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Luan Borges Pereira1

Jose Eduardo De Mendonça2

Resumo: As instalações de Estações de Tratamento de Água - ETA nas áreas

industriais ocorreu devido a necessidade do uso e reuso de água tratada para os diversos

processos da indústria sucroalcooleira, onde são utilizados grandes volumes de água

nas várias etapas de fabricação dos produtos que no caso deste estudo serão estudados

os processos de produção do Açúcar e do Álcool. Os recursos hídricos superficiais

utilizados pela Usina neste estudo inicia-se através da captação do córrego da Serra que

é afluente do rio Monjolinho, que tem suas águas desviadas para um canal que alimenta

a casa de bombas que envia para a ETA. Após ser tratada a água é enviada para as

diversas áreas onde serão utilizadas como: caldeiras, moendas, destilaria entre outras.

Deve-se ressaltar que o tratamento pela ETA industrial não garante o uso para consumo

humano, apenas para utilização industrial. O grande volume do uso da água nas diversas

etapas do processo industrial de produção do açúcar e álcool leva a implantação de uma

gestão hídrica que passa a ser um tema de extrema importância para empresa avaliada,

onde foi criado o Programa Reduza para Conservação e Reuso de Águas, que tem por

objetivo principal, diminuir a captação e o consumo da água das fontes superficiais e

profundas, por meio de Gestão Hídrica e reutilização de águas do processo produtivo

adotando procedimentos de: Reduzir o consumo de água, promover os benefícios da

redução de água e progredir sempre de modo sustentável. Os resultados mostrados neste

trabalho mostraram que o tratamento da água é fundamental para cada etapa de

fabricação e que sem ele a qualidade final e o valor dos produtos seriam prejudicados

em relação aos requisitos dos parâmetros específicos exigidos pelo Sistema de Garantia

de Qualidade exigido na comercialização destes produtos.

Palavras-chave: Água. Tratamento. Industria.Estação.Sucroalcool

1 Luan Borges Pereira Graduando do Curso de Engenharia Civil da Universidade de Araraquara-

UNIARA. Araraquara-SP. E-mail: luan_bp16@hotmail.com. 2 Jose Eduardo De Mendonça Orientador. Docente Curso de Engenharia Civil da Universidade de

Araraquara- UNIARA. Araraquara-SP. E-mail: josedu.mendonça@yahoo.com

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA – ETA - UM ESTUDO

NO SETOR SUCROALCOOLEIRO

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Abstract: The installations of Water Treatment Stations - ETA in the industrial areas

occurred due to the necessity of the use and reuse of treated water for the several

processes of the sugar and alcohol industry, where large volumes of water are used in

the several stages of the products manufacturing. In this study will be studied the

processes of production of sugar and alcohol. The surface water resources used by the

Plant in this study begins by capturing the Serra stream, which is a tributary of the

Monjolinho River, whose waters are diverted to a canal that feeds the pump house that it

sends to ETA. After being treated the water is sent to the various areas where they will

be used as: boilers, mills, distillery among others. It should be noted that treatment by

industrial ETA does not guarantee use for human consumption, only for industrial use.

The large volume of water use in the various stages of the industrial process of sugar

and alcohol production leads to the implementation of water management that becomes

an extremely important topic for the evaluated company, where the Reduce Program for

Conservation and Reuse of Water was created. Waters, whose main objective is to

reduce the abstraction and consumption of water from surface and deep sources,

through Water Management and reuse of water from the production process by adopting

procedures of: Reducing water consumption, promoting the benefits of water reduction.

water and always make sustainable progress. The results shown in this work showed

that water treatment is fundamental for each manufacturing step and that without it the

final quality and value of the products would be impaired in relation to the requirements

of the specific parameters required by the Quality Assurance System required in the

commercialization of these. products.

Key-words: Water. Treatment. Industry.Station.Sucroalcohol

INTRODUÇÃO

Este trabalho analisou a origem do desenvolvimento, implantação e

processamento da Estação Tratamento de Água, com ênfase nos setores

Sucroalcooleiros.

As estações de tratamento de água (ETA) são os processos mais eficazes pelo

qual as pessoas, empresas e organizações conseguem manter a qualidade de água

desejada conforme a demanda nos diversos setores da indústria. Cada ETA é projetada

para um processo específico, onde pode ser dimensionada conforme seu uso na

industrial ou outros consumos dos mais variados

Há diversas formas de se projetar uma ETA, sua escolha é definida conforme as

necessidades, como exemplo: tratamento da água para produção, trazer qualidade em

seu produto final, uso em torres de resfriamento, e de acordo com o tamanho da

unidade, conseguindo tratar o volume necessário para o processo. Com essas práticas, o

3

tratamento é importante para a empresa ou organização que procura da melhor forma a

qualidade para a distribuição da água tratada.

