apostila - tratamento de Água de resfriamento
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8/15/2019 Apostila - Tratamento de Água de Resfriamento
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TRATAMENTO DETRATAMENTO DE
ÁGUAÁGUA
DE RESFRIAMENTODE RESFRIAMENTO
Patrocínios e Apoios:
Elaborado por:
Eng.º Joubert Trovati
PREFÁIO
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8/15/2019 Apostila - Tratamento de Água de Resfriamento
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Este guia foi elaborado com o objetivo de informar o leitor sobre as
características e algumas técnicas de tratamento de águas de resfriamento.
Infelizmente, no rasil, ainda n!o dis"omos de literatura suficiente sobre o assunto
e tam"ouco este tema é abordado nas universidades e cursos técnicos, sendo #ue
muitas das informa$%es s!o transmitidas "elas em"resas es"ecializadas na área.
&ssim, fez'se uma colet(nea na bibliografia dis"onível, associada )
e*"eri+ncia "rática e intensos estudos e "es#uisas realizados sobre o tema,
a"resentados a#ui nesta modesta a"ostila. Es"eramos #ue o contedo seja til e
sirva de guia "ara solu$!o de vários "roblemas, além de aumentar o con-ecimentocientífico do estimado leitor.
icaríamos imensamente agradecidos com a colabora$!o do leitor e, dentro
da lei #ue "rotege o direito autoral e a "ro"riedade intelectual, evitasse a c/"ia ou
distribui$!o desse material sem consentimento e*"resso do autor. Também
agradeceríamos se o leitor contribuísse com sugest%es, fotos, estudos de casos,
novidades e também com #ual#uer corre$!o ou mal entendimento #ue ten-a
ocorrido durante a reda$!o deste trabal-o. 0om isso, es"eramos a"rimorá'lo e
torná'lo cada vez mais com"leto.
1uito obrigado e um forte abra$o2
3 autor
&rara#uara'45, setembro de 6778.
E'mails "ara contato9
joubert:[email protected]
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SUMÁRIO
! " ONEITOS GERAIS###################################################################################$
B.B ' 4istema &berto de >esfriamento...........................................................C
B.6 ' 4istemas 4emi'&bertos =ou &bertos de >ecircula$!o?..............................D
B. ' 4istemas ec-ados =F0losed'4GstemsH?.................................................D
% " E&UIPAMENTOS E PRIN'PIOS DE FUNIONAMENTO###############################(
6.B ' 5rocessos #ue E*igem 3"era$%es de >esfriamento.................................
6.6 ' Torres de >esfriamento9 Ti"os, Tiragem e &rranjos de Escoamento.........B7
6. ' 1ecanismo de Transfer+ncia de 0alor em um 4istema de
>esfriamento de
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..B.8 Luz solar........................................................................6..B. 3*ig+nio Qissolvido.........................................................6..B.C 1aterial em 4us"ens!o ; Turbidez.....................................6
..B.D elocidade do Escoamento da
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D.B ' 0ontrole ísico'Vuímico....................................................................O
D.6 ' Ta*as de 0orros!o e Qe"osi$!o Incrusta$!o......................................O
D.6.B ' 1étodo dos 0u"ons de 5rova................................................OD.6.6 ' 4onda 0orrosométrica.........................................................OO
D.6. ' Instala$!o de Trocador de 0alor 5iloto...................................OO
D. ' 1étodos de determina$!o e monitoramento do desenvolvimento
microbiol/gico.........................................................................................O
D..B ' 0ontagem 1icrobiol/gica na
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! " ONEITOS GERAIS
& água é largamente utilizada em vários "rocessos como agente de
resfriamento. &lém de sua abund(ncia em nosso "laneta, a água a"resenta um
calor es"ecíficoB relativamente elevado, tornando'a "r/"ria "ara as o"era$%es de
resfriamento.
asicamente, os sistemas de resfriamento a água s!o classificados em tr+s
ti"os9
!#! " SISTEMA A*ERTO DE RESFRIAMENTO
Também c-amado de sistema de uma s/ "assagem =Fonce't-roug-H?, é
em"regado #uando e*iste uma dis"onibilidade de água suficientemente alta, com
#ualidade e tem"eratura satisfat/rias "ara as necessidades do "rocesso. & água é
ca"tada de sua fonte, circula "elo "rocesso de resfriamento e é descartada ao final,
com uma tem"eratura mais elevada.
