apostila tratamento agua industrial gebetz

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Tratamento de ÁguasIndustriais

GE InfrastructureWater & Process Techonologies

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TRATAMENTO DOSGERADORES DE VAPOR

gg1. GERADORES DE VAPOR

Chamamos de gerador de vapor (caldeira), todo equipamento usado para aquecer a água atéque esta entre em ebulição e passe para a forma de vapor.Quando começamos a aquecer a água, esta inicialmente tem sua temperatura elevada até seratingido o ponto de ebulição. A partir deste ponto, a água começa a ser transformada do estadolíquido para o estado de vapor.

1.1. GENERALIDADES

Na apostila de CIRCUITOS DE RESFRIAMENTO, já abordamos TRATAMENTO PRIMÁRIO,e as expressões mais usadas na química da água, tais como pH, ppm e solubilidade dos sais.Além desses conceitos, seguem alguns a mais, que complementam a necessidade aoconhecimento da química da água relacionada a geração de vapor:

1.1.1. ALCALINIDADE

É a concentração (g/m3) de carbonatos e de hidroxila (soda cáustica) em uma água.Controlamos dois tipos de alcalinidade:

ALCALINIDADE HIDRÓXIDA - Expressa a concentração (g/m3) de alcalinidade hidróxida(soda cáustica) na água.

ALCALINIDADE TOTAL - Expressa a concentração de todas as alcalinidades da água, istoé, a soma da alcalinidade devida aos carbonatos com alcalinidade hidróxida.

1.1.2. ENERGIA E SUAS FORMAS

Energia é a propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho.Como exemplo podemos dizer que quando falta energia a um homem ele diminui o seuritmo de trabalho, isto é, ele começa a se sentir fraco.

A energia assume várias formas, entre elas podemos citar:Energia caloríficaEnergia elétricaEnergia mecânicaEnergia luminosa.As formas de energia podem ser transformadas umas nas outras e nos usamosconstantemente esta propriedade.Como exemplo podemos citar o processo de obtenção de energia elétrica.Começamos queimando lenha em uma caldeira e produzir energia calorífica. Esta energiaevapora a água produzindo vapor. Neste processo a energia que estava na madeira foitransferida para o vapor.

.1. MSC-00/12-034-ETRATAMENTO DOS GERADORES DE VAPOR

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O vapor passa numa turbina que se move girando. A energia calorífica do vapor é assimtransformada em energia de movimento.O giro da turbina produz energia elétrica. Esta energia é transmitida por meio de fios atéuma lâmpada onde se transforma em energia luminosa de enorme utilidade para nós.Se pensarmos sobre este processo veremos que a energia calorífica que estava acumuladana madeira foi transformada para iluminar o nosso meio ambiente.

1.2. TIPOS DE GERADORES DE VAPORRealizando a montagem da caldeira, constatamos que inicialmente a água é límpida. Amedida em que produzimos o vapor o nível de água vai diminuindo mas a quantidade desólidos no copo continua a mesma porque eles nåo saem com o vapor.Se, por exemplo, no início tivéssemos 200 gramas de água e 10 gramas de sólidos, teríamosuma proporção de 20 para 1.A caldeira mais simples que podemos montar é feita com um copo e um funil.

Quando tivermos evaporado 100 gramas de água a proporção passa a ser de 100 gramas deágua que restou para as mesmas 10 gramas de sólidos ou seja uma proporção de 10 para 1.Isto ocorre até um ponto em que a água não consegue mais dissolver todos os sólidos presentesno copo e quantidade excedente precipita formando lama.Se quisermos manter nossa caldeirinha operando precisamos repor a água que evaporou eretirar a lama formada constantemente.

1.3. CALDEIRA FLAMOTUBULAR

Estas caldeiras são constituídas de um cilindro de grande diâmetro fechado nas extremidadespor chapas chamadas de espelhos. Os tubos da caldeira são fixados nos espelhos.Nessas caldeiras a chama passa por dentro dos tubos e a água fica por fora dos tubos, dentrodo cilindro grande.Como essas caldeiras produzem uma pequena quantidade de vapor por m2, estão limitadaspara produzir na maioria dos casos no máximo 10.000 Kg/h de vapor, a uma pressão nãomaior que 12 Kgf/cm2.


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1.4. CALDEIRA AQUATUBULAR

Essas caldeiras são constituídas de dois ou três balões interligados por tubos. A água circuladentro dos tubos e a chama externamente.O balão superior é chamado de balão de vapor e o balão inferior de balão de lama, porque alama formada nos tubos vai acumular-se nele devido ao seu peso e a circulação da água.Essas caldeiras permitem produzir uma grande quantidade de vapor a grandes pressões.O vapor produzido nessas caldeiras pode passar em uma serpentina colocada na fornalha ereceber mais calor, ou seja, aumentar a energia carregada por ele.Essa serpentina é chamada de superaquecedor e o vapor após sair da serpentina é chamadode vapor superaquecido.


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ESQUEMA DE UMA UNIDADE GERADORA DE VAPOR

V - Vapor Produzido R - Água de ReposiçãoVP - Vapor Perdido A - Água de AlimentaçãoVE - Vapor de Escape D - DescargaC - Condensado T - TrabalhoCP - Condensado Perdido q - Aquecimento

Esquema Simplificado


gg1.5. CALDEIRA ELÉTRICA

No Brasil, dois tipos principais de caldeiras elétricas foram colocadas no mercado pelasempresas fornecedoras:

1.5.1. CALDEIRA DE ELETRODOS SUBMERSOS DE ALTA TENSÃO

Estas caldeiras operam com corrente alternada fluindo de fase para fase através do neutropara fase usando a água como condutor. Desde que a água tem resistência elétrica o fluxode corrente gera calor diretamente na água. A quantidade de água em contato com oseletrodos determina a produção de vapor e é controlada, a depender do tipo de caldeira,pela variação do tipo de água ou do movimento vertical de uma blindagem de isolamento.

1. ELETRODO2. BLINDAGEM NEUTRA3. ISOLADOR CO CONTROLE DE CARGA4. CONJUNTO CONDUTOR DO ELETRODO5. CILINDRO HIDRÁULICO ELEVADOR6. CONJUNTO ELEVADOR7. TUBO DE JATO8. BOMBA DE CIRCULAÇÃO9. COLUNA DE ÁGUA10. SAÍDA DE VAPOR11. VASO DE PRESSÃO12. TUBO DE DISTRIBUIÇÃOR. TRAJETO DE CORRENTE


gg1.5.2. CALDEIRA ELÉTRICA A JATO D’ÁGUA

Este modelo de caldeira de alta voltagem gera calor pela passagem de uma corrente elétricaatravés da água e usa a mesma como resistor.A água retirada do fundo do vaso pela bomba de recirculação (9) é forçada pelo tubocoletor do centro para os bocais de pulverização (5) de onde ela é descarregada atravésdos múltiplos bicos para atingir o eletrodo (11). A corrente elétrica agora flui através de R1e o fluxo da água se dirige para o cilindro de injetores (4). O fluxo de água excede em muitoa taxa de vaporização e a água nåo vaporizada vai ao coletor do eletrodo e atravessa aplaca perfurada (13) a qual forma o fundo do eletrodo. Quando a água sai do eletrodo elaatinge o contra-eletrodo (12) e um segundo trajeto de corrosão, R2 é estabelecido. Omovimento vertical (ascendente ou descendente) do defletor de jatos resulta numa mudançaquase linear da vazão de vapor.


