UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

FACULDADE INTEGRADA AVM

Processos de Dessalinização da Água do Mar Utilizados a

Bordo de Navios.

Por: Célio Monteiro Vannier

Orientador

Prof. Nelsom Magalhães

Rio de Janeiro

2011

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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

FACULDADE INTEGRADA AVM

Processos de Dessalinização da Água do Mar Utilizados a

Bordo de Navios.

Apresentação de monografia à Universidade

Candido Mendes como requisito parcial para

obtenção do grau de especialista em Engenharia da

Produção.

Por: Célio Monteiro Vannier

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AGRADECIMENTOS

....aos amigos, professores e a colega Tilda do AMRJ e aos colegas do Curso de Engenharia da Produção da Universidade Candido Mendes e da Diretoria de Engenharia Naval da Marinha do Brasil.

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DEDICATÓRIA

A Deus que permitiu a produção deste

trabalho, e também à minha esposa Lúcia

e às minhas filhas Camilla e Karina, que

me incentivaram.

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RESUMO

A presente pesquisa monográfica aborda inicialmente o tema

milenar de como transportar e preservar a integridade da água doce

armazenada a bordo de navios, a qual é utilizada para consumo humano e

alguns outros fins específicos (águas de serviço). Com aumento da

navegações e distância das rotas, a preocupação com a modernização dos

projetos (principalmente a partir da década de 80 do século passado) está

norteando boa parte do trabalho, a forma de obtenção de água doce, não só

para serviços, como para a sedentação humana abordo. Sob esta égide,

apresenta as metodologias empregadas (Grupo Destilatório e Grupo Osmose

Reversa); seus funcionamentos, seus equipamentos à aquisição; e finaliza com

uma análise de quais seriam as vantagens e/ou óbices à instalação de cada

um deles.

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METODOLOGIA

A metodologia utilizada neste trabalho constituiu-se de pesquisa

bibliográfica, e documental (referências técnicas, Marinha do Brasil) (Ludwig,

2009). A pesquisa realizada foi de cunho qualitativo (Gil, 2002), aliando-se a

experiência profissional de 25 anos em projetos navais de dessalinização.

Desta forma além da metodologia empregada o signatário discorre

sobre um assunto de âmbito conhecimento profissional.

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 08

CAPÍTULO I: Utilização das águas a bordo 11 CAPÍTULO II: O processo a dessalinização da água do mar 16 CAPÍTULO III: Grupos Destilatórios e Osmose Reversa:

vantagens e restrições 30

CONCLUSÃO 38 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA 39 ANEXOS 44 ÍNDICE 48

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INTRODUÇÃO

Com advento das navegações o Homem passou a conquistar terras

cada vez mais longínquas e para tanto o abastecimento a bordo de água doce

e potável tornou-se um dos pontos mais importantes na escala estratégica;

inclusive nos dias de hoje (Padovezi, 2003).

A necessidade cada vez maior de prover os navios com água de

qualidade, em face de exigências normativas (Brasil, 1993) quanto aos seus

graus de pureza; salinidade; e potabilidade, devido às necessidades inerentes

aos seres humanos, tem sido motivo de preocupação dos projetistas navais,

uma vez que, por maior que seja a capacidade total dos tanques de

armazenamento de aguada (água doce, na linguagem corrente a bordo) das

embarcações, esta quantidade é finita, além de estar sujeita a contaminações

(compostos químicos inorgânicos, orgânicos e microorganismos) que podem

ter efeitos maléficos à saúde da tripulação e/ou passageiros (Selborne, 2001).

Sendo assim, as embarcações devem ter condições de proverem

uma quantidade necessária para o seu abastecimento. À obtenção de água

nessas condições são utilizados processos de dessalinização de água do mar.

A dessalinização é o processo de transformar água salgada ou salobra em

água potável. É uma alternativa que já vem sendo bastante utilizada em países

do Oriente Médio como Israel e o Kuwait, além da Austrália, devido à escassez

de água potável nestes países (Carvalho, Borges e Nóbrega, 2001).

A produção de água em navios é obtida geralmente através de

processos de destilação ou osmose reversa. A tecnologia da Osmose reversa é

a mais utilizada, pois permite a obtenção de água desmineralizada ultrapura

que servem para utilização em diversos tipos de equipamentos existentes nas

embarcações (Carvalho, Borges e Nóbrega, 2001).

Cabe ressaltar; no Brasil, a utilização de dessalinização pelo

processo de Osmose Reversa teve inicio com a Petrobrás, em 1987, para

atender às suas plataformas marítimas. Desde então, devido à sua excepcional

eficiência purificadora, a osmose reversa vem sendo utilizada por ser uma

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tecnologia moderna e muito eficiente em termos de custo para um sistema de

purificação de água.

Este trabalho monográfico se propôs a apresentar em seus

capítulos, os processos de geração de água doce pela dessalinização da água

do mar, para utilização a bordo de navios, tanto mercantes quanto militares.

As informações aqui contidas são de ordem técnica e sob esta

égide norteia à necessidade de se pensar, com bastante critério, ainda na fase

de projeto, se é prioritária a instalação de equipamentos dessalinizadores, e,

em caso afirmativo, qual deveria ser o processo, ou seja, a dessalinização da

água do mar por grupos destilatórios, ou o emprego do sistema de filtragem

fina através de membranas especiais que utiliza o processo osmótico,

conhecido como de um grupo de osmose reversa, que são os meios usuais

utilizados na atualidade a bordo de navios, tanto mercantes quanto para uso

militar.

Desta forma, foi subdividido em três Capítulos:

Assim, no primeiro foram citadas, de um modo geral, quais os tipos

de águas utilizadas a bordo dos navios, não só aquelas que são embarcadas

em tanques de armazenamento nos portos de origem no início das viagens

(como por exemplo, água doce de uso geral, água potável, água

desmineralizada, ou ainda água destilada), como aquelas que são captadas do

meio ambiente, mais comumente denominadas “águas brutas”, durante as

viagens, para serem transformadas, mediante algum tratamento, em águas de

serviço ou de consumo.

Cita-se os meios utilizados para captação; os sistemas de pré-

filtração; os meios de alienação das águas já utilizadas ou aquelas rejeitadas

durante os processos de dessalinização; e como as águas que não tem

utilidade prática a bordo, devem ser encaminhadas para fora do navio, como

por exemplo, as águas pluviais.

No segundo, enfocou o tema “o processo de dessanilização”,

composição média da água do mar, como: à sua salinidade, os sólidos

dissolvidos (sais); micro-organismos; os efeitos da má conservação da água

doce armazenada; e os efeitos maléficos da ausência da água doce abordo, na

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ocorrência de impossibilidade de seu embarque em casos de avarias longe da

costa.

No terceiro, citou quais são os processos usuais para a

dessalinização da água do mar utilizados nos projetos navais da atualidade, ou

seja, um que utiliza o processo da destilação da água salgada do mar e outro

que utiliza o processo inverso da osmose para geração de água doce.

Procurou mostrar os princípios que regem o funcionamento de cada

um dos processos, aquele que utiliza uma fonte externa de calor (vapor ou

água de resfriamento da planta propulsora), para vaporização da água,

denominado neste trabalho: grupo destilatrório, e aquele que utiliza uma

fonte de alta pressão que permita a passagem da água salgada através de

membranas semi-permeáveis, denominado grupo de osmose reversa.

Apresentaram-se os principais componentes de cada grupo, e o

grau de pureza (TDS ou total de sólidos dissolvidos – sais), esperado para as

águas doces geradas em cada processo.