No processo industrial da usina estudada, a água tratada na ETA é fundamental

para o tratamento da levedura usada no processo de fermentação onde se transforma os

açucares em Etanol, onde se exige uma água para diluição dos caldos de boa qualidade

sem resíduos orgânicos e inorgânicos pois pode-se perder rendimento do processo em

até 50%. Outro uso importante da água tratada são nas caldeiras onde há geração de

vapor a partir da água, vai ser usada em diversos pontos da indústria para aquecimento.

Se não estiver na entrada das caldeiras isentas de resíduos inorgânicos como Sódio,

potássio, Calcio magnésio entre outros estes irão depositar nas tubulações dos

equipamentos, chegando a entupir todos os sistemas causando grandes prejuízos técnico

pois serão necessárias paradas para manutenções

O processo de tratamento de agua geralmente ocorre decorrente da agua captada

em rios ou represas mais conhecida como montante, e enviada por meio de bombas que

a transportam por tubulações a setores que não necessitam de tratamento como

aquecedores, evaporador e também para a ETA, onde por meio de pressão é levada ao

tanque de decantação já recebendo em sua entrada a soda e polímero, para que ocorra a

decantação dos sólidos insolúveis como lodo, algas e outros. Só será eficiente se o pH

for mantido entre 7,2 a 8,0, para que as reações ocorram com o polímero adicionado ao

meio. Nos tanques, ocorre a decantação e conforme aglomera e sedimenta no fundo dos

tanques a água já limpa vai sendo transferida para outros tanques como o de filtração,

que é composto por camadas de areia e pedras realizando a filtração do material que não

foi retido na decantação. Após a água é transferida para os tanques dosadores de cloro

que tem a finalidade de eliminar as bactérias que podem alterar os produtos finais com

contaminações ou mesmo não deixar que aconteça o processo fermentativo citado

acima. Através de bombeamento a agua tratada vai para a destilaria onde é usada na

produção do fermento que será adicionado ao mosto para fermentação e produção do

vinho que será centrifugado e se tornando vinho volante que é o produto que ira para as

colunas de destilação, separando assim o álcool, do que se torna vinhaça resíduo usado

posteriormente como adubo orgânico nas áreas de produção da cana de açúcar .

O outro tanque que recebeu a agua filtrada, também por meio de bomba e

medição de vazão da água, ira passa-la pelo processo de troca iônica, ou seja essa agua

ainda passa por um tanque de carvão, tirando quaisquer impureza ainda restante, depois

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passando por um tanque com resinas catiônicas e outro tanque de resinas aniônicas, para

assim ser analisado e obtendo resultados aceitáveis de sílica. Essa água será enviada

para reposição nas caldeiras de alta pressão.

Na indústria sucroalcooleira, a água é utilizada em média com valor estimado de

22 m³/t cana, sua capitação bruta chega a 2200m³/dia ou mais. Após a água ser capitada,

passa pela ETA e assim destinada aos tanques onde são utilizadas conforme necessidade

da indústria. Seu uso se diferencia a cada etapa da produção e quando estamos em época

de entressafra, onde a usina está parada para manutenções a água é usada apenas para

limpezas sendo assim o uso da ETA e capitação bruta não é tão grande.

OBJETIVO GERAL: Apresentar os processos da indústria açúcar álcool e

bioenergia, com um estudo aplicado ao uso de água e seus processos de tratamento. Será

demostrada uma análise à cerca de todo desenvolvimento da Estação de Tratamento de

Água (ETA).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Como objetivo específico, será demonstrada a

trajetória desde a captação da agua bruta até o envio dela já desmineraliza ou seja uma

água totalmente pura, livre de minerais, íons e metais pesados ao tanque que alimenta o

processo, classificando suas vantagens e facilidades para a organização, será avaliado as

quantidades de água requeridas na produção de açúcar e etanol, avaliado a qualidade das

águas captadas, levantamento através de dados reais de uma indústria sucroalcooleira da

região de Ibaté-SP.

JUSTIFICATIVA: Esta analise se justifica pela importância do conhecimento no

processo dos tratamentos de água industrial com fator de utilização essencial para

abastecimento de água das caldeiras e tratamento do fermento no processo de

fermentação na fabricação de etanol.