gg2. TRATAMENTO DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO

A água para o gerador de vapor pode provir de rios, lagos, poços ou ainda da própria rede deágua potável.Seja qual for a fonte, contém impurezas. Existem vários meios de se reduzir ou remover asimpurezas contidas na água. A escolha de qualquer um ou de um conjunto de diversos delesdepende da concentração das impurezas, da qualidade desejável da água e outras consideraçõesde ordem econômica.Não é intuito desse trabalho estudar com profundidade esses itens. Para dar uma idéiageneralizada dos diversos meios de remoção ou redução de impurezas apresentamos, a seguirna tabela abaixo, uma síntese dos métodos usados com mais freqüência:

M = Matéria orgânicaF = FerroD = DurezaA = Alcalinidade do carbonatoS = SílicaSD = Sólidos dissolvidosSS = Sólidos em suspensão


gg3. PROBLEMAS COMUNS EM GERADORES DE BAIXA PRESSÃO

Consideramos os conceitos abaixo aplicáveis à caldeiras que trabalham com pressão menorque 450 psig.Basicamente podemos dizer que os três principais problemas causados pelas impurezas contidasna água são os seguintes:

- Depósitos e incrustações;- Corrosão;- Arraste.

Em caldeiras convencionais do tipo aquatubular e flamatubular, nas quais temos de um lado aqueima do combustível e do outro, o vapor sendo gerado, esses problemas terão comoconseqüência custos adicionais, tais como: diminuição na transferência de calor, danos noequipamento, vapor com qualidade abaixo do necessário, danos em equipamentos de secçãopós-caldeira, perdas por parada de produção, etc.

3.1. INCRUSTAÇÕES E DEPÓSITOS

Com a evaporação, a água da caldeira sofre um processo de concentração das impurezasintroduzidas pela água de reposição. Os sólidos dissolvidos são elevados a um nível em quea solubilidade de certos compostos é excedida causando a precipitação dos mesmos.O tipo de depósito está relacionado com a qualidade da água de reposição e tratamentoquímico usado e com eventuais contaminações do vapor/condensado e água de alimentação.Os principais agentes formadores de depósitos e incrustações são os sólidos em suspensão,sólidos dissolvidos e produtos de corrosão. O quadro abaixo mostra os principais elementoscontidos nessa divisão:

AGENTES FORMADORES DE DEPÓSITOS

O efeito mais grave causado pelo depósito/incrustação, é o isolamento térmico dassuperfícies metálicas, causando a deficiência na transferência do calor, comprometendoassim a função básica da caldeira.

O isolamento térmico causado pela incrustação pode chegar a tal ponto, que a água nãoconsegue mais refrigerar o metal do tubo. Neste estágio a temperatura do metal ultrapassa oponto de amolecimento, causando a ruptura da tubulação.


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RELAÇÃO ENTRE A ESPESSURA DO DEPÓSITO E A PERDA DO CALOR

Os depósitos no lado da água retardam transferência decalor e causam superaquecimento dos tubos. O gráfico 2mostra as perdas de fluxo de calor devido a vários tipos deincrustação.

3.2. CORROSÃO

A inibição da corrosão em geradores de vapor e equipamentos auxiliares durante a operaçãoé essencial pelas razões obvias de impedir tanto as rupturas de tubos, com os perigos queelas representam, como danos ao equipamento que requerem consertos ou paradas comcorrespondente perda de produção.A corrosão é um processo eletroquímico no qual se estabelece uma diferença de potencialelétrico entre dois metais ou diferentes partes de um mesmo metal.Esta diferença de potencial permite a passagem de corrente através do metal causando reaçõesde corrosão. O ânodo é a região de potencial mais baixo. O cátodo ao contrário, é a região depotencial mais alto. No ánodo, íons metálicos entram em solução. Em geral, quanto maisbaixo o potencial do ânodo, maior será a dissolução do metal e mais sério será o problema decorrosão.

3.2.1. INFLUÊNCIA DO pH NA CORROSÃO DO FERRO

Em sistemas geradores de vapor, o metal da caldeira pode sofrer corrosão por pH baixo epelo ataque devido a presença de oxigênio dissolvido na água da caldeira.


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O ferro apresenta um comportamento específico quanto à corrosão em função do pH,conforme pode ser observado na figura abaixo:

3.2.2. OXIGÊNIO DISSOLVIDOA presença do oxigênio dissolvido na água de sistemas geradores de vapor faz com que ocátodo da célula de corrosão se despolarize iniciando o processo de corrosão.A forma mais comum de ataque pelo oxigênio em caldeiras e sistemas de vapor condensadoé a corrosão puntiforme localizada, ou “pitting”. A presença de oxigênio é também umcomponente necessário para outros mecanismos de corrosão (ex.: ataque por amônia emligas de cobre).É portanto essencial, que a água de alimentação esteja isenta de oxigênio dissolvido paraqualquer sistema gerador de vapor independente do seu tamanho, tipo ou pressão deoperação.

3.2.3. EROSÃOA corrosão por erosão está associada a velocidade do fluido sobre a superfície metálica.Tubulações e cotovelos são exemplos de áreas onde esse problema ocorre com maisintensidade.

3.2.4. OPERAÇÃO “ON-OFF”Ainda que não seja uma causa química ou física dos problemas de corrosão, a OperaçãoON-OFF das linhas de vapor e condensado pode ser a principal causadora da corrosãopós-caldeira.Quando o equipamento é colocado em “OFF” (parada), a taxa de corrosão subiráviolentamente. Isto irá acontecer devido ao fato do equipamento permanecer úmido, inativoe aberto a atmosfera. No momento em que o equipamento é colocado em linha novamente,os produtos de corrosão já estarão certamente formados sobre a superfície metálica.Quando o vapor e condensado passar outra vez através do equipamento o teor de ferroaumentará. Com o passar do tempo a taxa de corrosão tenderá a voltar ao nível anterior,todavia, a quantidade de ferro que retorna para a caldeira junto com o condensado,imediatamente depois que o equipamento voltou a operar, poderá favorecer a formação dedepósitos.


gg3.3. ARRASTE

Arraste pode ser definido como uma condição na qual a água sai da caldeira junto com ovapor, passando para a seção pós-caldeira, comprometendo a qualidade do vapor e danificandoequipamentos.Dentre os efeitos causados pelo arraste destacamos:

- Contaminação do condensado;- Depósitos no superaquecedor;- Danos em turbinas.

Dentre as principais causas do arraste destacamos:- Arraste mecânico- Arraste químico- Arraste volátil

3.3.1. ARRASTE MECÂNICODentre os motivos operacionais causadores de arraste podemos citar os seguintes:

FLUTUAÇÕES DE CARGA EXCESSIVAPeríodos em que ocorrem aumento rápidos na demanda de vapor causarão uma súbitaqueda de pressão da caldeira, fazendo com que haja formação de bolhas dentro de toda amassa de água da caldeira.

NÍVEL ALTO DE ÁGUA NA CALDEIRAQuando a caldeira opera com nível de água acima do projetado, o espaço para a vaporizaçãofica inadequado, promovendo arraste de gotículas oriundas das bolhas formadas no inícioda vaporização.