Reste ti"o de sistema n!o -á como "roceder um tratamento #uímico
conveniente da água, uma vez #ue volumes muito altos est!o envolvidos. &lém
disso, este "rocesso tem o inconveniente de gerar a c-amada F"olui$!o térmicaH,
#ue "ode com"rometer a #ualidade do curso de água onde é des"ejada.
Em"rega'se este sistema em locais "r/*imos a fontes abundantes e ou"ouco onerosas de água, bem como em instala$%es m/veis, tais como "lataformas
de "etr/leo, navios, submarinos, etc.
B 0alor Es"ecífico =c? é uma "ro"riedade termodin(mica #ue indica a #uantidade de calornecessária "ara se elevar, em um incremento, a tem"eratura de uma massa unitária de umcor"o. Rormalmente é dada em calg.º0 . ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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!#% " SISTEMAS SEMI"A*ERTOS 6OU A*ERTOS DE REIRU+A,.O7
Wm sistema semi'aberto =F3"en >ecirculating 4GstemH? é utilizado #uando
e*iste uma demanda elevada e dis"onibilidade limitada de água, "rinci"almente em
locais onde a #ualidade da mesma está com"rometida.
&"/s "assar "elos e#ui"amentos de troca térmica #ue devem ser resfriados,
a água ent!o a#uecida circula através de uma instala$!o de resfriamento =torre,
lagoa, Fs"raGH, etc.? "ara reduzir sua tem"eratura e tornar'se "r/"ria "ara o reuso.
Este sistema a"resenta um custo inicial elevado, "orém resolve o "roblema
de eventual escassez de água, "ossibilita menor volume de ca"ta$!o e evita o
transtorno da "olui$!o térmica. Também "ode ser submetido a um tratamento
#uímico ade#uado, ca"az de manter o sistema em condi$%es o"eracionais
satisfat/rias e, com isto, "ode'se reduzir os custos o"eracionais do "rocesso.
&lguns e*em"los deste sistema s!o as diversas dis"osi$%es de torres de
resfriamento, condensadores eva"orativos e Fs"raG'"ondsH =reservat/rios onde a
água #uente é "ulverizada e resfriada naturalmente "elo "r/"rio ar #ue a circunda?.
!#) " SISTEMAS FE8ADOS 69+OSED"SSTEMS;7
Este arranjo geralmente é a"licado em "rocessos nos #uais a água deve ser
mantida em tem"eraturas menores ou maiores do #ue as conseguidas "elos
sistemas semi'abertosX também é em"regado em instala$%es "e#uenas e m/veis.Reste sistema, a água =ou outro meio? é resfriada em um trocador de calor e n!o
entra em contato direto com os demais fluidos do "rocesso =ar, gases, etc.?
&lguns e*em"los #ue utilizam este sistema s!o9 circuitos fec-ados "ara
resfriamento de com"ressores, turbinas a gás, instala$%es de água gelada,
radiadores de motores a combust!o interna =autom/veis, camin-%es, tratores,
má#uinas estacionárias? e algumas instala$%es de ar condicionado e refrigera$!o.
Ra igura 7B s!o mostrados estes tr+s ti"os de sistemas de resfriamento9
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INW>& B9 ILW4T>&YZ3 134T>&RQ3 34 4I4TE1&4 QE >E4>I&1ERT39 &? &E>T3X ?E0S&Q3X 0? 4E1I'&E>T3 3W &E>T3 QE >E0I>0WL&YZ3
Rota9 1uitas vezes, os termos F>esfriamentoH e F>efrigera$!oH s!o em"regados
como sinUnimos. 5ara evitar confus!o, em"regaremos a "alavra F>esfriamentoH
"ara indicar uma redu$!o de tem"eratura, em #ual#uer intervalo #ue seja, e a
"alavra F>efrigera$!oH "ara indicar, es"ecificamente, a redu$!o de tem"eratura a
valores abai*o de 7º 0 =6D [?.
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% " E&UIPAMENTOS E PRIN'PIOS DE FUNIONAMENTO
Resta se$!o trataremos, sobretudo, dos e#ui"amentos e funcionamento dos
sistemas abertos de recircula$!o, #ue s!o os mais utilizados e os #ue e*igem
maiores cuidados no tratamento de água. aremos, no entanto, uma breve men$!o
sobre tratamento dos sistemas de uma s/ "assagem e sistemas fec-ados ao longo
do ca"ítulo.