Para finalizar destacou-se a avaliação relacionada às peculiaridades

e facilidades existentes ou prevista em cada projeto naval, e a tendência atual

de se instalar os grupos de osmose reversa, em detrimento dos grupos

destilatórios. Em seguida, enfocou as vantagens e as desvantagens de cada

um dos processos, e deu uma idéia da diferença nos custos de aquisição dos

equipamentos que utilizam um ou outro meio de geração de água doce.

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CAPÍTULO I

UTILIZAÇÃO DAS ÁGUAS A BORDO "Todos os homens buscam a felicidade. E não há exceção. Independentemente dos diversos meios que empregam, o fim é o mesmo. O que leva um homem a lançar-se à guerra e outros a evitá-la é o mesmo desejo, embora revestido de visões diferentes. O desejo só dá o último passo com este fim. É isto que motiva as ações de todos os homens, mesmo dos que tiram a própria vida (Pascal; 1623 – 1662. In.: Paisin, 2002, p. 146)”.

A água é um recurso natural essencial para a sobrevivência de

todas as espécies que habitam a Terra. No organismo humano a água atua,

entre outras funções, como veículo para a troca de substâncias e para a

manutenção da temperatura, representando cerca de 70% de sua massa

corporal. Além disso, é considerada solvente universal e é uma das poucas

substâncias que encontramos nos três estados físicos: gasoso, líquido e sólido.

O volume total de água na Terra não aumenta nem diminui, é sempre o mesmo

e ocupa aproximadamente 70% da superfície do nosso planeta; sendo que

97,5% da água do planeta é salgada (Heller e Pádua, 2006).

A água é o constituinte mais característico da terra; ingrediente

essencial da vida, a água é talvez o recurso mais precioso que a terra fornece

à humanidade.

Neste contexto, no projeto de um navio, no item autonomia, calcula

o tempo em que este pode navegar, ou seja, quanto tempo pode durar sua

maior viagem previsível, sem reabastecimento de óleo combustível, víveres, e

principalmente, água doce para consumo de pessoas. Desta forma, a água

doce potável para consumo de tripulantes e passageiros assumiu um papel da

mais alta importância, principalmente a partir da época em que os europeus em

seus navios passaram a se aventurar em novos descobrimentos em áreas

desconhecidas do mundo. Justamente por isto, os descobridores dos séculos

XV e XVI passaram a desejar uma maior autonomia para seus navios, tendo

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em vista o risco e as incertezas que tais viagens ao desconhecido suscitavam,

e para se precaverem embarcavam a maior quantidade possível de víveres,

armamento, medicamentos e, principalmente, água potável (Blainey, 2010).

Com uma “autonomia não determinada”, como a que sujeitavam os

navios da época dos descobrimentos, devida ao desconhecimento das rotas e

a ocorrência de calmarias, essas viagens foram e são consideradas até hoje

como “heróicas”(Paisin, 2002).

Depois de algumas semanas, a água, geralmente armazenada em

barris de madeira, adquiria um gosto horrível e, com o prosseguimento da

viagem, tornava-se escassa. Assim, lavar o rosto – para não mencionar o resto

do corpo – não era um evento freqüente. Por causa do grande número de

pessoas amontoadas, da demora na região dos trópicos e da falta de frutas e

vegetais frescos, as doenças se alastravam facilmente.

Segundo Philbrick (2000, p.29), o flagelo da sede no período das

grandes navegações pode ser avaliada no seguinte relato:

“Foram inúteis todos os expedientes tentados para aliviar o ardor cada vez maior na garganta .... eles sabiam que beber água salgada só serviria para piorar tal estado, mas isso não impediu alguns deles de tentar reter uma pequena quantidade de água do mar dentro da boca, na esperança de que conseguissem assimilar um pouco de umidade. Isso só servia para aumentar a sede.”

Com o aumento da tonelagem dos navios, passou haver espaço

para a construção de tanques, e nos projetos, a previsão de tanques para

armazenamento de água doce nos navios, passando a ser embarcada e

transportada em tanques estruturais, construídos em aço, com pintura

adequada e dispositivos para aeração, monitoração e manuseio (Borges e

Silva, 2003).

Esses tanques, com volume total determinado pelo cálculo da

autonomia do navio, ao se iniciar a viagem, saem do porto de origem cheios,

ou seja, em seus níveis máximos, e, através de sistema de distribuição de água

por meio de filtros, bombas, monitores da qualidade da água e sistema de

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tratamento anti-bactérias, é encaminhada aos diversos utilizadores do navio

(Almeida, Tomácio e Sampaio, 2010).

Os navios, quando em operação, estão diuturnamente semi-imersos

em algum meio aquático, fluvial ou lacustre (água doce), e, como é mais

comum no Brasil, no mar (água salgada), e, em alguns casos, ora numa ora

noutra água. Essas águas externas ao navio, recolhidas para utilização em

serviços de bordo, “in natura”, são chamadas de águas não tratadas, ou ainda

de “águas brutas”, e são de primordial importância para atendimento, após

filtragem grossa e bombeamento aos serviços a seguir mencionados:

v Resfriamento de plantas propulsoras (trocadores de calor,

camisas de resfriamento e condensadores);

v Lastro e esgotamento de tanques e compartimentos (funis de

enchimento e edutores);

v Combate a incêndios (hidrantes); e

v Higiene (sistemas sanitários e baldeação de conveses, entre

outros).

A água não tratada ou “água bruta”, doce ou salgada, é admitida

nos navios, através de “caixas de mar”, que são caixas de admissão,

fabricadas em aço e instaladas em algum local do casco, abaixo da linha

d’água leve, aberta para o exterior e provida de grade ou ralo, a fim de impedir

a entrada no sistema de detritos encontrados nos mares e rios. Dessas caixas,

aspirada por bomba(s), a água é direcionada ao sistema a que se destina e

para o qual foi projetado (Souza, 2006).

Após utilização, a água é descarregada, via redes, acessórios e

peças de costado1 apropriadas, em um ponto do casco do navio, abaixo ou

acima da linha d’água, conforme o caso, de modo que não possa ser

readmitida a bordo para nova utilização.

1 Também conhecido como Obras Mortas; parte do casco de navio que encontra-se acima do plano de flutuação a plena carga, isto é, a parte que fica sempre emersa (Brasil, 2007).

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De acordo com a utilidade que teve a bordo, algumas águas

necessitam de tratamento para descarga no meio em que se encontra o navio,

como são os casos de águas oleosas ou águas oriundas do sistema sanitário

(Buros 2000).

Mesmo sendo denominada água não tratada ou “água bruta”, para

utilização a bordo, essa água necessita de um pré-tratamento, pelo menos uma

filtragem grossa, para impedir a admissão nos sistemas de redes do navio, de

detritos que porventura ainda consigam penetrar nas “caixas de mar”,

anteriormente citada, tais como: colônias de micro-organismos, pequenas

placas de argila (no caso de águas dos rios), compostos orgânicos (húmus),

acúmulo de gases (que podem afetar o funcionamento de bombas, por

exemplo), seres vivos (pequenos animais, caramujos, e “cracas”), plantas de

pequeno porte (algas, folhas e caules).

Assim, esse pré-tratamento, usualmente é feito por “filtros de linha”

comuns, constituídos de um corpo (que não passa de uma caixa) que possui

em seu interior um elemento filtrante, que pode ser uma placa perfurada, uma

tela com malha apropriada ou um cartucho também convenientemente

perfurado, dispostos de tal forma que a água contaminada ou portando detritos,

passe através deles, retendo os elementos indesejáveis anteriormente citados.