FALHAS NO APARELHO SEPARADOR DE GOTÍCULASPoderá haver falhas de projeto do separador de gotículas, ou até mesmo separadoresdanificados pela má conservação do equipamento, que permitirá a passagem de gotículasde água para a linha de vapor, seguindo o mesmo processo descrito acima.

3.3.2. ARRASTE QUÍMICOQuando o vapor é gerado dentro da caldeira, pequenas bolhas de vapor formam-se nasuperfície dos tubos e em seguida se misturam com a água e são transportados por diferençade peso específico para o balão de vapor. A partir daí soltam-se para o nível da água, e sobcondições normais, as bolhas coalescem e se quebram gerando o vapor.Se uma excessiva concentração de alguns compostos químicos estiverem na superfície daágua, eles oporão resistência ao fenômeno de coalescência, devido ao efeito que essesconstituintes tem sobre o filme superficial. Promovendo então um aumento da tensãosuperficial da água, e consequentemente provocando arraste.


gg3.3.3. ARRASTE VOLÁTIL

A medida que a geração de vapor for efetuada com PRESSÕES mais elevadas, outro tipode problema começa a ocorrer: é a volatilização de alguns sólidos em conseqüência dastemperaturas mais elevadas. Esse fenômeno ocorre principalmente em caldeiras que operamcom pressões acima de 400 psig. Dentre os sólidos que se volatilizam e são arrastadosdissolvidos no vapor, o mais importante é a sílica.

4. PREVENÇÃO DOS PROBLEMAS

4.1. PREVENÇÃO DA CORROSÃO

ELIMINANDO O OXIGÊNIO DISSOLVIDOA maior parte do oxigênio dissolvido, presente na água de alimentação normalmente é removidamecanicamente através de equipamentos desaeradores. Em condições ótimas de operação(projeto), os desaeradores reduzem o teor de oxigênio dissolvido a valores inferiores a 7 ppb.Na prática, é conveniente considerar essa redução para 50 ppb.

Mesmo com a utilização do desaerador, faz-se necessário a garantia de ausência total deoxigênio dissolvido na água residual da caldeira. Para eliminar quimicamente o oxigêniodissolvido utilizamos produtos químicos chamados sequestrante de oxigênio. Esses produtosreagem estequiometricamente com o oxigênio dissolvido gerando subprodutos inofensivos àcaldeira.


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Os principais sequestrantes de oxigênio são:- Sulfito- Hidrazina

CONTROLANDO O pHMantendo o pH da caldeira na faixa menos corrosiva ao ferro (10,5 a 11,5), conforme já vimosno item 3.2.1.

CORROSÃO NA SEÇÃO PÓS-CALDEIRAÉ o ataque do condensado às tubulações na seção pós-caldeira.Assim, como o oxigênio, o gás carbônico se dissolve na água e vai para dentro da caldeira.Quando a água é aquecida, este gás carbônico é liberado com o vapor.O gás carbônico na linha de vapor baixa o pH do condensado, tornando-o mais agressivo eprovocando a corrosão das linhas.Para evitar essa corrosão, recomenda-se administrar aminas neutralizantes na linha de águade alimentação ou diretamente no gerador de vapor.Aminas neutralizantes são produtos químicos que saem da caldeira junto com o vapor eelevam o pH do condensado quando este se forma. A ação das aminas impedem a corrosãodas linhas de vapor.

4.2. PREVENÇÃO DOS DEPÓSITOSEvitamos as incrustações, adicionando-se produtos químicos chamados de anti-incrustantes.Podemos dividir em dois os tratamentos químicos mais usados, que são:

TRATAMENTO CONVENCIONALTrata-se de um programa baseado em polifosfatos e álcalis. Os polifosfatos revertem aortofosfato e juntamente com álcali, reagem com a dureza da água para formar uma lamapouco aderente chamada de hidroxiapatita de cálcio. Paralelamente, a sílica reage com álcalie forma outra lama também pouco aderente chamada de serpentina. A hidroxiapatita decálcio e serpentina são expulsas do interior da caldeira por descarga de fundo.Esse tratamento, também chamado “FORMADOR DE LAMAS”, necessita do auxílio de umdispersante para condicionar a lama e facilitar a sua retirada da caldeira.


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TRATAMENTO DISPERSO-SOLUBILIZANTE (TDS)São programas baseados em associação de produtos orgânico sintéticos altamentes estáveis,que atuam em nível nåo estequiométrico para distorcer a estrutura entrelaçada do depósito,inibindo o seu crescimento.Como exemplo, temos abaixo as cópias das fotos retratando cristais de sulfato de cálcio semtratamento e sob efeito do TDS.

Observamos também a ação do TRATAMENTO DISPERSO-SOLUBILIZANTE (TDS) sobreo silicato de cálcio, nas cópias das fotos abaixo:

4.3 PREVENÇÃO DO ARRASTEPodemos evitar o arraste provocado por problemas químicos da seguinte forma:• Mantendo as concentrações de sólidos totais e de sílica dentro dos limites, através do

controle das descargas.• Não permitindo que o pH da água fique acima do limite especificado.• Adicionando, quando possível, antiespumantes.


gg5. CONTROLE E ADIÇÃO DE PRODUTOS QUÍMICOS

Um excesso ou falta de produto químico, pode provocar sérios problemas.Os produtos químicos, quando em quantidades excessivas, podem ter efeito contrário e provocamdanos mais sérios ainda.Um tratamento bem controlado e uma caldeira bem operada, garantem o sucesso do pessoalque cuida do equipamento.

ADIÇÃO DOS PRODUTOSO tratamento químico é feito adicionando-se os produtos na caixa de água de alimentação oudiretamente à caldeira.A maneira mais utilizada para introdução dos produtos químicos, é através de bombas dosadoras.A bomba de dosagem de produtos químicos é bastante precisa e sua vazão de saída, pode sercontrolada automaticamente ou manualmente.

CONTROLE DE DOSAGEMAs quantidades de produtos químicos presentes na caldeira, deverão ser avaliados pelos testesanalíticos. De acordo com estes resultados deve-se dosar os produtos.

PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO DE PRODUTOS QUÍMICOSOs produtos químicos devem ser dosados na forma de uma solução contendo 5 a 10% deprodutos.Os produtos devem ser adicionados ao tanque de produtos químicos, um de cada vez e aospoucos.A solução deve ser constantemente agitada. Depois de pronta a solução, nåo deve sobrar produtono fundo do tanque. Caso isto aconteça, é necessário, aumentar a quantidade de água usadapara preparar a solução.

CUIDADOSO tanque de produtos químicos, deve estar sempre limpo.Nunca se deve preparar solução para mais de 24 horas.A solução deve ser gasta no tempo estabelecido.Ao prepara a solução, é necessário tomar cuidados com os olhos e as mãos, usando óculos deproteção e luvas de borracha para evitar acidentes.

6. DESCARGAS

Existem dois tipos de descargas em uma caldeira: a descarga de nível e a descarga de fundo.A descarga de nível tem a finalidade de retirar os sólidos dissolvidos da água. Algumas caldeirasnão possuem esta descarga instalada. Esta descarga é dada continuamente e regula-se a vazãopara conservar os sólidos dissolvidos no máximo em 3.000 ppm, ou conforme o limite permitido.