O tema escolhido tem como motivo de justificação demonstrar e avaliar uma

ETA. Realizando a caracterização qualitativa e quantitativa das águas e efluentes

envolvidos na produção de açúcar e etanol.

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1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

1.1. Importância da Água

A água é um recurso natural imprescindível para sobrevivência da humanidade e

demais seres vivos no Planeta. É uma substância fundamental para os ecossistemas da

natureza. Ela é importante para as formações hídricas atmosféricas, influenciando o

clima das regiões. No caso do homem, é responsável por aproximadamente ¾ de sua

constituição. Infelizmente, este recurso natural encontra-se cada vez mais limitado e

está sendo esgotado pelas ações impactantes nas bacias hidrográficas (ações do

homem), degradando a sua qualidade e prejudicando os ecossistemas (Apostila de

Hidrologia 1.).

A carência de água afeta muitos países e é um dos fatores limitantes para o

desenvolvimento. Alguns países como Israel, Territórios Palestinos, Jordânia, Líbia,

Malta e Tunísia a escassez de água já atingiu níveis muito perigosos. Atualmente a falta

de água atinge severamente 26 países, além dos já citados estão nesta situação: Arábia

Saudita, Iraque, Kuwait, Egito, Argélia, Burundi, Cabo Verde, Etiópia, Cingapura,

Tailândia, Barbados, Hungria, Bélgica, México, Estados Unidos, França, Espanha e

outros. No Brasil, a ocorrência mais frequente de seca é no Nordeste e problemas sérios

de abastecimento em outras regiões já são identificados e conhecidos. Alertas de

organismos internacionais mencionam que nos próximos 25 anos, cerca de três bilhões

de pessoas poderão viver em regiões com extrema falta de água, inclusive para o

próprio consumo (Apostila de Hidrologia 1.)

O continente da América do Sul conta com numerosos recursos hídricos, porém

existem diferenças consideráveis entre as distintas regiões nas quais os problemas de

água se devem, sobretudo ao baixo rendimento de utilização, gerenciamento,

contaminação e degradação ambiental. Segundo a Organização das Nações Unidas para

a Alimentação e a Agricultura (FAO, sigla do inglês Food and Agriculture

Organization) a Argentina, o Peru e o Chile já enfrentam sérios problemas de economia

e água contaminada por efluentes agroindustriais que são descartados em canais de

irrigação. A situação brasileira não é de tranquilidade, embora seja considerado um país

privilegiado em recursos hídricos. Contudo, conflitos de qualidade, quantidade e déficit

de oferta já são realidade. Outra questão refere-se ao desperdício de água estimado em

40% por uso predatório e irracional. Por exemplo, segundo Diário Oficial da União em

Cuiabá o desperdício chega a 53% de toda água encanada e na cidade de São Paulo a

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população convive com um desperdício de 45% nos 22000 km de encanamentos,

causados por vazamentos e ligações clandestinas. Enquanto a escassez de água é cada

vez mais grave, na região nordeste a sobrevivência, a permanência da população e o

desenvolvimento agrícola dependem essencialmente da oferta de água.

Segundo a Agência Nacional de Águas (ANA) o Brasil em termos estatísticos é o

país mais rico em água doce, possuindo 12% das reservas mundiais. Sua utilização vem

das águas subterrâneas e superficiais. A mais utilizada é a superficial onde não penetram

no solo, acumulam-se na superfície, escoam e dão origem a rios, riachos, lagoas e

córregos. Por esta razão, elas são consideradas uma das principais fontes de

abastecimento de água potável do planeta. Na (Figura 1 e 2) podemos conhecer sobre a

disponibilidade hídrica superficial, os valores mostrados são dados em m³/s.

Figura 1 - Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos superficiais

Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA)

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Figura 2 - Disponibilidade hídrica

Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA).

Para o planejamento e a gestão de recursos hídricos, é de muita importância o

monitoramento das águas superficiais pois garantem o acesso aos diferentes usos da

água.

Com base nos estudos de dados a ANA investigou os métodos até então adotados no

Brasil e internacionalmente, propondo mudanças significativas para refinamento das

demandas hídricas, em todos os usos. A seguir a Figura 3 são destacados os números

gerais e as principais tendências e padrões observados nos usos consuntivos da água.

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Figura 3 - Demandas de uso da água no Brasil em 2017, por finalidade de uso.

Fonte: Fonte: modificado de Conjuntura 2017 (ANA, 2017).