Essa água, assim pré-tratada, mas ainda considerada uma água

não tratada, além de servir ao navio para os serviços anteriormente citados,

pode ser utilizada para fins mais nobres, desde que sofra algum tipo de

tratamento físico-químico, tais como: dessalinização (no caso da água do mar),

filtração fina por filtros areia e uso de barrilha (para as águas dos rios),

cloração, fluoretação, entre outros. Desta forma, após tratamento é

considerada tratada, a ser utilizada para (Lorch, 1987):

v Consumo diário de tripulantes e passageiros (alimentação e

higiene pessoal e lavanderias);

v Resfriamento de baterias (água desmineralizada), em

submarinos, principalmente;

v Lavagem de filtros de ar de turbinas;

v Resfriamento de motores de combustão interna; e

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v Laboratórios de navios oceanográficos.

No caso de navios fluviais/lacustres, por navegarem quase

exclusivamente em água doce, não é prevista a dessalinização e sim o

recompletamento dos tanques de aguada com a água do meio ambiente, após

filtração e tratamento químico (cloração, principalmente) (Lorch, 1987).

Após utilização, nos vários serviços, nos navios as águas

necessitam de tratamento para serem descarregadas (Martins, 2007):

v Águas oleosas, oriundas dos porões das praças de máquinas

principalmente, que só podem ser descarregadas para o mar,

depois de tratadas em equipamentos denominados

“Separadores de Água e Óleo” (SAO que reduzem o teor de

óleo a no máximo, 15 mg/L (miligrama por milhão); e

v Águas servidas, ou seja, águas utilizadas pela tripulação ou

passageiro para higiene pessoal e preparação/lavagem de

utensílios de cozinhas (águas cinzentas), descargas

sanitárias (águas negras), que de acordo com lei federal no

9.966/200, em consonância com a legislação internacional

MARPOL 73/78, da qual o Brasil é signatário, só podem ser

descarregadas a uma distância da costa de, no mínimo, 12

milhas náuticas (Martins, 2007).

Embora sem utilidade prática a bordo, vale citar as águas pluviais

que são embarcadas durante as chuvas, por vezes torrenciais, que devem ser

consideradas nos projetos navais. Essas águas, dessalinizadas pela Natureza,

somente em situações críticas são armazenadas de algum modo para alguma

utilização esporádica, devido ao fato de que podem conter poluentes

atmosféricos indesejáveis (SO22, por exemplo). Assim, normalmente, as águas

pluviais são, depois de caírem sobre super-estruturas, casarias e toldos,

encaminhadas através de calhas, dutos, embornais e peças de passagem de

casco para fora do navio.

2 Dióxido de enxofre.

16

CAPÍTULO II

O PROCESSO DE DESSALINIZAÇÃO

DA ÁGUA DO MAR “Por intermédio da salinidade, entre outras causas, o Atlântico evidencia um fato que o distingue dos restantes oceanos: nele deságua, se não o maior, pelo menos um grande número de rios, e entre estes incluem-se alguns dos mais caudalosos rios do mundo, para o que basta citar o Amazonas, o Congo, o Mississipi, o Paraná e o Rio da Prata, além de numerosos rios europeus. As correntes fluviais lançam no Atlântico uma grande quantidade de sais minerais em dissolução, os quais se desprendem das formações continentais (Robert Gerwin, 1997, p 35).”

O mar cobre aproximadamente 3/4 da superfície do globo terrestre,

área considerável, tanto que muitos se referem à Terra como: “Terra – planeta

água”. Essa água, que contém dezenas de componentes salinos em sua

composição, dos quais se sobressai o cloreto de sódio (NaCl), possui, também

em suspensão, outras dezenas de partículas e micro-organismos como os

plânctons, por exemplo. Possui, ainda, nela disseminados, aqueles elementos

indesejáveis oriundos das atividades empreendidas por ações antropogênicas,

tais como (Gerwin, 1997):

v Hidrocarbonetos (indústria do petróleo e gás);

v Ácido sulfúrico (indústria metalúrgica e extração de minérios);

v Bactérias (derramamento de águas servidas das cidades no

mar); e

v Outros agentes poluidores (poluentes orgânicos

persistentes), além de incontáveis sub-produtos destes

devidos à decomposição de compostos orgânicos diversos.

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A salinidade do mar é resultado de sais dissolvidos derivados dos

seguintes elementos (Gomes e Clavico, 2005):

v Cloreto - 56,0%;

v Sódio - 28,0%;

v Sulfato - 8,0%;

v Magnésio - 4,0%;

v Cálcio - 1,5%;

v Potássio - 1,0%; e

v Bicarbonato - 0,5%.

Os mares do mundo, dependendo das condições geográficas que

banham, possuem salinidades (teores dos compostos salinos predominantes)

diferentes:

v Pela proximidade de estuários de grandes rios;

v Pela existência de canais que o interliga com lagoas de

grande porte; e

v Pela sua localização em áreas interiores (Mar Morto, por

exemplo); e

v Pela proximidade aos pólos (Mar Antártico, por exemplo).

Nesses casos são observadas, como já citadas, as salinidades

diferentes podem afetar consideravelmente os projetos de equipamentos que

venha a ser destinados à dessalinização da água desses mares.

No Brasil, de acordo com publicação da Diretoria de Hidrografia e

Navegação da Marinha do Brasil (2011), que é o órgão especializado, entre

outras atividades também de suma importância, na medição da salinidade da

água do mar ao longo de todo o litoral brasileiro, apresenta um resultado de

teor desalinidade diferenciado, todavia, próximos como exemplificado na

Tabela nº 1 (Anexo I).

Cabe ressaltar as seguintes observações em face aos resultados

apresentados pela Instituição supracitada:

v O valor da salinidade é medido em águas oceânicas (águas

abertas). Nos estuários do Amazonas e proximidade da

Lagoa dos Patos, a salinidade decresce bastante, podendo

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atingir níveis desprezíveis. Por exemplo, a salinidade da

água do mar na região de Rio Grande do Sul (RS) é de

cerca de 28 mg/L.

v O valor padrão da salinidade da água do mar utilizado pela

DHN é de 35 mg/L.

Em se tratando de dessalinização da água do mar, que é o escopo

deste trabalho, e usando a terminologia usualmente empregada pelos

fabricantes de equipamentos dessalinizadores, será empregada a sigla TDS

(em inglês, Total Dissolved Solids), que é a medida do quantitativo dos sólidos

dissolvidos, no caso, partículas dos sais dissolvidos na água, ou mg/L

(miligramas de sal dissolvidos em um litro de água), que está diretamente

associada ao conceito de Condutividade, que é o parâmetro utilizado nos

sensores (salinômetros), que monitoram a qualidade da água doce gerada

(Buros, 2000).

A medida da condutividade eletrolítica, também chamada de

condutância específica (unidade usual: micromho/cm), é a capacidade de uma

solução (no caso, a água do mar), de conduzir corrente elétrica. O mecanismo

da condução de corrente elétrica em soluções eletrolíticas difere da citada

condução dos metais. Nos metais a corrente composta unicamente de elétrons

livres, enquanto que nos líquidos, a condução é realizada por íons (Mirlean,

2000).

A condutividade, assim, resulta da soma das contribuições de todos

os íons presentes na solução. Portanto, uma medida obtida de baixa

condutividade, pode significar uma baixa concentração de componentes

inorgânicos (bons condutores de corrente), porém alta de componentes

orgânicos (maus condutores de corrente), sendo assim o valor do TDS

(unidade usual: mg/L), referido somente aos componentes inorgânicos da

solução (Barrow, 1982).