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A descarga de fundo tem a finalidade de retirar a lama formada no interior da caldeira. Quandonão existe a descarga de nível, permite-se então que se retire os sólidos dissolvidos atravésdesta descarga deixando-se que saia bastante água juntamente com a lama.Um dos segredos do sucesso de um tratamento é a perfeita regulagem das descargas.Vamos analisar o que pode acontecer com as descargas:

DESCARGAS INSUFICIENTESCom descargas insuficientes aumentam as impurezas no interior da caldeira, possibilitando aformação de depósitos.Os produtos químicos concentram-se exageradamente alterando todo o tratamento.

DESCARGAS EXCESSIVASCom descargas excessivas eleva-se o custo da produção de vapor porque perde-se o calor quesai junto com a água descarregada além de diminuir o residual de produtos químicos no interiorda caldeira pondo em risco o tratamento.Assim vemos que as descargas precisam ser dadas exatamente na quantidade requerida pelacaldeira de acordo com a recomendação do laboratório.O número de descargas pode variar de caldeira para caldeira, mesmo que elas trabalhem juntas.

COMO DAR UMA BOA DESCARGA DE FUNDOSe a caldeira dispõe, de uma válvula de gaveta e uma válvula de fecho rápido o procedimentodeve ser o seguinte:

• Abrir totalmente a válvula de gaveta.• Abrir totalmente a válvula de fecho rápido durante o tempo calculado.• Fechar suavemente a válvula de fecho rápido.• Repetir a operação o número de vezes que for recomendado pelo laboratório.• Após esta operação fechar a válvula de gaveta.

Quando a operação é realizada desta forma, consegue-se retirar uma grande quantidade delama com pouca quantidade de água.Quando for necessário retirar mais água pela descarga de fundo, basta manter a válvula defecho rápido aberta por mais tempo.A garrafa de nível deve ser drenada pelo menos uma vez a cada 8 horas.


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Fig. 8 Períodos de abertura efechamento determinadosexperimentalmente (paravários tipos de válvulas).

Fig. 12 Perdas de água durantea descarga da lama.


gg7. PARTIDAS E PARADAS DE CALDEIRAS

Muitos tratamentos químicos bem controlados são seriamente prejudicados pela nãoobservância de algumas regras básicas durante a partida ou parada de uma caldeira.

7.1. PARTIDASQuando uma caldeira estiver sendo preparada para operar, após uma parada para manutenção,deve-se verificar se nåo foi esquecido material em seu interior, ferramentas, parafusos, estopas,etc.. Verifica-se também se todos os equipamentos estão funcionando normalmente:ventiladores, borboletas, válvulas, bombas...Deve-se observar se nenhuma bomba foi montada ao contrário.Após esta inspeção inicia-se o enchimento da caldeira.A caldeira deve ser enchida pela bomba de alimentação até o nível normal de operação.A água usada já deve conter o tratamento químico e deve ser fria se a caldeira estiver fria.Está provado que a freqüência e a rapidez em tirar e colocar uma caldeira em funcionamentoestraga mais do que o número de horas em operação. Para diminuir os estragos deve-sefazer mudanças de temperatura lenta e uniforme, em torno de 60 oC por hora.

7.2. PARADASDurante as paradas deve-se tomar cuidado para prevenir que a lama formada pelo tratamentocole na superfície do metal. Para isto procede-se da seguinte forma:• Dois dias antes da parada dobrar o número de descargas de fundo.• Dobra-se também a dosagem do condicionador de lama para impedir a aderência de

partículas sólidas na parte de menor circulação.• Quando a pressão cair a zero e a temperatura estiver baixa, deve-se drenar a caldeira,

abri-la e lavá-la, de preferência com água quente.• Inspecionar toda a caldeira.• Quando a caldeira vai ficar fora de operação deve ser posto em prática imediatamente as

recomendações para caldeiras fora de operação.

7.3. CALDEIRA FORA DE OPERAÇÃOQuando a caldeira ficar fora de operação por longo tempo deve ser completamente enchidacom água com SULFITO ou HIDRAZINA e ALCALINIZANTE. Deve-se tomar cuidado paraque não fiquem bolsas de ar no interior da tubulação.A cada semana deve-se ser coletada amostra de água para análise e os residuais que devemser mantidos são os seguintes:

SULFITO 150 ppm a 200 ppm ou;HIDRAZINA 80 ppm a 100 ppmALCALINIDADE HIDRÓXIDA 400 ppm a 600 ppm


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Após ter enchido completamente a caldeira deve-se verificar as válvulas, drenos e conexõespara evitar vazamentos.Sempre que necessário deve-se baixar o nível de água e completar a dosagem de produtosquímicos. Nestes casos a caldeira deverá ser levemente aquecida, sem gerar vapor, parapromover uma boa mistura dos produtos.

8. CÁLCULOS PARA SISTEMAS GERADORES DE VAPOR8.1. CÁLCULO DO CICLO PERMITIDO

C SiO2 = Sílica permissível SiO2 r - 0,4(Mg) r

C AT = . Alcalinidade total permitida . (Alc. Total)r - 1/2 (dureza total)

C SS = Sólidos Suspensos permissíveis (Dureza Total) + (SS)r

C STD = . STD permissíveis . (STD)r + (cc/l 02 x 12,7)

PADRÕES DA ABMA

8.2. BALANÇO MATERIAL

ESQUEMA SIMPLIFICADO:R = água de reposiçãoA = água de alimentaçãoC = Retorno de condensadoD = Descargas necessáriaV = Vapor produzidoP = Perdas pelo processo


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TRATAMENTO DOS CIRCUITOS DERESFRIAMENTO

gg1. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO PRIMÁRIO

A água “in natural” nunca é pura, mesmo quando proveniente de uma precipitação da chuva,teve contato com impurezas do ar.Devido ao grande poder de dissolução, as impurezas contidas na água da chuva, sãosubstancialmente aumentadas no contato com o solo. Daí, a necessidade de purificar econdicionar a água antes do uso.

1.1. REMOÇÃO FÍSICA DE MATÉRIAÉ o processo que tem como objetivo retirar da água a maior quantidade possível de impurezas,cuja natureza ou dimensões tornam sua presença indesejável.

1.1.1. Filtração através de tela: . Crivo. Tela de poço. Tela fina. Micro tela

1.1.2. Câmara de Cascalho: . Cascalho. Areia mais fina

1.1.3. Remoção de lama ou pré-clarificação.

1.1.4. Clarificação: . Floculação. Sedimentação

1.2. EXPRESSÕES USADAS NA QUÍMICA DA ÁGUAEm tratamento de águas, usamos rotineiramente um vocabulário especial. Alguns dos termosempregados estão aqui listados:

1.2.1. pHÉ uma medida empregada para avaliar a agressividade da água do circuito de resfriamento.O pH varia entre 0 (zero) e 14 (quatorze).Quanto mais baixo for o pH, mais agressiva será a água.A água pura tem pH igual a 7,0 e dizemos que é neutra.Quando o pH é menor do que 7,0, dizemos que o meio é ácido.Ex.: o suco de limão tem pH = 4,0.

.1. MSC-00/12-034-ETRATAMENTO DOS CIRCUITOS DE RESFRIAMENTO

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Quando o pH é maior do que 7,0, dizemos que o meio é alcalino.Ex.: a água com sabão tem pH = 8,0.