%#! " PROESSOS &UE Eesfriamento de com"ressores e gases frigoríficos em circuitos de
refrigera$!o =condensadores eva"orativos?, incluindo o"era$%es de arcondicionado e de frio alimentar.
• &rrefecimento de mancais, "e$as, "artes m/veis, lubrificantes, rotores e
inmeras má#uinas e e#ui"amentos.
• >esfriamento dos mais variados fluidos =lí#uidos e gases? em trocadores de
calor, entre muitas outras a"lica$%es.
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%#% " TORRES DE RESFRIAMENTO: TIPOS> TIRAGEM E ARRAN?OS DE
ESOAMENTO
E*istem vários modelos e dis"osi$%es diferentes de torres e sistemas de
resfriamento de água, cada #ual com suas a"lica$%es mais usuais e res"ectivas
vantagens e desvantagens.
&bai*o está es#uematizado um modelo clássico de torre de resfriamento,
mostrando seus "rinci"ais com"onentes. Ra "ágina a seguir =Vuadro 7B? encontra'
se um es#uema resumido destes sistemas, com suas características o"eracionais.
Ras figuras subse#Mentes, s!o mostradas algumas fotografias de e#ui"amentos e
instala$%es "ara resfriamento de água.
INW>& 69 13QEL3 0L>E QE >E4>I&1ERT3 QE &NE1 IRQW\IQ&E LW]3 03RT>&03>>ERTE. =&? 5E>45E0TI&. =? 03>TE &'& 134T>&RQ3 34IRTE>R34 Q3 EVWI5&1ERT36
6 E*traído de9 13>&E4 Jr., Q.9 WRQ&1ERT34 QE 54I0>31ET>I& E 4E0&NE1. 4!o 0arlos.Wniversidade ederal de 4!o 0arlos ; W40ar. B. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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VW&Q>3 B9 QI4534IY^E4, E4VWE1&4 E15>EN&Q34 E 5>IR0I5&I4 0&>&0TE>K4TI0&4Q34 4I4TE1&4 QE >E4>I&1ERT3.
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INW>& 9 T3>>E4 QE >E4>I&1ERT3 QE 4&4.
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INW>& 89 4I4TE1& QE >E4>I&1ERT3 Q3 TI53 F45>&_'53RQH.
INW>& 9 T3>>E4 QE >E4>I&1ERT3 QE TI>&NE1 R&TW>&L, IR4T&L&Q&4 E1 W1& 0ERT>&L
RW0LE&>.
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INW>& C9 03RQER4&Q3> E&53>&TI3
%#) " MEANISMO DE TRANSFER1NIA DE A+OR EM UM SISTEMA
DE RESFRIAMENTO DE ÁGUA
3 resfriamento da água em uma torre ou e#ui"amento similar ocorre
fundamentalmente através de dois "rocessos9
• Transfer+ncia de calor sensível ="or convec$!o?, devido ao contato com o ar
a uma tem"eratura mais bai*a. Rormalmente, este fenUmeno é res"onsável"or cerca de a"enas 67` do calor transferido.
• Transfer+ncia de calor latente "or eva"ora$!o de certa #uantidade de água,
devido ) menor concentra$!o desta no ar circundante =umidade?X
res"onsável "or a"ro*imadamente O7` da transfer+ncia global de calor da
o"era$!o.
&ssim, ocorre um fenUmeno de transfer+ncia simult(nea de calor e de massa
neste "rocesso, ou seja, -á uma diferen$a de concentra$!o entre a água =fase
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lí#uida? e a água "resente no ar =fase va"or ; umidade do ar?X isto "ro"orciona
uma for$a motriz #ue faz com #ue a água =lí#uido? ten-a uma tend+ncia a
e#uilibrar a concentra$!o com a fase gasosa =umidade do ar?. 5ara a água "assar
"ara a fase va"or, ela necessita de energia, #ue é obtida na forma de calor da água
#ue "ermanece na fase lí#uida, resultando no resfriamento desta ltima. &ssim,
#uanto mais seco estiver o ar, maior será a for$a motriz e a tend+ncia da água
eva"orar, resultando em maior #uantidade de calor removido e conse#Mentemente,
menor tem"eratura da água resfriada. Ra igura 7D está ilustrado este "rocesso.