Aprofundando ao setor industrial, em seus aspectos são apresentadas áreas onde

regionalmente, a maior concentração de indústrias no Brasil está na região Sudeste,

sobretudo nos estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. Segundo ANA em

São Paulo a Vazão total retirada para Uso Industrial em 2015 (l/s) é de 7.314,79; sua

Vazão de consumo é de 2.152,12 e sua Vazão de Retorno é 5.162,67. Os setores mais

significativos, totalizando cerca de 60% do valor da produção industrial total, são:

Alimentos e Bebidas (21%), Derivados de petróleo e biocombustíveis (11%), Químicos

(10%), Veículos automotores (9%) e Metalurgia (6%) (CNI, 2017). A demanda de água

na indústria reflete o tipo de produto ou serviço que está sendo produzido e os processos

industriais associados (ANA agência nacional de águas).

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A grande utilização da água depende de vários fatores, dentre eles, o tipo de

processo e de produtos, tecnologias empregadas, boas práticas e maturidade da gestão.

Em referência, sobre a utilização de água no processo produtivo, observa-se diversas

funções, tais como: matéria-prima e reagentes; solventes de substâncias sólidas, líquidas

e gasosas; lavagem e retenção de materiais contidos em misturas e operações

envolvendo transmissão de calor (ANA agência nacional de águas).

Existe uma preocupação na intensidade do uso da água com relação a sua

eficiência e vem ocupando lugar de destaque nas estratégias competitivas das indústrias

nacionais. Com isso boas práticas ambientais para produção industrial são exibidas, por

exemplo, nos guias da série Programa de Produção Mais Limpa (P+L) elaborado em

parceria pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e pela

Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (FIESP). A Produção Mais Limpa

(P+L) é uma estratégia aplicada na produção e nos produtos a fim de economizar e

maximizar a eficiência do uso de energia, matérias-primas e água e ainda minimizar ou

reaproveitar resíduos gerados (ANA agência nacional de águas).

2. METODOLOGIA

2.1. Etapas do Processo Produtivo do Açúcar e Etanol.

A tecnologia do Processo Produtivo do Açúcar e Etanol é muito similar, do ponto

de vista de processos, em todas as usinas brasileiras; há diversidades nos tipos e

qualidades dos equipamentos, controles operacionais e, principalmente, nos níveis

gerenciais. Existe, atualmente, um bom conjunto entre as áreas agrícola e industrial das

usinas, o que permite otimizar toda a cadeia produtiva nas unidades mais bem

gerenciadas.

O processo de fabricação de açúcar e álcool de pode ser dividido nas seguintes

seções, descritas a seguir: recepção/preparo/moagem, tratamento do caldo, fábrica de

açúcar, destilaria de etanol, utilidades, disposição de efluentes e estocagem dos

produtos. A origem da água utilizada no processo vem de captação de água bruta em

mananciais superficiais e subterrâneos que são captadas por meio de bombas e

distribuído para suas finalidades. A Figura 3 apresenta o fluxograma do processamento

da cana até o produto Final.

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Figura 4 - Fluxograma do balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e álcool.

Fonte: CETESB, 2002

Na recepção, preparo da cana e extração do caldo são as etapas iniciais do

processo de industrialização da cana de açúcar. Considerando que a cana se constitui em

uma fração sólida (fibra) e uma líquida (caldo), faz-se necessário que estas sejam

separadas. Os processos de extração em escala industrial são a moagem- por pressão nos

rolos e a difusão – contrafluxo de vapor. Segundo pesquisa na base de dados da ANA a

vazão retirada para fabricação e refino de açúcar em uma usina açucareira de Ibaté no

ano de 2015 foi de 185,70 l/s.

Segundo Elia Neto e Shintaku (2009), na difusão a água de embebição é

aplicada no final do difusor e, em seguida, a massa passa por um conjunto de moendas

para retirada do caldo residual do bagaço e a umidade do bagaço que está por volta de

70% inviabilizando sua queima na produção de vapor. Uma vez extraído o caldo, em

moendas ou difusores, tem-se bagaço final com a umidade (50%) para ser queimado nas

caldeiras de forma a suprir as necessidades de energia da unidade produtiva.

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O tratamento de caldo quando sai do processo de extração inicia-se por meio de

peneiras, dos sólidos insolúveis (areia, argila, bagacilho, etc.). A segunda fase é o

tratamento químico, cujo objetivo é remover as impurezas insolúveis que não foram

eliminadas na fase anterior e as impurezas coloidais e solúveis, este processo visa à

coagulação, floculação e precipitação destas impurezas, que são eliminadas por

sedimentação. É necessário, ainda, fazer a correção do pH para evitar inversão e

decomposição da sacarose.