ÁCIDO ALCALINO pH*_______________ _______________*0 7 14

NEUTRO

1.2.2. ppm - partes por milhãoÉ uma unidade utilizada para expressar a concentração (g/m3) de uma substância.Um ppm é igual a 1,0 grama de uma substância colocada em 1 milhão de gramas de água.1 ppm = 1 g/m3 = 1 mg/lEx.: se encontrarmos numa análise 20 ppm de cálcio, isso quer dizer que para cada m3 de

água, teremos 20 gramas de cálcio.

1.2.3.DurezaExpressa a concentração (g/m3) de cálcio e magnésio na água.Diz-se que uma água é muito dura quando ela contém uma alta quantidade de cálcio emagnésio, porque estas substâncias formam incrustações muito duras.

1.2.4. Sólidos SuspensosÉ a concentração (g/m3) dos sólidos que ficam em suspensão na água.Se filtrarmos com um bom filtro a água, poderemos retirar os sólidos que estão suspensos.Os materiais que ficam suspensos na água, são entre outros: lama, ferrugem, areia,microorganismos, vegetais, matéria oleosa, etc.


gg1.2.5. Solubilidade

Algumas substâncias quando colocadas na água, misturam-se tão bem que não podemmais ser retiradas por simples filtração.Nestes casos, dizemos que a substância se dissolve na água.Como exemplo disto, temos o sal de cozinha (cloreto de sódio) ou o açúcar. Quandoadicionamos uma pequena quantidade de açúcar no café, este se dissolve, isto é, mistura-se bem com a água que desaparece.Se continuarmos adicionando açúcar, chegará um ponto em que ele começará adepositar-se no fundo do copo. Isto ocorre porque a quantidade de açúcar ultrapassou acapacidade da água de dissolver um sólido.O mesmo ocorre com qualquer sólido que se dissolva na água. “A água tem um limite parasua capacidade de dissolver um sólido”.

Resumo:Qualquer substância presente na água, irá precipitar quando sua concentração atingir umvalor tal que a água não tenha mais condições de dissolvê-la.A quantidade precipitada será somente o que exceder a capacidade de dissolução da água.Ex.: para o sal de cozinha (cloreto de sódio), o limite de dissolução é de 30 gramas de sal

para cada 100 gramas de água.Se tivermos num copo 100 gramas de água e colocarmos 35 gramas de sal, teremosque 5 gramas de sal ficarão precipitados no fundo.

1.3. DESINFECÇÃO INDUSTRIALSão processos que têm como objetivo destruir microorganismos, bem como oxidar matériaorgânica e íons metálicos.Os métodos mais utilizados na desinfecção são:


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• Cloração simples: consiste na aplicação de cloro na água, sem esta receber outro tipode tratamento. Normalmente utilizada em água do poço.

• Pré-cloração: consiste na dosagem de cloro na água antes de algum outro processode tratamento por unidade.

• Pós-cloração ou recloração: consiste em aplicar novamente cloro após todo o sistemade tratamento.

• Cloração ao ponto de suficiência (Breakpoint) ou supercloração: consiste em dosarcloro eliminando todos os microorganismos e proporcionando residual suficiente decloro livre, de modo a controlar o desenvolvimento microbiológico no sistema.

1.3.1. Ozônio é uma forma gasosa instável de O3, obtida pela ação ionizante de um campoelétrico sobre o oxigênio.Obs.: a ação esporicida e bactericida do ozônio é de 300 a 3000 vezes mais rápida que ado cloro.

1.3.2. Ultravioleta é uma radiação eletromagnética em determinado comprimento de onda.

1.3.3. Microbiocidas são produtos tóxicos, usados para inibir a atividade microbiana.

1.4. ADSORÇÃO OU FILTRAÇÃO POR CARVÃO ATIVOÉ usado eventualmente como meio filtrante, adsorve traços de cloro, agentes oxidantes esubstâncias orgânicas. A finalidade principal é de proteção aos leitos de resina de troca iônica.

1.5. TROCA IÔNICAÉ uma permuta de íons indesejáveis por outros mais convenientes.

1.5.1. Troca de cátions ou abrandamento ciclo sódioÉ uma permuta do cálcio e magnésio da água por íons de sódio da resina.

1.5.2. DeionizaçãoImplica na remoção dos constituintes ionizados dissolvidos na água.


gg2. SISTEMA DE RESFRIAMENTO

2.1. ÁGUA DE RESFRIAMENTOEm inúmeros processos industriais que envolvem aquecimento e resfriamento, é essencialum suprimento de água fria contínuo e econômico.Vários fatores tornam a água um excelente meio de resfriamento. É geralmente abundante,barata e pode ser facilmente transportada; pode absorver grandes quantidades de calor porunidade de volume, não se expande e nem se comprime significativamente dentro da faixa detemperatura normalmente usada, além de não se decompor.Nas refinarias de petróleo, 80% a 90% da água empregada é usada para resfriamento.

2.2. TIPOS DE SISTEMAS DE RESFRIAMENTO

2.2.1. Sistema de uma só passagemNeste tipo de sistema, a água de refrigeração passa pelo trocador de calor e não maisretorna, sendo descarregada no local de origem ou em outra parte qualquer (ver fig. abaixo).

Trocadorde

calor

Fonte de água outro uso

Fig.: Sistema aberto sem circulação de água.

2.2.2.Sistema semi-aberto de recirculação (condensadores evaporativos)A maioria dos projetos atualmente usados nas indústrias para troca de calor, é do tipo semi-aberto de recirculação. Ele tornou-se popular, a medida que os sistemas de uma só passaevidenciaram-se como agentes poluidores.A seguir, mostraremos a evolução dos sistemas semi-abertos:

2.2.2.1. PISCINA DE REFRIGERAÇÃONeste primeiro método de refrigeração por recirculação usado na indústria, a água quenteera introduzida na piscina e resfriada gradativamente por evaporação natural, radiação econvecção, até uma temperatura adequada para reutilização.Eram necessárias piscinas muito grandes para atender as demandas normais, porque arefrigeração era conseguida muito lentamente e requeria o represamento de grandesvolumes de água.


gg2.2.2.2. PISCINA DE NEBULIZAÇÃO

A piscina de nebulização é um meio simples de refrigerar a água, se existir um terrenosuficientemente grande, represando grandes volumes de água, para compensar uma taxade refrigeração relativamente baixa. O sistema de distribuição na entrada, cerca de 2metros acima da superfície de uma piscina ou lagoa, nebuliza para cima água quente. Aágua é refrigerada a medida que se mistura com o ar, evaporando-se parte dele.Entretanto, o desempenho é limitado por um tempo de contato relativamente baixo entreo ar e a água nebulizada. A perda de água é também elevada e as impurezas entramfacilmente na parte aberta do circuito de água.

2.2.2.3. SISTEMAS INDUSTRIAIS DE TORRE DE REFRIGERAÇÃOAs primeiras torres de refrigeração eram do tipo de circulação natural, conforme mostradona fig. 7-2. A água era bombeada até o alto e nebulizada por bicos sobre a torre, aumentandoa área de contato da água exposta a corrente de ar.A quantidade de ar que entrava na torre era controlada por venezianas nas paredes laterais.A medida que caía ao longo da torre, a água entrava em contato com o ar e se evaporava.A água resfriada acumulava-se na bandeja era bombeada de volta para a fábrica, parareutilização.Inicialmente, era necessário que as torres de circulação natural fossem construídas comgrandes alturas e situadas em ângulo reto em relação ao vento dominante para se conseguirrefrigeração suficiente. Descobriu-se mais tarde, que se fossem introduzidos obstáculosno interior da torre, eles romperiam mais completamente as gotículas de água eaumentariam a eficiência de refrigeração, a esse processo chamou-se “enchimento”.

