Tratamento De água Para Caldeiras

CONCEITOS GERAIS

A geração de vapor é uma importante operação industrial, presente em uma infinidade de processos e segmentos. Como exemplo, podemos citar:

• Geração de energia elétrica nas usinas termelétricas e nucleares

• Papel e Celulose

• Açúcar e Álcool

• Indústrias químicas e petroquímicas em geral

• Refinarias de petróleo

• Indústrias de suco de laranja e derivados

• Frigoríficos, abatedouros e laticínios

• Indústrias têxteis e de tintas/ vernizes

• Cervejarias e bebidas em geral

• Indústrias de processamento de madeira e borracha

• Navegação marítima, fluvial e submarina

• Diversas indústrias alimentícias e farmacêuticas, entre muitos outros.

Atualmente, o vapor constitui o modo mais econômico e prático de se transferir calor, até certo limite, em processos industriais. Além disso, é usado para geração de trabalho mecânico.

CALDEIRAS

As caldeiras (“boilers” do inglês) são equipamentos destinados basicamente à produção de vapor, seja ele saturado ou superaquecido. A necessidade do uso de vapor superaquecido em turbinas é decorrente das elevadas velocidades que são encontradas nestes dispositivos. Caso fosse usado o vapor saturado, qualquer gotícula de água que se formaria na tubulação provocaria um forte processo de abrasão na turbina.

• Vapor saturado: É um vapor “úmido”, contendo pequenas gotículas de água, sendo obtido da vaporização direta da mesma. Quando este tipo de vapor se condensa, cede calor latente. É usado para aquecimento direto ou indireto.

• Vapor superaquecido: É obtido através do aquecimento conveniente do vapor saturado, resultando em um vapor seco. É usado para transferência de energia cinética, ou seja, para geração de trabalho mecânico (turbinas).

Diversos combustíveis são usados para queima em caldeiras de produção de vapor. Entre eles destacam-se: lenha, óleos pesados, gasóleos, gás (natural e GLP), gases de alto forno ou de hulha, gases de escape de turbinas a gás, carvão mineral, bagaço de cana, palha de arroz, resíduos em geral, cavacos e cascas de madeira, licor negro (caldeira de recuperação de C&P), entre outros. Para a produção de vapor também podem ser usadas fontes não combustíveis de calor, tais como a energia elétrica (caldeiras de eletrodos submersos e de jatos d’água), a energia nuclear (urânio, plutônio, etc.) e o calor de reações exotérmicas de processos químicos, tais como SOx resultantes da produção de ácido sulfúrico, etc.). Evidentemente, a escolha do tipo de combustível ou energia para a geração de vapor deve levar em conta a aplicação, o tipo de caldeira, a disponibilidade do combustível/ energia, o custo fixo e operacional do processo e o impacto ambiental provocado.

TIPOS DE CALDEIRAS

• Caldeiras Fogotubulares (ou flamotubulares) - São equipamentos derivados das caldeiras antigas, onde o fogo e os gases quentes da combustão circulam no interior dos tubos e a água a ser vaporizada circula pelo lado de fora. Um esquema de caldeira fogotubular com duas câmaras de combustão é mostrado na figura a seguir.

FIGURA 01: ILUSTRAÇÕES MOSTRANDO UMA CALDEIRA FOGOTUBULAR HORIZONTAL

• Caldeiras Aquatubulares - Surgiram da necessidade de maiores produções de vapor e maior pressão de operação. Nestes modelos, a água ocupa o interior dos tubos, enquanto que o fogo e os gases quentes ficam por fora. Na figura subseqüente, é mostrado um sistema gerador de vapor aquatubular, com demais acessórios.

FIGURA 02: ESQUEMA DE UMA CALDEIRA AQUATUBULAR DE COMBUSTÍVEL SÓLIDO (SISTEMA COMPLETO). ABAIXO: PERSPETIVA DE UM MODELO MONTADO

ÁGUA PARA GERAÇÃO DE VAPOR

A operação segura e eficiente de uma caldeira é extremamente dependente da qualidade da água disponível para alimentação da mesma. De nada adianta a instalação de um equipamento ultra moderno, com todos os acessórios/ periféricos disponíveis e automatizado totalmente se não é levada em consideração a qualidade da água e o tratamento químico aplicado. Como sabemos, a água tem uma tendência a dissolver uma série de substâncias, tais como sais, óxidos/ hidróxidos, diversos materiais e inclusive gases, motivo pelo qual nunca é encontrada pura na natureza. Além das espécies dissolvidas, pode apresentar material em suspensão, tais como argila, material orgânico, óleos, etc. A presença de todas estas impurezas muitas vezes causa problemas no uso da água para geração de vapor, podendo formar incrustações e/ ou acelerar os processos corrosivos.

QUALIDADE DA ÁGUA

Cientes de todos os detalhes mencionados, consideramos ideal para geração de vapor uma água com as seguintes características:

• Menor quantidade possível de sais e óxidos dissolvidos

• Ausência de oxigênio e outros gases dissolvidos

• Isenta de materiais em suspensão • Ausência de materiais orgânicos

• Temperatura elevada

• pH adequado (faixa alcalina)

A alimentação de água com boa qualidade elimina, antecipadamente, grande parte dos problemas que normalmente ocorrem em geradores de vapor. Posteriormente, fica a cargo do tratamento químico interno a manutenção da qualidade da água no interior da caldeira. É errônea a associação da qualidade da água para consumo humano (potabilidade) com a água para geração de vapor. O padrão para potabilidade da água é baseado, principalmente, na presença de microrganismos. Assim, uma água boa para beber não implica, necessariamente, em uma água boa para gerar vapor.

Impurezas Encontradas na Água

Geralmente, nas águas