baixos do que o da presso de vapor, nas condies de temperatura reinantes. A zona de queda presso a de estrangulamento com alta velocidade de fluxo. Aps a passagem de gua por esta zona, a presso volta ao normal e as bolhas

entram violentamente em colapso, sobre paredes limitadas de superfcies, como camisas de cilindros e parede de blocos. 2.3.4. Preveno de Corroso e Incrustaes Nos sistemas fechados com recirculao de gua, os procedimentos para tratamento da gua de refrigerao so bem mais fceis do que nos outros tipos de sistema. As perdas de produtos utilizados so irrisrias e o custo do tratamento bastante baixo. a) Inibio de Corroso O inibidor de corroso mais utilizado nestes sistemas o cromato, porquanto o perigo de contaminao dos efluentes so baixos. A concentrao de cromato poder variar conforme a temperatura, as diferenas de potencial dos materiais utilizados e a existncia de problemas de cavitao nos sistemas. Concentraes entre 300 e 2.000ppm em CrO42- so necessrias para sistema com metais de pouca diferena de potencial at sistemas constitudos de ao carbono, ferro fundido e cobre. Quando o problema de cavitao existe e h necessidade de endurecer o metal da camisa, concentraes acima de 3.000ppm em CrO42- so utilizadas. Nestes casos os valores de pH devero estar acima de 7,5. Quando o sistema impedido de trabalhar com cromatos, uma opo de tratamento feita com produtos base de nitrito-brax-azois, onde o valor de pH dever estar acima de 8,0. Concentrao de nitrito entre 350 e 2.000 ppm em NO2- da mesma maneira, so utilizadas conforme a diferena de potenciais dos metais utilizados nos sistemas. Nos sistemas de gua gelada sem anti-congelantes, a mistura cromato-polifosfatos muito utilizada, a fim de limitar as concentraes de cromatos. As concentraes de cromatos e polifosfatos utilizadas podero variar entre 40ppm de CrO42- e 40ppm de polifosfatos at 90ppm de CrO42- e 90ppm de polifosfatos. Nos sistemas de gua gelada utilizando como anti-congelantes cloreto de sdio e de clcio, o melhor inibidor o cromato, em concentraes acima de 500ppm em CrO42e valor de pH entre 8 e 9. - Sistemas utilizando como anti-congelantes lcoois e polilcoois, no devero utilizar cromatos, podendo utilizar com segurana nitrito-brax-azois ou polifosfatosfosfanatos. b) Inibio de Incrustao O melhor procedimento para evitar incrustaes de um sistema fechado, a utilizao de gua abrandada ou desmineralizada. O procedimento econmico quando houver tal tipo de instalao na indstria, porquanto o consumo dirio de gua bastante baixo. Quando no se dispe de abrandadores ou desmineralizadores, a utilizao de um dos agentes de superfcie utilizados em sistemas abertos, poder ser utilizado. Assim, polifosfatos, fosfanatos, esteres de fosfatos e polieletrlitos sintticos podero ser utilizados em baixas concentraes. Nos sistema de pouco volume de gua e trabalhando com temperaturas altas, o uso do EDTA Na4 e NTA Na3 bastante eficiente e econmico. c) Inibio de Limo Bacteriano

O limo bacteriano possvel de se desenvolver em sistemas com temperaturas acima de 00C, poder ser combatido com dosagens semanais de quaternrio de amnio, organo-sulfuroso ou fenis-clorados. 2.3.5. Controle de Tratamento de gua de Refrigerao Tratamento no Cromato

a) Controle Analtico Freqncia recomendada de anlises para o controle analtico do sistema de refrigerao. As recomendaes referem-se ao primeiro ano de operao. Aps este perodo, ser obtido o perfil analtico do sistema e o nmero total de anlises realizadas ser diminudo substancialmente. 1. Anlises Fsico-Qumicas pH a 25 C Alcalinidade parcial (ppm CaCO3) Alcalinidade total (ppm CaCO3) Alumnio (ppm Al) Amnia (ppm NH3) Condutividade a 250C (mho/cm) Cor (APHA) Cloro residual livre (ppmCl) Cloro residual Combinado (ppm) Cloretos (ppm Cl-) Dureza Clcio ( ppm CaCO3) Dureza total (ppm CaCO3) Ferro divalente (ppm Fe) Ferro total (ppm Fe) Fosfato (ortofosfato) ppm PO42Fosfato total (ppm PO42-) Matria orgnica (ppm) Nitratos (ppm NO3-) leo (ppm) Slica (ppm SiO2) Slidos suspensos (ppm) Slidos dissolvidos (ppm) Sulfatos (ppm SO4) Turbidez (APHA) Zinco (ppm) N0 de ciclos (base cloretos) 2. Anlises microbiolgicos Contagem total de bactrias (coloidais/ml) Alimentao 1/S Sistema 1/S0