5elo fato dos dois mecanismos de transfer+ncia serem fortemente
de"endentes da área de troca, os sistemas de resfriamento s!o "rojetados de modoa "ro"iciar uma grande área su"erficial de contato da água com o ar, conseguida
através de bicos "ara "ulveriza$!o distribui$!o e rec-eios =colméias? "ara otimizar
o contato.
INW>& D9 E4VWE1& 134T>&RQ3 & E&53>&YZ3 QE E13YZ3 QE 0&L3> E1 W14I4TE1& QE >E4>I&1ERT3. R3 E]E15L3, TBT6 E W1IQ&QE >EL&TI& Q3 &> =Φ>? B77`.
& tem"eratura mínima obtida num sistema de resfriamento a água "ode até
ser menor #ue a tem"eratura ambiente, de"endendo da umidade relativa do ar e
da efici+ncia do e#ui"amento. Ro entanto, e*iste um valor limite mínimo no #ual a
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tem"eratura deste "rocesso "ode c-egar, #ue é a c-amada Tem"eratura de ulbo
mido. Esta tem"eratura "ode ser determinada colocando'se um "eda$o de
algod!o umedecido =ou gaze, ou flanela? em volta do bulbo de um termUmetro =ou
outro instrumento de medida?, fazendo'se "assar "elo mesmo o ar a uma certa
velocidadeX a água eva"ora e retira calor da água #ue ficou no algod!o, "rovocando
o abai*amento da tem"eratura.
& diferen$a entre a tem"eratura da água resfriada e a tem"eratura de bulbo
mido é c-amada de F&""roac-H e "ode, inclusive, ser usada "ara avaliar a
efici+ncia de um sistema de resfriamento9 #uanto mais "r/*ima do bulbo mido
estiver a tem"eratura da água resfriada, maior será a efici+ncia da instala$!o. Qemodo geral, valores de F&""roac-H maiores #ue B7 º0 indicam o"era$!o deficiente
no sistema de resfriamento =subdimensionamento, obstru$%es ou canais
"referenciais nos rec-eios, bicos entu"idos danificados, bai*a velocidade do ar,
etc.?, embora alguns autores e técnicos adotem limites má*imos de F&""roac-H de
C º0.
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) " *A+AN,OS DE MASSA EM SISTEMAS DE
RESFRIAMENTO - I+OS DE ONENTRA,.O
0om a eva"ora$!o da água no sistema de resfriamento, -á a necessidade de
re"osi$!o da mesmaX além disso, a eva"ora$!o causa aumento na concentra$!o de
sais dissolvidos e, "or isso, deve'se "roceder com um regime ade#uado de
descargas a fim de evitar uma concentra$!o e*cessiva dos mesmos. &o entrarem
em contato com o flu*o de ar, "e#uenas gotículas de água s!o arrastadas "elo
mesmo e também causam "erda de água do sistema. inalmente, e*istem outras
"erdas indeterminadas de lí#uido, tais como vazamentos, outros usos, etc.
Es#uematicamente, um sistema de resfriamento "ode ser re"resentado "ela
seguinte ilustra$!o9
INW>& O9 LW]34 QE 1&TE>I&L =E4>I&1ERT3.
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5ara este sistema genérico, considerando regime estacionário e sem acmulo
de material, o desenvolvimento do bala$o de massa "ara a água resulta em9
IDAEFR
ENTRASAI
+++=+
=
=B?
&ssumindo #ue as "erdas indeterminadas e outras fontes de alimenta$!o
sejam nulas = 7 e I 7?9
DAER ++= =6?
0omo dito anteriormente, a água é concentrada na torre. &ssim, a
#uantidade de vezes #ue a mesma é concentrada é c-amada de 0I0L3 QE
03R0ERT>&YZ3 =00?. 0onsiderando #ue durante a eva"ora$!o somente água "ura
esteja saindo do sistema, o 0iclo de 0oncentra$!o é definido como9
D A R
D A D A E CC
+
=
+
++= 1+
+
=
D A E CC =?
Qe acordo com a e#ua$!o =?, verificamos #ue com o aumento da
eva"ora$!o da água =E?, maior é o 0iclo de 0oncentra$!o do sistema. 5or outro
lado, com o aumento das descargas =Q?, "ercebemos uma diminui$!o nos ciclos.