.6. MSC-00/12-034-E

Figura 7-2 - A torre atmosférica alimentada por nebulização possui bicos que nebulizam a água para baixo.O fluxo de ar que atravessa a água em queda depende das condições do vento. A nebulização densamelhora a eficiência, colocando mais gotículas de água em contato com o ar. A nebulização confinadadiminui a perda de água.

TRATAMENTO DOS CIRCUITOS DE RESFRIAMENTO

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O desenho de uma torre atmosférica com enchimento é mostrado na fig. 7-3.

Em torres de tiragem mecânica, o ar é introduzido segundo um desses 2 métodos: tiragemforçada ou induzida.As torres de tiragem forçada, mostradas na fig. 7-4, utilizam um ventilador situado na baseou nos lados da torre, para forçar o ar a entrar horizontalmente e depois subir para encontraras gotículas descendentes de água. Eliminadores de gotículas no alto da torre, minimizama quantidade de água arrastada com a corrente de ar que sai.


Figura 7-3 - A torre atmosférica com enchimento nebuliza para baixo a água sobre os obstáculos, o que au-menta a eficiência de refrigeração pelo fracionamento adicional das gotículas e exposição de mais superfícieà ventilação. Venezianas abertas permitem que o ar exterior passe através da torre, ao longo de toda a suaaltura.

gg

Uma vez que nesse projeto, os ventiladores não se situam na zona de contato de tirageminduzida, puxam o ar para dentro da torre por meio de um exaustor localizado no seu topo.Esta concepção é ainda subdividida em duas categorias, conforme mostrado nas figuras7-5 e 7-6.

2.3. LAVADORES DE AREm algumas instalações industriais, é crítico o controle da umidade e da temperatura doprocesso ou do ambiente da produção. Lavadores industriais de ar são utilizados para garantircondições regulamentares nessas situações e adicionalmente, remover contaminantescarregados pelo ar.Estes contaminantes variam muito de composição, incluindo óleos lubrificantes e do processo,fibras têxteis e sujeira comum carregada pelo ar. As seções seguintes, contém abordagenssobre a operação de unidade típica lavadora de ar por nebulização de água, bem como osproblemas de corrosão, entupimento e controle microbiológico a ela inerentes.Em uma unidade lavadora de ar típica por nebulização de água, o ar entra no lavador a partirdos ductos de retorno ou por aberturas que permitem entrada de ar externo. Não obstante,antes de alcançar a câmara de nebulização, o ar deve ser filtrado para remoção decontaminantes.

3. PROBLEMAS NA TORRE DE RESFRIAMENTO

3.1. CORROSÃOCorrosão é um ataque da água ao metal (serpentina e tubulação) ou madeira do circuito deresfriamento. A corrosão vai diminuindo a resistência do metal, chegando a provocar orompimento da tubulação e deterioração da madeira. A extensão da corrosão vai depender


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principalmente dos seguintes fatores: físicos (temperatura e velocidade), químicos (pH e saisdissolvidos) da água e do tipo de material do sistema. águas ricas em sólidos dissolvidos sãomais condutores e causam problemas de incrustação (acarretando corrosão por deposição)mais grave. Assim, a água do mar é geralmente mais incrustante que mananciais de águadoce. As formas de corrosão mais comuns são: uniforme e localizada.Como evitar a corrosão?Usando produtos químicos com propriedades específicas, os quais, atuam como inibidoresde corrosão, formando uma película protetora sobre o metal, aumentando sua resistência econsequentemente sua vida útil.

3.2. DEPOSIÇÃOAs impurezas contidas na água, podem depositar-se e ficar presas nas tubulações, provocandoas chamadas “incrustações”.

CAUSAS: • Impurezas como cálcio, magnésio, ferro, sílica, sólidos suspensos (materialbiológico);

• Contaminações do processo;• Tratamento inadequado;• Ausência de tratamento.

EFEITOS: • Redução do rendimento térmico;• Corrosão por deposição;• Aumento de custo e paradas não programadas;• Diminuição da vida útil dos equipamentos.

Como evitar?

Evitamos as Incrustações adicionando-se produtos químicos chamados dispersantes(polímeros), os quais reagem com as partículas, evitando sua precipitação e aderência assuperfícies.

Polímero + Cálcio ————> Substância não aderente.

3.3. ARRASTE EXCESSIVOO arraste em uma torre é a saída de gotas de água, junto com o ar no topo. O arraste faz partedo projeto da torre, pois é inerente ao processo de resfriamento. O arraste excessivo estáligado principalmente a problemas mecânicos e torna-se prejudicial ao sistema.CAUSAS: Danos no separador de gotículas;

Bicos distribuidores e canaletas obstruídas;Vazão de recirculação alta demais;Fluxo de ar na torre elevada.


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EFEITOS: Diminuição da eficiência térmica;Aumento da umidade para a região, acelerando o processo corrosivo externo;Favorece o crescimento microbiológico na parte externa.

Como evitar?- Verificar problemas mecânicos;- Inspeções periódicas nos bicos e canaletas.

3.4. CRESCIMENTO MICROBIOLÓGICOOs microorganismos são encontrados em toda parte da natureza, distribuem-se no ar, naágua e solo, e desempenham papéis vitais no desenvolvimento dos seres vivos. Algunsmicroorganismos são benéficos, enquanto outros causam várias doenças.O microorganismo penetra no circuito de refrigeração através da água de reposição e o ar quepassa pela torre.Tipos de microorganismos:Algas: Só crescem na presença de água, luz e ar. A mais comum é a alga verde.Fungos: São considerados uma categoria abrangente para todos organismos não-

fotossintéticos do reino vegetal.Bactérias: São microorganismos que podem existir como célula isolada ou coloniais

multicelulares.

CAUSAS: água de reposição com alto teor de sólidos em suspensão e contagemmicrobiológica;água com contaminação excessiva;água de reposição sem processo de desinfecção (cloração, ozonização).

EFEITOS: Corrosão microbiológica;Deterioração da madeira;Mau cheiro;Incrustação/deposição volumosa;Entupimento de tubulação;Perda de eficiência térmica;Redução da vida útil dos equipamentos.

Como evitar?- Adição de biocidas apropriados no circuito;- Água de reposição de boa qualidade (desinfectada);- Limpeza mecânica (nas regiões de baixa velocidade ou respingo de água).


gg3.5. DISTRIBUIDORES DE ÁGUA OBSTRUÍDOS

CAUSAS: As impurezas da água são provenientes do ar (areia), contaminação do processoou externa e detritos jogados no circuito (cigarro, fósforo, plástico, pano,borracha, etc.) e podem provocar entupimentos nos distribuidores de água,principalmente se associado a substâncias ligantes (óleo e graxa).

EFEITOS: Redução do rendimento da torre;Deposição/incrustação acentuada na regra abaixo do distribuidor obstruído;Corrosão localizada na serpentina.

Como evitar:- Eliminar fonte de contaminação;- INSPEÇÕES periódicas;- Parada para manutenção e limpeza das canaletas e bicos distribuidores;- Uso de dispersantes (polímeros).