A Condutância Específica é definida como o recíproco da

Resistência Específica em ohm/cm de um eletrólito. Como exemplo, são

mostradas abaixo as condutividades típicas de soluções mais encontradas, e o

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largo espectro de condutividade em soluções aquosas (Barrow, 1982):

v Água ultra-pura: 0,075 micromho/cm;

v Água destilada de boa qualidade: 1,000 micromho/cm;

v Água potável de boa qualidade: 67,500 micromho/cm; e

v Água do mar: 45.000 micromho/cm.

Compreende-se então, tendo-se em vista a quantidade infinitamente

superior da água do mar existente no meio ambiente, em relação à quantidade

de água doce proveniente de mananciais, a necessidade de se criar meios e

processos sempre mais eficazes e economicamente competitivos, para a

dessalinização dessa riqueza (água do mar), disponível a todo o momento,

para usá-la como água doce; pelo menos para a reposição da água doce

consumida nas diversas utilizações, nos reservatórios não só de navios como

de algumas comunidades onde a água doce de origem natural é de difícil

obtenção e/ou de origem duvidosa, como, por exemplo, água contaminada

(Garcia, 2001).

Torna-se, pois, necessária à captação da água do mar e submetê-la

ao tratamento denominado Dessalinização, ou seja, trazer sua salinidade,

geralmente alta, para um valor para que possa ser utilizada nos diversos

sistemas que utilizam água doce que, no caso deste trabalho, são os usuais a

bordo de navios.

Normalmente, para consumo humano e/ou outras aplicações onde a

água doce a bordo seja imprescindível como:

v Lavanderias;

v Resfriamento de motores e demais equipamentos;

v Limpeza de pára-brisa.

v Operação e manutenções de ferramentas e sensores.

É admissível que os equipamentos dessalinizadores consigam

reduzir a salinidade da água do mar de 36 mg/L (valor médio da salinidade da

água salgada, doravante considerada), para uma água que contenha no

máximo, um TDS de 500 mg/L.

Existem navios que necessitam, para operação de equipamentos

específicos, de água com um teor de sais menor do que 500 mg/L como

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veremos posteriormente, e, nestes casos, outros tipos de dessalinização

poderão ser utilizados, tais como a re-passagem da água já dessalinizada

pelas membranas de um grupo de osmose reversa, por exemplo, reduzindo o

TDS de 500 mg/L para cerca de 20 mg/L, e, posteriormente, utilizando um

Desioniador3, reduzir esses 20 mg/L para cerca de 4 mg/L, que é a água

chamada de Água Desmineralizada (Brasil, 1994).

Basicamente, um desionizador é um equipamento que contém em

seu interior colunas de fracionamento fabricadas em resina sintética que

conseguem, quando colocadas em contato com uma solução iônica, captar

determinados íons e liberar outros (íons de troca). Assim, estes equipamentos,

ao receberem uma água com predominância de determinados íons, é capaz de

reter os indesejáveis, diminuindo a salinidade da solução.

Esta água, desmineralizada, pode assim ser utilizada em sistemas

especiais, como: recompletamento de baterias (submarinos, principalmente);

uso hospitalar em enfermarias de bordo; água de reserva (água destilada

utilizada na alimentação de caldeiras); e água destilada para uso laboratorial

(Garcia, 2001).

Após o tratamento (“dessalinização”), a água necessita de algum

tipo de “pós-tratamento”, para torná-la uma água aceitavelmente “potável’, ou

seja, uma água que atenda no Brasil, a Portaria 518/2004 do Ministério da

Saúde, que define os padrões de potabilidade, com base nas exigências da

Organização Mundial de Saúde (OMS).

3A desionização (também chamada permuta iónica) é muito usada em laboratórios para fornecer água purificada conforme necessária. Os desionizadores de laboratório incorporam invariavelmente cartuchos de leitos mistos de resinas de permuta iónica que ou são devolvidos a uma estação de regeneração para recarregar quando ficam exaustos ou então são descartados (King, 1981).

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Cabe ressaltar que defini-se como água potável como (Saneamento

Ambiental, 2008, p.3):

“Água potável é a água que pode ser consumida por pessoas e animais sem risco de adquirirem doenças por contaminação da mesma. Ela pode à população com ou sem tratamento, dependendo da origem do manancial. O tratamento da água ser oferecida visa reduzir a concentração de poluentes até o ponto em que não apresentem riscos à saúde”.

Como exemplo das características que uma água potável de boa

qualidade deve atender aos requisitos da Portaria 518/2004 (Tabela nº 2 e 3,

Anexo II).

No caso deste trabalho, serão mencionados apenas aqueles

tratamentos usuais realizados na água doce após sua geração em navios

militares e mercantes tais como cloração, tratamento por UV (raios Ultra

Violeta), filtragem por carvão ativado, bromatação, fluoretação, entre outros,

visando seu armazenamento em tanques que podem, eventualmente, ser

contaminados por agentes externos ou da própria embarcação (Gomes e

Clavico, 2005).

A necessidade ou não da previsão do tratamento Dessalinização a

bordo de navios, deverá ser decidida em sua fase inicial de projeto, com as

informações advindas dos requisitos gerados no cálculo de sua autonomia, ou

seja, definição das rotas para as quais determinado navio foi reservado, se há

facilidades ou não de recompletamento dos tanques de água doce nos portos

visitados, e, principalmente, ter a certeza que nesses portos existe água de boa

qualidade e que a mesma possua laudo de análise firmado por autoridade

sanitária ou laboratório idôneos.

Da década de 50 do século XX em diante, mesmo com as

facilidades e a certeza de recebimento de água doce com razoável

confiabilidade, a tendência dos projetistas navais foi à opção de instalação de

algum tipo de dessalinizador a bordo, garantindo assim, desde que criada uma

adequada redundância de instalação do mesmo (previsão de instalação de

22

pelo menos dois equipamentos, com mesma capacidade, sendo um de

reserva) (Souza, 2006).

Como veremos a seguir, existem dois principais tipos de

dessalinizadores, com princípios de funcionamento diversos, sendo que o mais

antigo (geração de água doce por destilação, chamados “destiladores”),

depende da existência a bordo de alguma fonte de calor da qual ele seja,

preferencialmente, por motivos econômicos, apenas um dos usuários; e o outro

tipo, mais utilizados nas décadas finais do século XX, tendendo a substituir os

destiladores em quase totalidade dos serviços, que utiliza “membranas semi-

permeáveis” que permitem uma filtragem “microscópica” da água do mar,

tornando-a uma água doce livre do excesso de sais, sólidos e da maioria das

bactérias existentes naquela água.

23

2.1- Processos de Dessalinização Utilizados em Navios:

Dentre os processos de dessalinização da água do mar os mais

conhecidos, são: por separação de estados físicos (vaporização, por exemplo);

por filtragem ultra-fina, utilizando o fenômeno da osmose; e por dissociação

iônica (laboratorial) (Souza, 2006).

Ao escolher o processo a ser utilizado, deve-se ter em mente as

peculiaridades/facilidades existentes a bordo, tais como (Maya, 2002):

v Existência de locais adequados para instalação de “caixas

de mar” para admissão da água salgada a ser

dessalinizada, ou seja, que permita a captação de água

salgada livre de contaminantes gerados pelo próprio navio;

v Fonte de calor, no caso de instalação de dessalinizadores

do tipo “destiladores”, seja pela existência a bordo de vapor,

seja pela disponibilidade de água de resfriamento de

componentes da planta de propulsão (água aquecida), seja

pela existência a bordo de fluido térmico (óleo aquecido em

equipamentos especiais para aquecimento de sistemas

específicos do navio), ou outra fonte qualquer; e

v Local adequado para instalação do equipamento

dessalinizador a bordo, ou seja, espaço físico que permita a

operação e manutenção do mesmo, com a menor

interferência possível nos outros sistemas do navio.