Logo após direciona o caldo para o pré-aquecimento em aquecedores

alimentados por vapor vegetal. Quanto se pretende fabricar açúcar branco procede-se,

em seguida, à sulfitação do caldo que possibilita a redução de cor, além de exercer

efeito secundário na melhoria das características de cozimento das massas. A massa

cozida de açúcar é uma suspensão de cristais de açúcar e mel, e a separação dos cristais

de sacarose é feita em centrífugas (em batelada ou contínuas).

Segundo Elia Neto e Shintaku (2009), informam que a lavagem com água é

normalmente associada a uma lavagem com vapor para aumentar a temperatura da

massa cozida no cesto, aumentando a fluidez do mel residual que é separado dos cristais

de açúcar pela força centrifuga. Resultando açúcar que vai para o secador e o mel final

que vai para fermentação.

O açúcar é enviado ao secador rotativo para retirada da umidade contida nos

cristais. Após a secagem, é recolhido em uma moega de fundo afunilado que o despeja,

de forma descontínua, diretamente na embalagem localizada em cima de uma balança.

Na embalagem a granel o açúcar é levado ao silo armazenador para ser ensacado e

estocado (ELIA NETO; SHINTAKU; DONZELLI, 2009).

O etanol pode ser produzido a partir da fermentação do mel final ou melaço,

resultante do processo de fabricação de açúcar, ou ainda do caldo extraído nas moendas.

Nas unidades autônomas todo o caldo extraído é encaminhado para fermentação,

enquanto nas unidades com destilaria anexa geralmente ocorre a composição das duas

formas cuja escolha é feita pelo mercado.

O mosto constitui-se numa solução de açúcar cuja concentração é ajustada para

facilitar a fermentação. Em unidades com destilaria O mosto é preparado a partir de

méis, caldo e água de modo que a mistura apresente uma concentração final por volta de

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16 a 23º Brix. Segundo Elia Neto, Shintaku (2009) para obter o teor alcoólico desejado

na fermentação, ele é resfriado a aproximadamente 35°C.

O processo de transformação de açúcar em etanol, por ação de levedura, é

denominado fermentação alcoólica, e se desenvolve em condições de anaerobiose, ou

seja, em ausência de oxigênio livre. A fermentação pode ser realizada por batelada ou

de forma contínua, ou por uma associação das duas tecnologias.

O mosto é inoculado com leite de leveduras constituído por uma suspensão

aquosa, em meio ácido, dos microrganismos Saccharomyces sp. (ASSAN, 2006). É o

início da primeira etapa do processo contínuo de fermentação, realizada em dornas. Em

seguida, o produto é centrifugado e as leveduras recuperadas, tratadas e enviadas ao

início do processo de fermentação. O produto da fermentação, chamado de vinho, é

encaminhado para a destilaria (PIACENTE, 2005).

A destilação é um processo físico de separação de líquidos contidos em uma

mistura, baseada nos diferentes pontos de ebulição de seus componentes. À pressão

normal o etanol etílico evapora-se a 78,3°C, enquanto a água destilada ferve a 100°C

(LEÃO, 2002, apud ALBUQUERQUE, 2005).

O vinho é depurado duas vezes em uma coluna de destilação. Na primeira

elimina-se os ésteres e aldeídos, e, na segunda é fracionado em vinhoto (também

chamado vinhaça) e na flegma (vapores com 40° a 50° GL) que é o produto final dessa

etapa de destilação. A flegma é novamente destilada em uma complexa operação de

purificação denominada retificação, resultando no etanol hidratado (96° GL), e nos

resíduos flegmaça e óleo fúsel (PIACENTE, 2005). Essa etapa do processo envolve a

utilização de condensadores fazendo-se necessária a utilização de volumes expressivos

de água. A vinhaça, rica em matéria orgânica, nitrogênio, potássio, fósforo e água, são

utilizados na lavoura para irrigação da cana, na chamada “fertirrigação”.

O etanol produzido é resfriado, medido, analisado para controle de qualidade e

armazenado em tanques cilíndricos próximos da destilaria, de onde é encaminhado para

comercialização.

A energia elétrica, mecânica e térmica, utilizada na fabricação do açúcar e

etanol, é gerada na própria usina através da queima do bagaço de cana (biomassa), no

denominado processo de cogeração.

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Esta cogeração é hoje o terceiro produto a ser comercializado pelas usinas e

arrecada praticamente valores que subsidiam todo o processo produtivo

2.2. Caldeiras de alta pressão: Caracterização e avaliação da qualidade do

tratamento das águas de abastecimento.