&ssim, as descargas s!o utilizadas "ara manter a água de resfriamento em níveis
aceitáveis de concentra$!o de sais.
>earranjando as e#ua$%es, "odemos finalmente calcular a #uantidade de
água a ser re"osta =>?9
1−⋅=
CC
CC E R =8?
& eva"ora$!o de água corres"ondente a B7º0 de resfriamento obtido é
e#uivalente ) cerca de B,D ` da vaz!o de recircula$!oX em outras "alavras, cada
,Oº0 de resfriamento conseguido na água re"resenta a eva"ora$!o de,
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a"ro*imadamente, B` da vaz!o de recircula$!o =estimativa genérica?. alores mais
"recisos desta estimativa "odem obtidos com balan$os de energia em conjunto com
os balan$os de massa.
5ara o cálculo do arraste, deve'se levar em considera$!o o ti"o de tiragem
e*istente no sistema ="osi$!o do ventilador, #uando e*istente?X o arraste é
assumido com uma "orcentagem da vaz!o de recircula$!o e, normalmente,
em"regam'se os seguintes valores em"íricos9
T&EL& B9 E4TI1&TI&4 QE &>>&4TE4 E1 E4>I&1ERT3, E]5>E4434 031353>0ERT&NE1 Q& &\Z3 QE >E0I>0WL&YZ3, 5&>& 0&Q& TI53 QE EVWI5&1ERT3.
E&UIPAMENTOArraste 6@7
2alor Bdio
Arraste 6@7
FaiCa Usal
Tiragem Induzida 7,6 7,B ; 7,
Tiragem or$ada 7,6 7,B ; 7,
Tiragem Ratural 7, 7, ; B,7
F4"raG'"ondH 6, B,7 ; ,7
0ondensador Eva"orativo 7,6 7,B ; 7,6
Lembramos #ue, "ara estes cálculos, n!o foram consideradas as "erdas
indeterminadas =vazamentos, drenos abertos, etc.? e nem outras fontes de
re"osi$!o de água, tais como águas condensadas de colunas barométricas,
condensadores de contato, etc. 0aso e*istam, todas estas variáveis devem ser
com"utadas.Ro cálculo de dosagem de "rodutos #uímicos "ara condicionamento da água,
convém lembrar #ue somente as "erdas "or arraste e descarga "ro"iciam a "erda
de "rodutos. &ssim, uma f/rmula genérica "ara estimar a dosagem de determinado
"roduto na água de resfriamento é9
10001000
)(
⋅
⋅=
+⋅=
CC
RC D AC w =?
3nde9 A Vuantidade de 5rodutos =[g -?
0 0oncentra$!o desejada de "roduto =""m?& 5erdas "or &rrastes =m -?
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Q Qescargas =m -?> >e"osi$!o =m -?
00 0iclos de 0oncentra$!o
Ra maioria das vezes, é difícil obter os ciclos de concentra$!o de um sistema
através da medi$!o e cálculo das vaz%es de re"osi$!o, descarga, arrastes e
eva"ora$!o. &ssim, "ara um sistema de resfriamento, os ciclos s!o estimados
através das res"ectivas rela$%es de concentra$!o de sílica, cálcio eou magnésio
entre a água do sistema e a água de re"osi$!o. 1atematicamente9
REP
SIS
SiSiCC =
REP
SIS
CaCaCC =
REP
SIS
Mg Mg CC = =C?
Estes cálculos devem ser usados somente #uando se -á certeza #ue
nen-uma das es"écies =sílica, cálcio e magnésio? esteja se "reci"itando ou, caso
estiverem incrustados, n!o "odem estar se dissolvendo.
&lguns autores e manuais recomendam a utiliza$!o de cloretos =0l'? "ara
cálculo dos ciclos de concentra$!o. Ro entanto, este "ar(metro muitas vezes n!o é
confiável "ara sistemas de resfriamento, "ois o mesmo "ode facilmente sofrer
contamina$%es de cloretos do meio e*terno =inclusive "elo ar?, "rinci"almente em
cidades litor(neasX além disso, muitos "rodutos adicionados ao meio =biocidas,
derivados clorados, inibidores de dis"ers!o incrusta$!o, etc? cont+m este íon em
solu$!o. 3s níveis de 4/lidos Totais Qissolvidos =4TQ? também "odem ser usados
"ara se estimar os ciclos, mas também sofrem interfer+ncias.