4. APLICAÇÃO DOS PRODUTOSA dosagem inicial do inibidor de corrosão e do dispersante deve ser feita na concentraçãooriginal dos produtos, diretamente na bacia da torre de resfriamento ou no tanque dos gelados.Para as dosagens dos produtos que devem ser aplicados em forma contínua, devem ser usadostanques com bomba dosadora ou dosador por gravidade que permita um fluxo constante euniforme.A aplicação dos produtos deve ser feita no poço de sucção das bombas de recirculação.O inibidor e o dispersante devem ser dosados individualmente em solução com concentraçãonunca superior a 5%, as soluções devem ser preparadas e consumidas diariamente.• O antiespumante deve ser usado sempre que houver espuma, adicionado na bacia da torre

ou tanque do gelado.• No caso do biocida, ele é adicionado ao sistema na bacia da torre na concentração original.

5. OPERAÇÃO DA TORRE DE REFRIGERAÇÃO

5.1. CUIDADOS DIÁRIOS DO BOM OPERADORa) Verificar nível da água no interior da torre. Certificar-se do bom funcionamento do sistema

medidor de nível;b) Verificar se os ventiladores e bombas estão operando;c) Preparação e controle das Soluções de produtos químicos;d) Leitura das temperaturas de entrada e saída da água (sistema fechado, se for necessário);e) Inspecionar bicos distribuidores;f) Coleta de amostra da torre de resfriamento e reposição;g) Promoção de descarga, conforme indicação do controle analítico;h) Checar produtos químicos recebidos e em uso.


gg5.2. CONTROLE ANALÍTICO

Para que estejamos certos da boa qualidade da água da torre, é necessário que sejam feitostestes analíticos diariamente. Os resultados devem estar dentro da faixa limites indicadospelo programa de tratamento.É através dos testes analíticos que é controlada a quantidade de descarga e a dosagem deprodutos.

PARÂMETROS DE CONTROLE PARA TORRES

ITENS FAIXA AJUSTEpH 6,5 a 8,5 ÁlcaliAlcalinidade Total máx. 250 ppm DescargaDureza Total máx. 500 ppm Descarga, dispersanteCloretos, como Cl C x Cl- rep. ppm DescargaSílica, como SiO2 máx. 150 ppm DescargaFerro Total, como Fe máx. 2,0 ppm Descarga, dispersanteSól. Tot. Dissolvidos máx. 1.500 ppm DescargaTc aço-carbono < 3,0 mpy Chec. Tratamento GE BetzTd aço-carbono < 2,0 mpd Chec. Tratamento GE BetzTc cobre < 0,5 mpy Chec. Tratamento GE BetzTd cobre < 0,1 mpd Chec. Tratamento GE BetzTc galvanizado < 4,0 mpy Chec. Tratamento GE BetzTd galvanizado < 2,0 mpd Chec. Tratamento GE BetzNº colônias/ml 5 x 104 BiocidaCl2 0,5 a 1,0 ppm Hipoclorito

NOTA:

O quadro de controle acima é apenas orientativo, deve-se elaborar um quadro específico para cadacaso, baseando-se nos materiais de construção do sistema e tipo de tratamento recomendado.Uma parte da água de refrigeração sofre evaporação e os sólidos dissolvidos e em suspensãopermanecem na bacia. A medida que a evaporação continua, a concentração de sólidos totais naágua aumenta e quando atinge o limite máximo de solubilidade, ocorre a formação de depósito/incrustação.


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O efeito da concentração pode ser impedido, removendo-se água da torre e substituindo porágua menos concentrada, a este processo chamamos “descarga”. A variação de fluxo dadescarga irá controlar o ciclo de concentração da torre que é medido pela relação abaixo:

cloretos (ppm) na água da torre⊄ = ____________________________________ -

cloretos (ppm) na água de reposição

Note:

Descargas insuficientes : Aumentam as impurezas no interior da torre de resfriamento,possibilitando a formação de deposição/incrustação.

Descarga excessivas: Aumento no custo do tratamento;Diminuição do residual de produto no interior da torre deresfriamento.

DESCARGA

É a remoção de uma pequena porção de água concentrada da torre, para manter no sistemao nível máximo permitido de impurezas.

A PURGA DE FUNDO

É muito eficiente na remoção de lodo, recomendamos uma purga de 1 minuto a cada turnopor torre.

A DESCARGA CONTÍNUA

É o meio mais eficiente e econômico de desconcentrar os sistemas; esta purga deve serinstalada no lado oposto a entrada de água de reposição, e é controlada mediante adeterminação diária do teor de cloreto nos sistemas.


ggBALANÇO MATERIAL CWT

1. CICLOS MÁXIMOS PERMISSÍVEIS

A) C SiO2 = SiO2 Permissíveis(SiO2) rep.

B) ⊄⊄⊄⊄⊄ MgSiO3 = 35000 .(Mg) rep. x SiO2 rep.

C) ⊄⊄⊄⊄⊄ Ca = 1000 . (Ca) rep.

D) ⊄⊄⊄⊄⊄ Fe = 2 . (Fe) Rep.

2. BALANÇO MATERIAL

A = A% Q 100

TIRAGEM A% FAIXA MÉDIA USUAL

Induzida 0,1 - 0,3 0,2 0,1Forçada 0,1 - 0,3 0,2 0,1Natural 0,3 - 1,0 0,5 0,5Spray Pond 1,0 - 5,0 2,5 2,5Cond. Evap. 0,1 - 0,2 0,1 0,1

R = E + A + D R = E .1 - 1

C

CT = E + A. PL = A + D = E .A C - 1

D = E - A E = % E x QC - 1 100


ggTENDÊNCIA DA ÁGUA DE RESFRIAMENTO

1. INTRODUÇÃOEstudiosos criaram caminhos para determinação de índices que determinam a tendência docomportamento da água de resfriamento. Esses índices, baseados nos produtos de solubilidadedos sais e pH da água, são bastantes úteis na compreensão do processo corrosivo e incrustante.A verificação das tendências da água, com base nos índices de estabilidade (tendência a pitting)e agressividade ao fibrocimento, é de grande importância na diagnose de problemas e narecomendação e controle de um programa de tratamento.Conhecendo os limites de solubilidade para determinada água, sob condições conhecidas detemperatura de película em equipamentos, é possível, prever ou diagnosticar as causas dedeposição/incrustação que não dependem do tipo de fluxo.

2. CONSIDERAÇÕES PRELIMINARESAs avaliações de corrosividade consideradas referem-se, sobretudo, a metais ferrosos (ferrofundido e aço-carbono). Por outro lado, as tendências incrustantes avaliadas referem-se,principalmente, à formação de carbonato de cálcio (CaCO3).É necessário que fique bem clara a distinção entre as formações de uma INCRUSTAÇÃO e deum DEPÓSITO SEDIMENTAR. Segundo o esquema apresentado na página seguinte, umprocesso incrustante envolve necessariamente a passagem por uma etapa de NUCLEAÇÃO(formação do cristal-semente) a partir da qual ocorrerá o crescimento da formação cristalina,desenvolvendo-se um tipo de DEPÓSITO denominado INCRUSTAÇÃO VERDADEIRA (“TRUESCALE”).Entretanto na maioria dos casos de águas superficiais, as deposições (cristalinas ou não)observadas são de natureza sedimentar. Nestes casos sólidos em suspensão, inicialmentedispersos na água, separam-se da fase aquosa, depositando-se sobre as superfícies metálicas,formando os chamados DEPÓSITOS SEDIMENTARES. Em algumas oportunidades, comonos casos que envolvem produtos de corrosão, como o óxido férrico (Fe2O3), podem ocorrerDEPOSIÇÕES envolvendo os dois mecanismos citados, originado DEPÓSITOS TIPOINCRUSTAÇÃO (“SCALELIKE DEPOSITS”) de natureza mista.Portanto, embora a maioria dos depósitos observados, em caso de águas superficiais, seja denatureza sedimentar (lama argilosa, “fouling” microbiano, etc) ou mista (lama argilosa comprodutos de corrosão, etc), é importante que se possa avaliar o potencial corrosivo ou incrustante,sobretudo o primeiro, para um dado meio aquoso.