2.2.1. Tipo de Caldeira

Conforme Leite e Militão (2008), nas caldeiras aquatubulares, como o próprio

nome indica, há circulação de água por dentro dos tubos e os gases quentes envolvendo-

os. São usadas para instalações de maior porte e obtenção de vapor superaquecido. A

água circula várias vezes através do conjunto tubulão-coletores, desce pelos tubos

externos e retorna pelos internos. Essa circulação natural é provocada pela diferença de

pressão exercida pelas colunas líquidas e pelas correntes de convecção formadas. A

coluna externa, que contém somente água, é mais pesada do que a coluna interna, que

contém água mais vapor, o que promove a circulação. A parte vaporizada armazena-se

no “tubulão”, enquanto o líquido volta a circular.

2.2.2. Água de alimentação

Atualmente a água é o principal fluido utilizado em sistemas de geração de

vapor. Na natureza encontram-se diversos tipos de águas, sendo que todas são impuras,

pois apresentam quantidades diversificadas de impurezas iônicas ou moleculares, cuja

composição e proporção estão relacionadas com a constituição geológica dos solos. Os

constituintes geralmente encontrados junto com a água são sais dissolvidos inorgânicos

e orgânicos, matéria orgânica em suspensão, material coloidal, gases dissolvidos e

micro-organismos. O alto poder calorífico aliado à ampla disponibilidade da água no

meio industrial justifica a preferência do vapor da mesma como fluido de trabalho.

Atualmente, o vapor é utilizado em grande escala, tanto para serviços de aquecimento,

quanto para serviços acionados mecanicamente. Sua aplicação é bastante abrangente,

pois atende diversas necessidades das empresas, como por exemplo, indústria de

alimentos, bebidas, papel e celulose, têxtil, metalúrgica, química e outras.

Conforme Sperling (2005), o conceito de qualidade da água é muito mais amplo

do que a simples caracterização da água pela fórmula molecular H₂ O. Isto porque a

água, em decorrência das suas propriedades de solvente e da sua capacidade de

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transportar partículas, incorpora a si diversas impurezas, as quais definem sua

qualidade.

Atualmente existem vários métodos de tratamentos externos de águas de

abastecimento para unidades geradoras de vapor para águas de caldeira, cada um com

um determinado objetivo.

2.2.3. Avaliação do tratamento do tratamento de água para a caldeira

Para alcançar os parâmetros da água desejáveis para o abastecimento de

caldeiras, são possíveis diversos tipos de tratamentos que podem ser empregados. Na

Usina açucareira da Serra, os tipos de tratamento realizados são: a) filtro primário, com

diferentes granulações de pedras, o qual começa com pedras maiores até pedras

menores e permite que pouca matéria sólida passe para as etapas seguintes do

tratamento. b) “Desaerador”, onde a água passa por várias canaletas, obrigando-a a

mudar constantemente de direção e, assim, agitando e proporcionando uma

“desaeração” na água. c) Clarificação, que é feita com a adição de um polímero

responsável por unir as moléculas de impurezas, caracterizando a etapa de coagulação.

Após a coagulação, é feita a floculação, na qual as moléculas maiores são unidas pela

ação de outro polímero com peso molecular maior e grande solubilidade em água.

Depois disso, o processo final é feito pela ação da gravidade, em que as moléculas

decantam, e a água passa para o próximo tanque. d) Tanque de leito misto, onde a água

passa pela filtração por meio de areia e carvão ativado. e) depois disso, a água passa por

um tanque catiônico e um tanque aniônico, onde irá trocar íons indesejáveis (Mg, Na,

Ca, Fe, CO3, SO3, Cl, etc.) para a água por íons desejáveis (H+ e OH

-). f) Após a água

ser desmineralizada é transportada para o tanque acumulador e estará pronta para o

abastecimento das caldeiras.

2.3. Estações de tratamento de água (ETA).

Basicamente, existem três tipos de tratamento, que são realizados por

uma estação de tratamento de água industrial. São eles:

Processos físicos: eles removem sólidos em suspensão, através de separações

físicas, como gradeamento, peneiramento, sedimentação, flotação e caixas

separadoras de óleos e gorduras. Quando a água passa pelos processos físicos de

uma estação de tratamento de água industrial, é removida a matéria orgânica e

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inorgânica em suspensão coloidal, além de reduzir ou eliminar a presença de

micro-organismos, através de processos como filtração.

