Tratamento de Água de Resfriamento

CONCEITOS BÁSICOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESFRIAMENTO
1) CONSEQÜÊNCIAS DE UM TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESFRIAMENTO NÃO – CONFORME

✓ Impacto ambiental através da aplicação de produtos químicos que podem agredir o meio ambiente.
✓ Parada da produção, ou redução de carga, em razão de depósitos excessivos nos feixes dos trocadores de calor (corrosão, incrustação, slime).
✓ Reposição, manutenção e aquisição de equipamentos (trocadores de calor, tubulações, etc.) não
previstos.
✓ Riscos operacionais quanto à garantia da qualidade do produto final.

Em resumo, Prejuízos Quanto à Qualidade e Produtividade.

 

2) PROBLEMAS EM SISTEMAS DE RESFRIAMENTO

Corrosão: É a tendência natural dos metais retornarem ao seu estado mais estável, ou seja, na forma de óxidos e sais.
Incrustação: É o aparecimento de depósitos nos circuitos devido aos sólidos em suspensão, sais
dissolvidos e características dos sistemas.
Slime: Trata-se do desenvolvimento de microorganismos e formação de depósitos de origem orgânica.

 

3) PRINCIPAIS CONSEQÜÊNCIAS DA CORROSÃO, INCRUSTAÇÃO E SLIME

Corrosão
Incrustação
Slime
✓ Redução da eficiência operacional dos trocadores. C I S
✓ Vazamento após furo/redução da vida útil dos feixes. C
✓ Redução da resistência mecânica dos feixes. C
✓ Entupimento dos tubos dos trocadores de calor. I S
✓ Aumento da perda de carga/redução da vazão/elevação da pressão da bomba de recirculação (maior custo de energia elétrica). C I S
✓ Aceleração da corrosão localizada I S
✓ Adsorção e consumo excessivo de produtos químicos. I S
✓ Redução da vida útil dos trocadores de calor. C
✓ Deformação do recheio e perda da eficiência da torre de resfriamento. S

 

4) CORROSÃO

 

Mecanismo de corrosão em água de resfriamento.

 

Ânodo: Fe → Fe2+ + 2e- (1)
Cátodo: 2e- + H2O + 1/2 O2 → 2 OH- (2)
Global: Fe + H2O + 1/2 O2 → Fe(OH)2 (3)
2 Fe(OH)2 + H2O + 1/2 O2 → 2Fe(OH)3 ou Fe2O3 . 3H2O (4)

 

Fatores que influenciam a taxa de corrosão em aço carbono.

 

  Realização de tratamento inicial: o correto pré condicionamento do sistema de água de resfriamento diminui a taxa de corrosão e aumenta a vida útil dos equipamentos.
Temperatura da água de resfriamento: o aumento da temperatura favorece a corrosão.
Velocidade da água de resfriamento nas tubulações: na presença de inibidores de corrosão, quanto maior a velocidade menor a taxa de corrosão.
Qualidade da água de resfriamento (make-up): a presença de contaminantes na água de reposição aumenta a taxa de corrosão.
Condições operacionais do sistema: são variáveis que devem ser estudadas para diminuir a taxa de corrosão.
Tecnologia de tratamento aplicado: inibidores de corrosão, dispersantes e outras soluções KURITA, diminuem a taxa de corrosão.

 

Soluções para a corrosão.
✓ Identificar e quantificar os fatores que influenciam na taxa de corrosão e

✓ Aplicar a tecnologia de tratamento da KURITA (inibidores de corrosão, dispersantes, etc.) que se adeque à qualidade da água em estudo.

 

5) INCRUSTAÇÃO

 

Mecanismo da incrustação

ilustracao

 

 

Agentes Incrustantes:

✓ Carbonato de cálcio (mais comum)
✓ Sulfato de cálcio
✓ Fosfato de cálcio
✓ Fosfato de zinco

 

Fatores que influenciam a taxa de incrustação.

 

Temperatura de superfície das tubulações: quanto maior a temperatura, mais favorecida é a incrustação.
Velocidade da água de resfriamento nas tubulações: quanto menor a velocidade, maior a taxa de incrustação.
Qualidade da água de make-up/resfriamento: quanto maior a concentração de sais, maior a tendência à formação de depósitos.
Condições operacionais do sistema: ciclo de concentração, tempo de retenção e outras, são variáveis que devem ser estudadas para diminuir a taxa de incrustação.
Tecnologia aplicada: dispersantes, inibidores de incrustação e outras soluções KURITA diminuem a incrustação.

 

Soluções para a incrustação.

 

✓ Identificar e quantificar os fatores que influenciam na taxa de incrustação e

✓ Aplicar a tecnologia de tratamento da KURITA (dispersantes, inibidores de incrustação, etc.) que se adeque à qualidade da água em estudo.

 

6) SLIME

 

Formado por agregação de microorganismos (algas, bactérias, mucilagem) e de pequenos grânulos inorgânicos. São denominados também bioflocos.
Podem ser do tipo aderido ou sedimentado.
O slime é detectado nos permutadores, top deck da torre, bacia e enchimento da torre.

 

Mecanismo da formação de Slime.

 

– Aderência de Slime.
✓ Os microorganismos aderem nas paredes do sistema;
✓ Produzem substâncias gelatinosas (mucilagem);
✓ Sólidos suspensos se aderem na mucilagem. O processo é cíclico e a camada de slime cresce na ausência de tratamento químico adequado.

 

– Sedimentação de Biofloco.

 

✓ O biofloco cresce, torna-se pesado e sedimenta-se em locais de baixa velocidade.

 

Fatores que influenciam na formação de slime.

 

Disponibilidade de nutrientes de microorganismos no sistema: Num sistema de AGR existem 4 formas do mesmo ser alimentado por nutrientes de microorganismos: água de reposição, ar, dosagem de produtos químicos e vazamentos de processo. De forma geral, N, C e P são os principais nutrientes.
Algas também funcionam como nutrientes.
Oxigênio Dissolvido: Bactérias aeróbicas e fungos necessitam do oxigênio dissolvido na água para alimentação e reprodução. Sistemas abertos provêem oxigênio suficiente para estas funções.
Luz Solar: Acelera o crescimento das algas no top deck da torre, que servirão de nutrientes para os microorganismos.
Temperatura: A temperatura ideal de proliferação de bactérias está na faixa de 30 a 40 °C.
pH: A faixa ideal para formação de slime está entre 6,0 e 9,0. Como o pH das águas de resfriamento é controlado dentro desta faixa, ele beneficia a formação de slime.
Concentração de Bactérias: O aumento da concentração de bactérias aumenta a formação de slime.
A freqüência de problemas de slime é baixa quando a contagem de bactérias é inferior a 103 UFC/ml.
Turbidez e Sólidos Suspensos: O aumento da turbidez aumenta a formação de slime, nas zonas de baixa velocidade. A prevenção da formação de slime é facilitada com valores de turbidez inferiores a 20 ppm caulim.
Velocidade: A sedimentação de bioflocos ocorre em zonas de baixa velocidade. Ex.: Trocadores com água no casco. Velocidade de água inferior a 0,3 m/s pode tornar a incidência de slime severa.

 

Soluções para a presença de Slime.

 

✓ Identificar e quantificar os fatores que influenciam na formação de slime e
✓ Aplicar a tecnologia de tratamento da KURITA (Pré tratamento da água, uso de Biocidas, etc.) que se adeque à qualidade da água em estudo.

 

Por: Diego de Oliveira e Silva/Antonio R. P. Carvalho