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3. ÍNDICES DE ESTABILIDADE EM RELAÇÃO AO CARBONATO DE CÁLCIOOs índices de Langelier, Ryznar e, mais recentemente, Puckorius definem o potencial corrosivo-incrustante, respectivamente em relação ao ferro metálico e ao carbonato de cálcio, a partir dodenominado pH de saturação (pHs) para o carbonato de cálcio.No equilíbrio químico bicarbonato-carbonato de cálcio, valores de pH abaixo do pHs solubilizamo carbonato de cálcio, expondo a superfície metálica ao meio corrosivo. Por outro lado, valoresde pH superiores ao pHs deslocam o equilíbrio no sentido da formação da incrustação decarbonato de cálcio. No pHs teríamos o carbonato de cálcio em solução saturada, no limite desua solubilidade ou no limiar de sua precipitação. A determinação do pHs é realizada a partirdos teores de sólidos totais dissolvidos, da temperatura do meio aquoso, da concentração decálcio (dureza cálcica) e da concentração de bicarbonatos (alcalinidade total).Existem métodos gráficos e analíticos bastante difundidos para determinações do pHs.

4. ÍNDICE DE CORROSIVIDADE DE LARSON-SKOLDO índice de Larson-Skold (ILS) foi desenvolvido especificamente para avaliação do grau deagressividade de águas corrosivas, havendo uma relação com boa proporcionalidade entre ILSe a taxa de corrosão uniforme. O ILS é calculado com base nas concentrações de cloreto,sulfato e bicarbonato (alcalinidade total), considerando a agressividade desses íons ao aço. Otexto a seguir descreve uma das hipóteses para influência dos cloretos e sulfatos no processocorrosivo:Com a elevação dos teores dos cloretos e sulfatos, o processo corrosivo se acentua. A ação docloreto já é bem conhecida, mas o sulfato também pode tornar a água de refrigeração maisagressiva, o que é confirmado por Fischer, que afirma que águas com altos teores de sulfatosão corrosivas para o aço. Fez esta afirmativa baseado em experiências realizadas com águasutilizadas em sistemas de refrigeração de algumas plantas industriais, onde o teor de sulfatoera elevado, cerca de 332 ppm.Outra observação que pode ser apresentada para justificar o agravamento do processo corrosivoé que o aumento da concentração de cloreto ou sulfato, poderia, em certas regiões ocasionar acorrosão sob a forma de alvéolos ou pites. Segundo Fontana uma das explicações para acorrosão por pites é a seguinte: a dissolução rápida do metal tende a produzir um excesso decargas positivas nesta área, o que resulta na migração de íons cloreto ou sulfato para manter aeletroneutralidade. Com a migração tem-se nestas áreas altas concentrações de cloretos ousulfatos do metal e, devido a hidrólise destes sais, altas concentrações de íons H+, segundo asequações das reações:

2FeCl3 + 6H2O —> 2Fe(OH)3 + 6HCl HCl —> H+ + Cl-

Fe2(SO4)3 + 6H2O —> 2Fe(OH)3 + 3H2SO4

H2SO4 —> 2H+ + SO4=

Os íons H+, Cl- e SO4= estimulam a dissolução de mais metal, acelerando o processo corrosivo, e

podendo-se observar ainda que o mesmo seria alto-catalítico.


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.18. MSC-00/12-034-E

5. CÁLCULO DOS ÍNDICES5.1 CARBONATO DE CÁLCIO LANGELIER (LSI), RYZNAR (RSI) e PUCKORIUS (PSI)pHs = 9,3 + A + B - ( C + D )pHeq = 1,465 logAT* + 4,54AT* = ppm Alc. Total, CaCO3

LSI = pH - pHs

RSI = 2pHs - pH

PSI = 2pHs - pHeq

INTERPRETAÇÃOLSI RSI/PSI CONDIÇÃO3.0 3.0 Extremamente severa2.0 4.0 Muito severa1.0 5.0 Severa0.5 5.5 Moderada0.0 6.0 Água estável

- 0.2 6.5 Sem incrustação, tendência muito leve para dissolver- 0.5 7.0 Sem incrustação, leve tendência para dissolver- 1.0 8.0 Sem incrustação, tendência moderada para dissolver- 2.0 9.0 Sem incrustação, forte tendência para dissolver- 3.0 10.0 Sem incrustação, tendência muito forte para dissolver

5.2 ÍNDICE DE CORROSÃO (PITTING)

IC = 1.408 x ppm Cl + 1.042 x ppm SO4=

ppm Alc. Total, CaCO3

INTERPRETAÇÃO• Se IC < 1/2 ==> processo de corrosão uniforme• Se IC > 1/2 ==> processo de corrosão por pites

5.3 ÍNDICE DE AGRESSIVIDADEIndica o grau de agressividade de uma água ao material de fibrocimento.

Al = pH + log (ppm Ca x Alc. Total)

INTERPRETAÇÃO• AI > 12 ==> Não agressiva• 10 < AI < 11.9 ==> Moderada• AI < 10 ==> Agressiva


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.19. MSC-00/12-034-E

TABELA PARA CÁLCULO DO pHs

( A ) SÓLIDOS TOTAIS ( B) TEMPERATURA 0C50 = 0.07 0.0/2.10 = 2.675 = 0.08 2.2/5.80 = 2.5

100 = 0.10 6.7/8.90 = 2.4150 = 0.11 10.0/13.3 = 2.3200 = 0.13 14.4/16.7 = 2.2300 = 0.14 17.0/21.1 = 2.1400 = 0.16 22.2/26.7 = 2.0600 = 0.18 27.8/30.1 = 1.9800 = 0.19 30.2/33.7 = 1.8

1000 = 0.20 37.8/43.0 = 1.71500 = 0.21 44.6/50.0 = 1.62000 = 0.22 51.5/53.5 = 1.5

53.8/63.6 = 1.4

( D ) ALCALINIZANTE TOTAL ( C ) DUREZA DE CÁLCIO10/11 = 1.0 10/11 = 0.612/13 = 1.1 12/13 = 0.714/17 = 1.2 14/17 = 0.818/22 = 1.3 18/22 = 0.925/27 = 1.4 25/27 = 1.028/35 = 1.5 28/34 = 1.136/44 = 1.6 35/43 = 1.245/55 = 1.7 44/55 = 1.356/69 = 1.8 56/56 = 1.478/88 = 1.9 73/87 = 1.589/110 = 2.0 88/110 = 1.6111/139 = 2.1 111/136 = 1.7140/175 = 2.2 139/174 = 1.6

BIBLIOGRAFIA

- DREW PRINCÍPIOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA INDUSTRIAL.


apostila tratamento agua industrial gebetz

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