Embora menos utilizados na atualidade, serão citados inicialmente

os dessalinizadores que utilizam a destilação como meio de geração de água

doce. Ressalta-se que sua menor participação nos projetos navais atuais, não

exclui sua importância, tendo-se em vista a boa qualidade da água doce

produzida (Souza, 2006).

Um dessalinizador por destilação (doravante denominado Grupo

Destilatório, como é normalmente chamado nos meios navais), utiliza os

fenômenos da vaporização e da condensação, nesta ordem, numa operação

24

que separa as fases da solução que é a água do mar (Anexo I, Figura 01) seu

processo a ser descrito (Souza, 2006).

No evaporador, que é um recipiente especial, a água concentrada

é aquecida por uma fonte de calor qualquer, até seu ponto de ebulição (cerca

de 100oC, nas CNTP, ou seja, Condições Normais de Temperatura e Pressão).

O vapor d’água assim produzido pelo aquecimento da água salgada

é conduzido, via tubulação construída com material bom condutor de calor (aço

inox e cobre) através de um condensador, que é um recipiente contendo um

meio de resfriamento, que pode ser a própria água do mar à temperatura

ambiente. Este meio, em contato com a tubulação contendo em seu interior o

vapor d’água, provoca o fenômeno da condensação, e, no caso, é a água

destilada produzida no sistema. No fundo do evaporador, deposita-se a água,

agora com uma concentração maior de sais, denominada vulgarmente de

salmoura.

Os Grupos Destilatórios utilizam basicamente este princípio e foram

largamente utilizados a bordo de navios, e dependendo de sua constituição

interna, que permita uma ou mais etapas de vaporização, como descrita acima,

são conhecidos como Grupos Destilatórios de “simples efeito”, “duplo

efeito”, e assim por diante. Esses modelos de destilação utilizam o vapor como

fonte de calor para a vaporização da água salgada, podem obtê-lo via

derivação de uma rede de vapor.

Em navios que tem propulsão a vapor, ou aqueles que embora não

a tenham, mas possuam vapor a bordo (gerado por caldeiras auxiliares a óleo

ou economizadores que utilizam os gases de descarga dos motores para

geração de vapor), a quantidade de vapor consumida por esses grupos

dessalinizadores, devem ser computadas no dimensionamento das referidas

caldeiras, cabe ressaltar que a quantidade citada deve possuir os requisitos

estipulados pelos seus fabricantes (Maya, 2002).

Os navios que utilizam vapor podem classificados quanto a sua

dependência: os dependentes de vapor, aqueles que efetivamente geram

vapor e os que aproveitam o calor dissipado por motores de combustão interna.

Destarte, estes últimos são considerados além de mais econômicos, mais

25

compactos e mais sofisticados; foram largamente utilizados entre as décadas

de 60 e 80 do século passado, e ainda encontram aplicação em números

navios em operação (Maya, 2002).

O princípio de funcionamento dos que utilizam calor dissipado,

dependente do calor rejeitado (que antes era descartado com a água para fora

do navio) nos trocadores de calor da planta propulsora, sendo este calor

utilizado no evaporador do grupo destilatório, como fonte de calor para a

evaporação da água. Na maioria dos casos, é utilizado o calor dissipado pela

água de resfriamento das camisas dos motores de combustão, que deixa os

motores à uma temperatura de aproximadamente 70ºC. Esta água é então

encaminhada ao evaporador, aquecendo a água do mar a ser destilada nele

contida, até a ebulição da mesma (Brasil, 1992).

Para que a água fosse aquecida à temperatura de 100°C nas

CNTP, devido às condições da instalação (área destinada) dos equipamentos

destilatórios, necessitou instalar um edutor (ejetor de ar) na câmara do

evaporador, no qual a água motriz, pressurizada pela bomba do sistema, no

caso a própria água salgada utilizada como água de resfriamento do grupo, ao

passar pelo venturi do edutor, succionando o ar ali contido, criando assim uma

depressão (vácuo), que permite que a água comece a se vaporizar a esta

temperatura mais baixa, cerca de 68oC (Anexo I: Figura 02). São componentes

do sistema (Maya, 2002):

v Filtro de linha na admissão da água do mar;

v Bomba de admissão da água do mar;

v Resfriador de água doce, através da água do mar;

v Bomba de extração de condensado (água doce gerada);

v Edutor (ejetor de ar) da câmara do evaporador;

v Evaporador (incluindo aquecedor, separador de gotículas e

condensador; e

v Salinômetro (medidor da salinidade da água doce

produzida).

26

São considerados componentes periféricos do sistema (Maya,

2002):

v Motor de combustão interna;

v Resfriador de água doce das camisas do motor; e

v Tanque de armazenamento de água doce.

A água doce utilizada no resfriamento das camisas deixa o motor e

é direcionada ao aquecedor do evaporador, onde troca calor, ou seja, cede

calor à água salgada a ser destilada, e retorna ao mesmo motor, via resfriador

(à água salgada externa ao sistema), em regime de “circuito fechado”. Este

calor rejeitado pela água doce, na presença do vácuo promovido pelo edutor,

permite o início e mantém a vaporização da água à temperatura de cerca de

68oC (Freitas, 2011).

O vapor assim gerado, livre dos sais contidos na água, passa pelo

“separador de gotículas” (onde ficam retidas gotículas ainda com resquícios de

sais) e, a seguir, através do condensador interno, onde ao ser resfriado (pela

água salgada do mar), condensa-se e o condensado é recolhido em recipiente

apropriado, já na forma de água doce. Deste recipiente, via bomba de extração

de condensado, esta água é direcionada ao resfriador de água doce (que utiliza

água do mar, água esta que, assim pré-aquecida, pode re-alimentar o

processo).

A água doce assim gerada, após ser monitorada pelo salinômetro,

poderá ser encaminhada ao(s) tanque(s) de armazenamento de água doce do

navio, caso contenha a salinidade adequada; ou rejeitada para fora do navio,

em caso contrário.

A salmoura acumulada no fundo do evaporador, ou seja, a água

com alta concentração de sais resultante da evaporação da água do mar que

permitiu a geração de água doce, é periodicamente descarregada para o porão

ou para fora do navio. Neste tipo de dessalinização, por utilizar a vaporização

da água, é conseguida, pela maioria dos fabricantes destes equipamentos,

uma água doce com uma salinidade (TDS, total de sólidos dissolvidos) em

torno de 4 mg/L, considerada como água destilada pura.

27

Outrossim, ao contextualiza-se os projetos navais a partir dos anos

80 pode-se observar uma crescente preocupação e em projetos em países cuja

água doce é considerada escassa, como na Arábia Saudita (Selborne, 2001).

Outra técnica de obtenção de água por dessalinização é a nomeada

de osmose. Classificada no Grupo de Osmose Reversa, como é usualmente

chamado, utiliza, como o próprio nome indica, a osmose reversa, ou seja,

aquela que se processa no sentido inverso da osmose natural, através de

artifícios mecânicos (Baker, 2004).