Alimentao 1/T 1/T 1/T 1/S 1/S 1/T 1/D 1/D 1/T 1/T 1/D 1/D 1/T 1/T 1/S 1/S 1/M 1/M 1/M 1/D 1/D 1/D 1/D 1/T _ _

Sistema 1/T 1/T 1/T _ _ 1/T 1/D 2/clorao 2/clorao 1/T 1 /D 1/D 1/T 1/T 1/T 1/T 1/M 1/M 1/M 1/D 1/D 1/D 1/D 1/T 1/D 1/T

Observaes gerais: 1. Os mtodos de anlise devero seguir as recomendaes das seguintes fontes: - STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATE AND WASTEWATER 14th Edition, 1975 APHA AWWA WPCF - ASTM Manual on water 1977 2. Para contagem total de bactrias, sugerimos os mtodos e os equipamentos da MILIPORE. 3. 1/T uma anlise por turno 1/D uma anlise por dia 1/S uma anlise por semana 1/M uma anlise por ms b) Controle Operacional Ser necessrio tambm o controle permanente das seguintes condies de operao, importantes para o tratamento da gua: - Presso nas descargas das bombas de recirculao (Kgf/cm3) - Vazo das bombas de recirculao (m3/h) - Temperatura da entrada da gua na torre de refrigerao (0C) - Temperatura da sada de gua na torre de refrigerao (0C) - Vazo da purga contnua do sistema (m3/h) - Vazo da gua de alimentao da torre de refrigerao (m3/h) - Temperaturas e/ou presses das linhas de entrada e sada da gua de refrigerao de todos os trocadores de calor - Vazo em litros/hora de todos os produtos MAGNUS dosados continuamente na torre de refrigerao - Controle com tabelas de dosagem dos biocidas onde sero planejados os dias, os volumes e os biocidas de dosagem. Observao: A freqncia destas medidas ser estabelecida pelas condies do pessoal da planta. c) Outros Controles Devero ser fornecidos todos os materiais de troca trmica dos equipamentos onde circule gua de refrigerao, bem como as condies projetadas e reais de operao destes trocadores e o fludo que neles circula. Dever ser planejada a abertura mensal, de um trocador de calor de fcil acesso e que seja representativo. Ser observado o estado geral do trocador e feita documentao fotogrfica. Devera ser elaborado por pessoal competente da planta, um relatrio mensal sobre o tratamento onde constam: a) Condies de operao do sistema (valores mnimo, mximo e mdio das medies). b) Programa bsico de dosagens dos produtos. c) Resultados analticos com os valores mnimo, mximo e mdio de todos os itens controlados. d) Acompanhamento dos trocadores que forem abertos para inspeo naquele perodo. e) Tabelas com os custos projetados e custos reais de todos os produtos envolvidos com o tratamento de gua. Para tanto, ser necessrio o controle permanente dos produtos consumidos na torre de refrigerao. f) Observaes gerais sobre o tratamento.

2.3.6. Determinao da Taxa de Corroso, Usando Cupons de Testes ou Trocadores de Teste a) Cupons de Teste O mtodo mais simples de medir a taxa de corroso utilizando cupons metlicos. A ASTM recomendou procedimentos com esta finalidade, atravs da CORROSIVITY TESTING OF INDUSTRIAL WATER (CUPON TEST METHOD)`` D 2328 65T nos padres ASTM (1966). A maneira descrita seguir, fundamental neste trabalho. - Localizao de cupons Cuidados especiais devero ser tomados na localizao dos cupons. Imerg-los simplesmente na bacia da torre poder conduzir a resultados falsos, com valores elevados na taxa de corroso, que nem sempre correspondem a realidade do sistema. Quando somente este mtodo for possvel, devero ser utilizados os cupons de maiores dimenses, com a finalidade de diminuir os erros. Normalmente as reas de exposio devero ser superiores a 15 polegadas quadradas. A maneira mais correta de medir a taxa de corroso, por cupons, a utilizao de cupons de linha. Sua localizao feita num by-pass, com previso para inserir 4(quatro) ou 6(seis) cupons, conforme desenho em anexo. - Localizao do by-pass Sua localizao dever ser feita de forma tal que se possa medir a taxa de corroso em pontos extremos da planta, isto , na zona fria e na zona quente. Quando se tornar necessrio, podero ser colocados outros by-pass em pontos crticos do sistema. - Controle do fluxo Conhecendo-se a presso da linha, a utilizao de placas de orifcio nos dar elemento para determinar a velocidade linear da gua no by-pass. Tendo a velocidade linear da gua grande influncia na taxa de corroso, deveremos ajust-la para os valores mais prximos aos dos trocadores da planta. - Material do cupom O material do cupom dever ter as mesmas caractersticas do trocador de calor em estudo. Ao carbono, cobre, lato e alumnio podero s