Em virtude da água se concentrar em um sistema de resfriamento, é
necessário #ue a água de re"osi$!o =também c-amada de FmaPe'u"H? a"resente
uma boa #ualidade, ou seja, "ossua bai*as concentra$%es de sais e material
org(nico, bem como bai*os níveis de materiais sus"ensos e microrganismos.
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0 " 'NDIES DE ESTA*I+IDADE DA ÁGUA - TEND1NIA
ORROSI2A E INRUSTANTE
& água, como sabemos, tem uma tend+ncia a dissolver outras subst(ncias.
Vuanto mais "ura é a água, maior é a tend+ncia solubilizante da mesmaX "or outro
lado, #uando a água a"resenta concentra$%es elevadas de sais, maior é a tend+ncia
destes se "reci"itarem. & solubilidade das subst(ncias normalmente "resentes na
água =sais, em sua maioria? é também de"endente da tem"eratura, do "S, dases"écies #uímicas envolvidas, entre outros fatores.
0#! " 'NDIE DE SATURA,.O DE +ANGE+IER
Wma tentativa de se #uantificar a tend+ncia solubilizante =ou corrosiva? eincrustante da água foi feita inicialmente "or Langelier =BC? #ue, utilizando'se de
um sistema água carbonato de cálcio =0a03?, "ro"Us a seguinte e#ua$!o =válida
"ara "S entre C, e ,?9
pAlc pCa pK pK pH S S ++−= )( 2 =D?
Resta e#ua$!o, "Ss indica o "S de satura$!o, ou seja, o "S no #ual uma
água com dada concentra$!o de cálcio e alcalinidade está em e#uilíbrio com o
carbonato de cálcio. [6 e [4 re"resentam, res"ectivamente, a segunda constante de
dissocia$!o e o "roduto de solubilidade do 0a03 =estes valores s!o fun$!o da
tem"eratura e "odem ser obtidos de constantes termodin(micas con-ecidas?.
inalmente, "0a e "&lP s!o os logaritmos negativos da concentra$!o de cálcio =em
moll? e da alcalinidade total =titulados como e#'gl?.
3 Kndice de 4atura$!o de Langelier "ode ent!o ser definido como9
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)( Langelier
pHs pH Saturaçãode Índice −=
=O?
3nde valores "ositivos deste índice indicam tend+ncia de de"osi$!o e valores
negativos indicam tend+ncia de dissolu$!o de 0a03.
3 Kndice de 4atura$!o é a"enas #ualitativo e, como o "r/"rio Langelier
enfatizou, é a"enas um meio de indica$!o da tend+ncia e da for$a motriz do
"rocesso =corrosivo ou incrustante? e n!o é, de modo algum, um método de
mensurar esta tend+ncia. 3s valores de "Ss "odem ser obtidos graficamenteatravés de cartas, tais como a e*em"lificada no diagrama a seguir9
INW>& 9 QI&N>&1& 134T>&RQ3 34 5&4434 5&>& 3TERYZ3 Q3 &L3> QE "S4. R3E]E15L39 QW>E\& 0&TW>& D7ºX "S QE 4&TW>&YZ3 ="S4? D,.
E*traída de9[E11E>, .R. =ed?.9 TSE R&L03 &TE> S&RQ33[. 6 ed. Ralco 0-emical 0om"anG.ReA _orP, 1c. NraA Sill. BOO.
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0#% " 'NDIE DE ESTA*I+IDADE DE RNAR
Ra tentativa de se e*"andir a utilidade do Kndice de 4atura$!o de Langelier,
bem como obter um método #uantitativo confiável "ara medir a característica
incrustante corrosiva da água, J. . >Gznar "ro"Us a utiliza$!o do Kndice de
Estabilidade9
)(
2
Rynar
pH pHS de Esta!ilidade Índice −⋅==?
Wtilizando'se este índice, uma água sem tratamento torna'se incrustante em
valores abai*o de C,7 e come$a a a"resentar características corrosivas com valores
de Kndice de >Gznar acima de D,7. Ra igura B7, s!o e*em"lificadas diversas águas
com res"ectivos Kndices de Estabilidade. ários outros índices foram "ro"ostos "or
diversos autores com este intuito =Larson e usAell, 4tiff e Qavis, entre outros? e
"odem ser encontrados na literatura es"ecializada.