Intitula-se osmose natural o fenômeno entre duas soluções com

diferentes graus de concentrações salinas, separadas por uma membrana

semipermeável, ou seja, uma membrana que permite a passagem entre uma e

outra soluções, embora com dificuldade. Assim, colocadas as soluções em um

mesmo recipiente e separadas pela citada membrana, com o tempo, ocorre a

passagem da solução menos concentrada para a solução mais concentrada

(fluxo osmótico), devida à criação da pressão osmótica, que é um fenômeno

natural (Anexo I; Figura 03).

O fluxo osmótico acima citado, natural, termina quando cessa a

ação da pressão osmótica, ou seja, quando as concentrações das duas

soluções se igualam, criando assim o equilíbrio osmótico.

A finalidade da dessalinização é justamente o contrário da ação da

osmose natural, ou seja, é desejada a passagem da parte líquida da solução

mais concentrada (no caso a água do mar) por uma membrana, formando uma

solução com concentração mais baixa (água doce), contrariando a pressão

osmótica natural. Para isto, foi criado a osmose reversa, ou seja, a passagem

da fase líquida da solução mais concentrada através de membranas

semipermeáveis, pela ação de uma pressão externa ao fenômeno natural

(filtragem super-fina) (Bhaittacharyya e Willians, 1992).

Então foram criados os chamados GRUPOS DE OSMOSE

REVERSA (GOR), que são equipamentos normalmente montados em uma

única unidade compacta, englobando pré-filtros, bombas, membranas,

sistemas de pós-tratamento e sistemas de monitoração (Maya, 2002).

28

Podem ainda, em lugar de uma unidade única, serem fornecidos em

módulos, ou seja, cada um dos componentes acima citados ser fornecido

separadamente, para melhor instalação a bordo (Maya, 2002).

O sistema compreende os seguintes componentes:

v Meio de captação e condução da água do mar até o

equipamento (“caixa de mar”, redes e válvulas);

v Filtros de proteção do sistema;

v Bomba de baixa pressão;

v Bomba de alta pressão; e

v Bateria de membranas semipermeáveis acondicionadas em

invólucros resistentes à alta pressão.

São considerados componentes periféricos:

v Redes e acessórios para condução da água doce

produzida;

v Alimentação elétrica (controladores e sistemas de proteção);

e

v Tanque de armazenamento de água doce do navio.

A água do mar é admitida no navio pela “caixa de mar”, e através

das redes e válvulas chega aos primeiros filtros de proteção, que podem ser

filtros de areia, filtros de linha com malha fina ou qualquer outro tipo. A bomba

de baixa pressão succiona destes filtros e descarrega para outro filtro de

proteção, geralmente um filtro tipo “cartucho”, e este, para a sucção de uma

bomba de alta pressão, com uma pressão de recalque em torno de 70 bar

(Bonnelye e Sanz, 2004).

Na seqüencia, esta bomba descarrega para a bateria de

membranas, dispostas de tal forma, que o fluxo da água percorre uma

membrana de cada vez, em série, ou seja, a descarga de um invólucro,

coincide com a admissão do seguinte, e assim sucessivamente, até deixar a

bateria, e, supostamente, uma água já dessalinizada.

29

A água doce assim gerada, após ser monitorada pelo salinômetro,

poderá ser encaminhada ao(s) tanque(s) de armazenamento de água doce do

navio, caso contenha a salinidade adequada, ou rejeitada para fora do navio,

em caso contrário. A salmoura rejeitada pelas membranas, ou seja, a água

com alta concentração de sais resultante da filtragem da água do mar que

permitiu a geração de água doce, é descarregada para o porão ou para fora do

navio (Bonnelye e Sanz, 2004).

Neste tipo de dessalinização, por utilizar um tipo de filtragem fina, é

conseguida, pela maioria dos fabricantes deste equipamentos, uma água doce

com uma salinidade (TDS, total de sólidos dissolvidos) no máximo de 500

mg/L, a partir de uma água salgada com um TDS médio de 36.000 mg/L e é

considerada como água doce passível de ser tornada potável, após algum tipo

de pós-tratamento, segundo padrões da OMS.

Para outras aplicações, essa água (TDS de no máximo 500 mg/L

produzida num Grupo de Osmose Reversa) poderá sofrer algum tipo de

refinamento que diminua este teor. Normalmente, nos navios, quando isso é

necessário, é solicitado ao fabricante que o equipamento tenha condições de

promover uma “repassagem” da água já produzida novamente pelas

membranas e/ou o equipamento possua um acréscimo de estágios (mais de

uma bateria de membranas). Com esta providência, consegue-se uma redução

de 500 para cerca de 20 mg/L.

30

CAPÍTULO III

GRUPOS DESTILATÓRIOS GRUPOS DE

OSMOSE REVERSA: VANTAGENS E RESTRIÇÕES

Somente por motivos acadêmicos devem ser comparados os

dessalinizadores que utilizam o processo destilação (GRUPOS

DESTILATÓRIOS - GD) e aqueles que utilizam o fenômeno da OSMOSE, no

caso a osmose no sentido inverso (GRUPOS DE OSMOSE REVERSA - GOR).

Como pode ser visto no capítulo anterior, a utilização de um ou outro

processo/equipamento, está condicionado aos seguintes fatores (Luz, 2010):

v Peculiaridades do projeto do navio – necessidade de água

com maior qualidade e quantidade;

v Grau de obsolescência de um ou outro equipamento –

embora não obsoletos, na acepção da palavra, os grupos

destilatórios, atualmente são menos empregados, que os

grupos de osmose reversa, porém não estão

completamente excluídos mesmo em navios onde os grupos

de osmose reversa são os principais equipamentos

dessalinizadores;

v Facilidade de aquisição e manutenção – ambos os

equipamentos apresentam problemas específicos, como

serão descritos no decorrer deste trabalho; e

v Disponibilidade de fontes de calor perene - os destiladores

necessitam de alguma fonte de calor contínua, ou seja, que

não pode ser interrompida ou acionada somente para a

produção de água doce (vapor ou água de resfriamento de

equipamentos periféricos da planta propulsora), e outros

fatores, menos importantes.

No Grupo Destilatório, a água doce produzida tem uma salinidade,

no final do processo, que atende a maioria dos serviços de bordo, com ou sem

pós-tratamento, e, em alguns casos, até uma ressalinização, com a adição de

31

alguns sais necessários a uma água classificada como água potável, sais

esses excluídos durante o processo de dessalinização por destilação (El-

Nashar e Qamhiyer, 1995).

No Grupo de Osmose Reversa, a água produzida tem uma

salinidade que atende aos serviços de bordo, porém em alguns casos, tem que

ser submetida a processos adicionais mais refinados, para determinados

serviços específicos, tais como (Baker, 2004):

v Recompletamento da água desmineralizada de baterias

(submarinos); e

v Água para sistema de armamento e radar (navios militares);

e outros sistemas que necessitam de água classificada

como “água desmineralizada”.

Ambos os dessalinizadores, em virtude das condições do alto grau

de poluição das águas litorâneas, principalmente em baías, canais, estreitos e

proximidade da área de existência de plataformas de exploração de petróleo,

tem uma grande restrição operacional, que é aquela relativa à captação da

água salgada a ser dessalinizada, em virtude da existência de poluentes por

ações antropogênicas, tais como: esgoto sanitário das cidades circunvizinhas;

dejetos industriais diversos; como ácido sulfúrico; hidrocarbonetos oriundos da

exploração e refinamento do petróleo, além de incontáveis outros poluentes

(Luz, 2010).