Processos químicos: nessa etapa, a estação de tratamento de água industrial

utiliza produtos químicos para remover diversos poluentes, também

condicionando a mistura de efluentes a ser tratada nos processos seguintes.

Processos biológicos: basicamente, a estação de tratamento de água industrial

reproduzirá fenômenos que acontecem na natureza, porém em menor tempo,

como remover matéria orgânica dissolvida em suspensão e transformar essa

matéria em sólidos sedimentáveis.

Para uso na indústria da Usina açucareira localizada no município de Ibaté, estado

de São Paulo, é necessário que haja a captação de água bruta (Figura 4) do córrego da

serra que é tributário do rio Monjolinho e afluente da Micro bacia hidrográfica do rio

Jacaré Guaçu/rio Tietê.

A água captada passa pelo processo de filtração para duas partes do processo,

utilizando duas ETA’S, o primeiro passo é feito por uma bomba deve ser ligada e

acompanhado fluxo de vazão da agua que deve estra entrando nos decantadores, elas

devem entrar já com adição de policloreto de alumínio (polímero) e soda com auxílio de

uma bomba dosadora para que seja feita a floculação das impurezas contidas na agua e

por meio de decantação e suspenção das mesmas, consigam ser retirada partes das

impurezas inicialmente detectadas.

Floculação acontece após a mistura dos produtos químicos na água a ser tratada,

onde as partículas e alguns contaminantes dissolvidos são desestabilizados para começar

a formar os flocos de sujeira. A decantação é o processo em que se promove a

sedimentação dos flocos formados, retirando assim boa parte das impurezas contidas na

água.

A filtração vem logo em seguida desse processo, que normalmente é realizada

através de leitos de areia, através dos filtros que operam por pressão, os filtros

constituem a última barreira que retém as partículas que não foram retiradas no

decantador.

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Após essa etapa a água é estocada no tanque de água filtrada onde tem adição do

produto químico Cloro, e assim na para assim ser bombeada para fermentação para o

tratamento de levedura.

O mesmo processo é feito até a estocagem de água filtrada, porém sem adição de

cloro para a alimentação das caldeiras de alta pressão, pois essa água filtrada ainda

passara pelas etapas de desmineralização. Com base em fontes de dados obtidos na

Usina açucareira de Ibaté, no fluxograma 1 são apresentadas as etapas de tratamento

ETA industrial.

2.3.1. Fluxograma: Etapas da ETA industrial

Fonte: Elaborado pelo autor.

17

Fonte: Elaborado pelo autor.

Então essa agua é bombeada ao leito de carvão ativado. O uso de carvão ativado

no tratamento da água vem crescendo muito desde os anos 70, quando surgiu uma maior

pressão das autoridades sanitárias em relação ao tratamento e qualidade da água que é

distribuída aos consumidores. Ele é o adsorvente mais poderoso do mundo e um dos

meios mais eficazes para a remoção de uma vasta gama de contaminantes de águas

residuais industriais

Desmineralização é o processo de extração de minerais, íons e metais pesados

contidos na água e pode ser realizado de diversas formas e em diferentes níveis, ou seja,

água que será utilizada para alimentar turbinas precisa ser absolutamente sem sais, com

condutividade abaixo de 0,5µS sílica abaixo de 20ppb, ou para uma caldeira de baixa

pressão, que já não requer uma extração tão avançada de sais.

A água desmineralizada é chamada de deionizada, ou seja, é quimicamente pura

e justamente por essa pureza que ela é muito utilizada na área industrial, haja vista que,

sem sais minerais, os equipamentos e peças não sofrem corrosões ou incrustações.

Sendo assim, a água desmineralizada é ideal para as indústrias, pois é uma solução que

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acaba evitando desgastes em equipamentos, o que poderia ocasionar em menor

produtividade. Nas caldeiras de vapor, por exemplo, a água desmineralizada evita o

acúmulo de sais na superfície que causam corrosão nos equipamentos. Sem ela, eles

ficam cobertos por camadas de sujeira e ferrugem.

Esse processo é composto por leitos de resinas catiônicas e aniônicas onde

99,5% dos sais são eliminados. É um tratamento que atua na remoção dos íons

dissolvidos na água, como magnésio, cloreto, sílica e cálcio. Esse sistema utiliza resinas

de troca iônica — pequenas esferas plásticas que possuem superfícies ligadas aos íons

usados na troca. Ou seja, a água passa por esses leitos catiônico e aniônico que retém os

sais e vai para um tanque de estocagem de alimentação das caldeiras de água

desmineralizada.