Esses poluentes, num Grupo Destilatório, por exemplo, inibem e

diminuem a eficiência dos trocadores de calor, e num Grupo de Osmose

Reversa, diminuem consideravelmente a eficiência e a vida útil das membranas

semipermeáveis, que são a alma do processo.

Para minimizar o problema citado anteriormente, tende-se a utilizar

estes equipamentos em áreas onde esses poluentes existem em menor

concentração e/ou são encontrados em quantidade mínima, ou seja, à uma

distância de 12 milhas náuticas da costa e da área da zona de exploração de

petróleo por plataformas.

32

Ressalta-se que no caso da presença de hidrocarbonetos (óleo) na

água do mar a ser captada para geração de água doce, há ainda a

possibilidade de se instalar, antes de sua admissão no dessalinizador, de um

equipamento usualmente denominado de Separador de Água e Óleo (SAO)

(Brasil, 1988).

Este equipamento ao receber a água contaminada, retém o óleo ali

contido, reduzindo seu teor a níveis que impeçam a degradação dos sistemas,

seja dos trocadores de calor nos GD, seja das membranas dos GOR. Um SAO

desse tipo, um equipamento quase laboratorial, pode reduzir o teor de óleo

numa água do mar até 0,1 mg/L, permitindo a utilização do dessalinizador em

águas que normalmente contém hidrocarbonetos, como por exemplo, águas

próximas às plataformas exploradoras de petróleo.

Outra restrição operacional é a questão da temperatura da água do

mar, que atinge tanto os Grupos Destilatórios quanto os Grupos de Osmose

Reversa (onde há maior influência) (Luz, 2010):

v Num GD, a baixa temperatura da água do mar exigirá mais

calor para levar a água salgada a ponto de vaporização,

exigindo mais vapor ou mais água de resfriamento dos

componentes da planta propulsora, o que redunda em maior

gasto de óleo combustível;

v Num GOR, a baixa temperatura da água do mar inibe mais

drasticamente a ação das membranas semi-permeáveis,

reduzindo consideravelmente a produção de água doce.

Para corrigir essa perda, os fabricantes possuem tabelas

com fatores de correção que permitem o cálculo do

acréscimo de quantidade água de alimentação deverá ser

feito, com base na produção normal de projeto, geralmente

a uma temperatura de 25oC, afim de manter a capacidade

de produção de projeto do equipamento, evitando danos às

membranas.

33

Ao comparar os dois grupos GD e GOR pode-se dizer (Luz, 2010):

1º Do Grupo Destilatório (GD):

a) Pontos positivos:

v Água produzida de excelente qualidade, próxima de 4 mg/L

(água praticamente desmineralizada);

v Baixa demanda de energia elétrica consumida pelas

bombas de admissão de água salgada e extração de

condensado, que são bombas de pequenas capacidades.

Isso é importante em navios, devido ao fato que economia

de potência elétrica significa economia do óleo combustível

utilizado nos geradores de energia elétrica (Grupos Diesel

Geradores);

v Reutilização da água salgada admitida, para várias funções,

tais como acionamento do edutor (ejetor de ar), resfriador

de água doce e do condensador do evaporador, tornando o

equipamento (e seus componentes) é mais compacto,

permitindo melhor arranjo a bordo;

v Água gerada livre de organismos e bactérias, devido à

utilização do processo de vaporização da água;

v Manutenção facilitada pela simplicidade do sistema, ou seja,

mediante operações de baixa complexidade, pode ser

realizada a substituição das placas de titânio dos trocadores

de calor e das juntas entre elas, por exemplo; e

v Baixo nível de vibração e ruído, que são requisitos,

principalmente em navios militares (submarinos e navios

hidrográficos), devido às já citadas baixas capacidades das

bombas inerentes ao sistema.

34

b) Pontos negativos (Luz, 2010):

v Necessidade de uma fonte de calor perene, ou seja, uma

planta de vapor ou de propulsão do navio funcionando

ininterruptamente, o que não é sempre exeqüível, seja

devido a avarias, reparos, manutenção ou durante

estadia/espera prolongada nos portos;

v A produção de água doce, como conseqüência, fica

condicionada às flutuações da demanda de vapor, ou da

disponibilidade da quantidade de água de resfriamento dos

trocadores de calor da planta propulsora que atenda ao

requisito de vazão de projeto do GD, em ambos os casos; e

v Devida à sua menor utilização na atualidade, existem

relativamente poucos fabricantes e fornecedores destes

equipamentos, que são ordinariamente de origem

estrangeira, visto que o único fornecedor no Brasil é

meramente um montador destes grupos, utilizando

componentes importados, como os trocadores de calor de

placas, por exemplo.

2º Do Grupo Osmose Reversa (GOR) (Luz, 2010):

a) Pontos positivos:

v A geração de água doce é realizada de forma autônoma, ou

seja, independente de outros sistemas do navio, bastando

para tal, que os componentes do GOR, tais como bombas,

filtros e membranas estejam fisicamente aptos ao seu

funcionamento, e, da mesma forma, que os GD

anteriormente citados, haja energia elétrica disponível, e que

as “caixas de mar” dedicadas ao sistema estejam

desobstruídas e em sua plena capacidade de captação de

água salgada;

35

v A capacidade do(s) equipamento(s), no caso a quantidade

de água doce a ser gerada, como conseqüência, não fica

limitada à quantidade dos rejeitos de outros sistemas,

podendo com isso ser dimensionada de acordo com a

demanda necessária à tripulação mais passageiros. Existem

GOR instalados em navios em operação, com capacidade

total de mais de 150 toneladas de água doce por dia

(150t/24h) (Luz, 2010);

v As membranas utilizadas nesta praticamente nano-filtragem

conseguem reter a maioria de bactérias infecciosas e vírus,

que são eliminadas para fora do navio juntamente com o

rejeito do grupo (salmoura);

v O grupo permite instalação modular, ou seja, instalação dos

componentes em unidades específicas, como por exemplo:

módulo de filtragem, módulo de bombeamento e módulo de

baterias de membranas, fato este que facilita o arranjo dos

equipamentos a bordo de navios, onde espaço é uma coisa

exígua e disputada; e

v Embora ainda importados, são de fácil aquisição no

mercado, sendo conhecida uma razoável gama de

fornecedores idôneos e já com tradição em relação a este

tipo de equipamento, com fornecimento de serviços de

instalação, comissionamento (funcionamento pela primeira

vez), fornecimento de peças sobressalentes e demais

facilidades inerentes ao seu início de funcionamento com a

rapidez que a necessidade determina para cada caso.

b) Pontos negativos (Luz, 2010):

v As membranas semi-permeáveis, fabricadas com material

sintético, ainda importadas e que são o “coração” do

sistema, utilizam, para sua fabricação, tecnologia avançada

36

e relativamente recente e, por isto, com reduzido número de

fabricantes e fornecedores, sempre do exterior. Este fato

gera um relativo monopólio de parte destes fabricantes, o

que acarreta um ainda elevado custo destes componentes

(Luz, 2010);

v A manutenção e preservação é complexa, tanto das

membranas, quanto dos filtros e bomba de alta pressão.

Para a preservação das membranas, os fabricantes

recomendam e fornecem uma variada quantidade de

produtos químicos, sendo alguns, ainda, de origem

estrangeira, tais como: Sulfato de Sódio – NaSO4; Hidróxido

de Sódio – NaOH; Ácido Fosfórico – H3PO4, Trifosfato de

Sódio – Na3PO4; Meta bi-Sulfito de Sódio – Na2S2O5; Ácido

Cítrico; e Formaldeído – CH2O.

v Por gerar uma água doce com relativa alta concentração de

sólidos ainda dissolvidos, cerca de 500 ppm, podem estar

associados a organismos indesejáveis. Desta forma há

necessidade de se prever equipamentos auxiliares a fim de

prover algum tipo de pós-tratamento da água gerada, sendo

comum, por exemplo, um esterilizador tipo UV – ultra

violeta, destinado à eliminação ou minimização da presença

de contaminantes tais como vírus e bactérias não retidos

nas membranas.

Em relação ao custo dos grupos em questão, fica difícil realizar tal

comparação, pois os dois grupos utilizam equipamentos muito diferenciados,

além de possuírem princípios de funcionamento tão diversos.

Neste contexto, não cabe a escolha de um Grupo apenas pelo seu

custo e sim do somatório de fatores como: das condições físico-química da

água a ser captada; de que tipo de embarcação será implementado;

manutenção equipamento empregado; além da associação ao próprio custo.

Desta forma, ao analisar o somatório de fatores, pode-se chegar a um custo

37

mais baixo que pode variar entre 15 a 20% mais baixo para o Grupo

Destilatório.

Ressalta-se que apesar da menor utilização dos Grupos Destilatórios

na atualidade, contudo, à boa qualidade da água gerada aliada à

desnecessidade de equipamentos complementares (responsável pela elevação

do custo) à sua esterelização, torna o GD menos custoso como supracitado,

mesmo que a princípio a diferença pareça pequena.

38

CONCLUSÃO

Foi concluído, neste trabalho, que não existe processo ou

equipamento melhor ou pior, ou seja, dependendo da utilização e das

condições físico-químicas da água captada à geração da água doce, tanto

pode ser empregado um ou outro processo, e em alguns casos, como pode ser

observado em muitos navios em operação, ambos os processos.

Neste contexto, quando se deseja a geração de uma água com

requisitos de pureza mais acurados, tais como água de alimentação de

caldeiras, água para re-completamento de baterias (submarinos

principalmente) ou água para uso laboratorial (navios hidrográficos), é

recomendável a instalação de um GRUPO DESTILATÒRIO; e quando se

deseja a geração de uma água doce com requisitos de pureza suficientes ao

uso da tripulação e passageiros, tais como água potável, água para higiene

pessoal, entre outras, que atenda aos padrões e normas internacionais (OMS,

por exemplo), recomenda-se à instalação de um GRUPO DE OSMOSE

REVERSA. E, finalmente, em navios nos quais os dois tipos de água são

necessários, é recomendável a instalação de ambos os processos.

Em relação ao custo pode-se ter uma margem vantagem em termos

de custos ao Grupo Destilatório de 15 a 20% mais baixo, como visto

anteriormente, se for levado em consideração à qualidade da água em termos

de concentração de microorganismos, pois ao passar pelo ponto de

vaporização a esterilização é imediata da água, no caso do GOR, faz-se

necessário à inserção de um equipamento de UV.

39

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http://www.jurere.com.br/sae/potabilidade.htm, acessado em 30/06/2011.

44

ANEXOS

Anexo I: Figuras:

Figura 01: Esquema de destilação da água do mar.

Fonte: www.labvirtual.eq.uc.pt, acessado em 2011.

Figura nº 2: Esquema de destilação com auxílio de edutor. Fonte: Brasil, 1992.

45

Figura nº 03: Figura que apresenta esquema de osmoses.

Fonte: Brasil, 1990.

46

Anexo II: Tabelas. Tabela nº 1: SALINIDADE DA ÁGUA OCEÂNICA NA COSTA BRASILEIRA

(Salinidade em partes por mil (g/litro):

Máxima Mínima

Litoral Norte 36 34

Litoral Nordeste 36 35

Litoral Leste 37 36

Litoral Sul 37 34

Fonte: DHN, 2011.

Tabela nº 2: Padão de Potabilidade

Parâmetro Unidade VMP

Alumínio mg/L 0,2

Amônia (como NH3) mg/L 1,5

Cloreto mg/L 250

Cor aparente uH 15

Dureza mg/L 500

Etilbenzeno mg/L 0,2

Ferro mg/L 0,3

Manganês mg/L 0,1

Monoclorobenzeno mg/L 0,12

Odor - Não objetável

Gosto - Não objetável

Sódio mg/L 200

Sólidos dissolvidos totais mg/L 1000

Sulfato mg/L 250

Sulfeto de hidrogênio mg/L 0,05

Surfactantes mg/L 0,5

Tolueno mg/L 0,17

Turbidez UT(4) 5

Zinco mg/L 5

Xileno mg/L 0,3

Fonte: http://www.jurere.com.br/sae/potabilidade.htm, 2011.

47

Notas: VMP - Valor Máximo Permitido

Tabela 3: Padrão microbiológico de potabilidade da água para consumo humano

Parâmetro VMP

Água para consumo humano

Escherichia coli ou coliformes termotolerantes Ausência em 100ml

Água na saída do tratamento

Coliformes totais Ausência em 100ml

Água tratada no sistema de distribuição (reservatórios e rede)

Escherichia coli ou coliformes termotolerantes Ausência em 100ml

Coliformes totais Sistemas que analisam 40 ou mais amostras por

mês:

Ausência em 100ml em

95% das amostras examinadas no mês

Sistemas que analisam menos de 40 amostras

por mês:

Apenas uma amostra poderá apresentar

mensalmente resultado positivo em 100ml

Fonte: http://www.jurere.com.br/sae/potabilidade.htm, 2011.

Notas: VMP - Valor Máximo Permitido

48

ÍNDICE

Agradecimentos 03 Dedicatória 04 Resumo 05 Metodologia 06 Sumário 07 INTRODUÇÃO 08 CAPÍTULO I: Utilização das águas a bordo 11 CAPÍTULO II: O processo a dessalinização da água do mar 16 2.1- Processos de Dessalinização Utilizados em Navios: 23 CAPÍTULO III: Grupos Destilatórios e Osmose Reversa: vantagens e restrições 30 CONCLUSÃO 38 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 39

ANEXOS 44

ÍNDICE DE FIGURAS/TABELAS 49 LISTA DE SIGLAS 50

49

ÍNDICE DE FIGURAS/TABELAS

Anexo I: Figuras

Figura nº 01: Esquema de destilação da água do mar. 44

Figura nº 02: Esquema de destilação com auxílio de edutor. 44

Figura nº 03: Figura que apresenta esquema de osmoses. 45

Anexo II: Tabelas

Tabela nº 1: Salinidade da água oceânica na costa brasileira. 46

Tabela nº 2: Padrão de potabilidade. 46

Tabela nº 3: Padrão microbiológico de potabilidade da água para consumo

humano. 47

50

LISTA DE SIGLAS

CH2O Formaldeído

CNTP Condições Normais de Temperatura e

Pressão

DHN Diretoria de Hidrografia e Navegação

GD Grupo Destilatório

GOR Grupo de Osmose Reversa

H3PO4 Ácido Fosfórico

MARPOL Marine Pollution

mg/L miligrama litro

Micronho/cm Medida de Condutividade Elétrica

NaCl Cloreto de Sódio

Na2S2O5 Meta bi-sulfito de Sódio

Na3PO4 Trifosfato de Sódio

NaOH Hidróxido de Sódio

NaSO4 Sulfato de Sódio

OMS Organização Mundial de Saúde

RS Rio Grande do Sul

SAO Separador de Água e Óleo

SO2 Dióxido de Enxofre

TDS Total de Sólidos Dissolvidos

UV Ultra Violeta