Os tanques catiônico e aniônico quando saturados de sais, passam por uma

regeneração que seria a lavagem das resinas para eliminar toda sujeira que ficou retida a

elas, e para que seja eficiente essa limpeza e se possa voltar a tratar agua da melhor

qualidade necessita-se que no leito catiônico seja passado produto químico HCL pelo

tempo e quantidades determinadas pela especificação de trabalho da empresa, e no leito

aniônico será passado soda, depois será feita uma nova lavagem para retirar os resíduos

de produto e assim dar início ao processo de desmineralização novamente.

2.3.2. Vazões

As informações apontadas neste item mostram os valores de vazão informados

pela empresa (média do ano 2016). Estimam-se ainda os usos específicos de água, com

base na estação de tratamento de água.

2.3.3. Vazões informadas pela empresa.

As vazões de água dos processos de acordo com as informações da Unidade

açucareira de Ibaté foram sistematizadas na (Tabela 1 e Figura 6).

19

Tabela 1 – Relatório de vazão ano safra 2016.

MÊS VAZÃO DE ÁGUA BRUTA VAZÃO DE ÁGUA

TRATADA

VAZÃO DE ÁGUA

DESMINERALIZADA

Janeiro - - -

Fevereiro - - -

Março 173,14 m³/h 122,01 m3/h 5,21 m³/h

Abril 176,12 m³/h 158,66 m³/h 6,29 m³/h

Maio 174,24 m3/h 79,11 m³/h 9,24 m³/h

Junho 87,57 m³/h 37,05 m³/h 9,82 m³/h

Julho 142,17 m³/h 42,19 m³/h 8,30 m³/h

Agosto 128,14 m³/h 71,84 m³/h 10,16 m³/h

Setembro 84,46 m³/h 65,33 m³/h 12,00 m³/h

Outubro 106,26 m³/h 51,33 m³/h 11,47 m³/h

Novembro 105,71 m³/h 51,26 m³/h 9,26 m³/h

Dezembro - - -

TOTAL 1.177,81 m³/h 688,78 m³/h 81,75 m³/h

Fonte: Usina açucareira de Ibaté-SP

Figura 5 - Gráfico comparativo de Vazões

Fonte: Usina açucareira de Ibaté-SP

20

Conclusão.

Com base nos resultados apresentados, concluiu-se que a água está a um nível

escassa e afeta diversos países, no qual seus problemas veem por consequência do mau

gerenciamento, contaminação e degradação do meio ambiente. No Brasil onde á

privilégios em recursos hídricos, a situação não vem sendo favorável, por isso é de

extrema importância uma Gestão Ambiental bem aplicada, onde temos a água como

elemento fundamental para a industrialização, em específico numa usina de açúcar e

álcool cujo uso exige uma alta demanda de água tratada para seguir com etapas de seu

processo produtivo, garantindo a qualidade em seu produto final a fim de entregar um

produto de qualidade dentro das normas especificadas pelo mercado, ou seja é

necessário o uso racional da água, considerando que os esforços para conserva-la e

trata-la dentro desse processo seja visto como complementares, dedicando melhores

esforços para assim oferecer um ambiente que promova a gestão adequada onde é

adotado praticas do reuso de água. O estudo apresenta etapas e processos da indústria

sucroalcooleira onde é mostrado seus sistemas produtivos, da entrada da cana até a saída

do açúcar e álcool, em destaque o processo das caldeiras de alta pressão cuja utilização

depende de um grande volume de água que circula por dentro de tubos e atualmente é o

principal fluido utilizado para geração de vapor e utilização de energia. A importância

da qualidade da água é muito ampla e há diversos métodos de tratamento de água de

caldeira de alta pressão que atende um determinado objetivo. Para alcançar os

parâmetros desejáveis da água para utilização das caldeiras na Unidade, o presente

estudo avaliou dados e processos da ETA (estação de tratamento de água) industrial

onde é mostrado duas etapas de tratamento e seus resultados finais, evidenciando a

viabilidade com os princípios da sustentabilidade, mostrando a importância de uma

utilização adequada, seguindo o fluxograma de instrução estabelecido com base em

fontes de dados obtidos na Usina açucareira de Ibaté e monitorando os valores de vazão

de água bruta, água tratada e água desmineralizada estimando assim o uso específico de

água para certificar que em seu processo não haja valores incoerentes que evidenciam

uma interferência com o meio ambiente e a produtividade.

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REFERÊNCIAS

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DESMINERALIZAÇÃO DE ÁGUA: TROCA IÔNICA X OSMOSE REVERSA

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