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INW>& B79 03>>EL&Y^E4 QE >E4WLT&Q34 5>4&4 E40&L0WL&Q34 Q3 KRQI0E QE E4T&ILIQ&QE QE >_\R&>.
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3 " FINA+IDADE DO TRATAMENTO DA ÁGUA DE
RESFRIAMENTO - FUNDAMENTOS TE4RIOS
3 tratamento da água de resfriamento "ode ser feito com o em"rego de
diversas técnicas e métodos, sejam eles #uímicos, físicos ou uma combina$!o de
ambos. & escol-a do mel-or método deve se basear na sua efici+ncia e,
evidentemente, no seu custo fi*o e o"eracional. Qeve'se, também, levar em
considera$!o os efeitos ambientais e res"ectiva legisla$!o de controle.
undamentalmente, os objetivos do tratamento da água de resfriamento s!o9
• Eitar a oraHo de incrstaHJes
• MiniiKar os processos corrosios
• ontrolar o desenoliento icrobiolLico
1uitas vezes, a solu$!o com"leta ou elimina$!o destes "roblemas torna'se
tecnicamente difícil ou inviável do "onto de vista financeiro. &ssim, o tratamento"ode ter "or objetivo minimizar as conse#M+ncias do "roblema, "ossibilitando a
conviv+ncia com o mesmo e otimizando a rela$!o custo benefício do "rocesso.
Ras "áginas seguintes, forneceremos maiores detal-es sobre cada um dos
"roblemas relacionados.
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3#! " INRUSTA,=ES - ORIGENS E ONSE&1NIAS
& água encontrada na natureza nunca é "ura, a"resentando uma vasta gama
de subst(ncias dissolvidas. 1uitas destas subst(ncias s!o sais, /*idos e -idr/*idos
e a"resentam solubilidades diferentes, sendo influenciadas basicamente "ela
tem"eratura, concentra$!o e "S. 0om a eva"ora$!o da água em um sistema de
resfriamento, -á um aumento na concentra$!o das subst(ncias dissolvidas #ue,
muitas vezes, "odem se "reci"itar de forma aderente nas su"erfícies dos
e#ui"amentos ="rinci"almente nas regi%es de troca térmica?, constituindo as
incrusta$%es. 3utras subst(ncias também "odem se incrustar indesejavelmente
nesses sistemas, tais como9 material org(nico =/leos, gra*as, resíduos?, lodo e
acmulo de material microbiol/gico, "rodutos de corros!o, s/lidos em sus"ens!o
=argila, etc.?, bem como "rodutos insolveis originados de rea$%es #uímicas na
água =incluindo e*cesso de "rodutos "ara condicionamento #uímico?.
&s "rinci"ais conse#M+ncias da "resen$a de incrusta$%es em circuitos de
resfriamento s!o9
• Qiminui$!o das ta*as de troca de calor nos trocadores, devido ) bai*a
condutividade térmica das incrusta$%es.
• 3bstru$!o e até destrui$!o do enc-imento =colméias? de torres de
resfriamento.
• 3bstru$!o ="arcial ou total? de tubula$%es e acess/rios, restringindo a área
de flu*o e, conse#Mentemente, limitando a vaz!o.
• Entu"imento de bicos e dis"ositivos distribuidores de água nas torres de
resfriamento, "romovendo a ocorr+ncia de canais "referenciais de
escoamento e diminuindo a efici+ncia do e#ui"amento.
• &umento dos "rocessos corrosivos #ue ocorrem sob os de"/sitos =áreas
sujeitas a diferenciais de aera$!o?.
• Qanos e avarias em sensores e a"arel-agem de instrumenta$!o e controle.
• &umento no consumo de energia elétrica, diminui$!o da efici+ncia do
"rocesso, entre outras.
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&s subst(ncias formadoras de incrusta$%es =sais em sua maioria?, ao terem
seus limites de solubilidade ultra"assados, iniciam uma "reci"ita$!o sob a forma de
"e#uenos cristais. Estes, "or sua vez, a"resentam uma estrutura molecular bem
ordenada e "odem se aderir fortemente )s su"erfícies metálicas dos e#ui"amentos.
Wma vez formado o cristal, ocorre um rá"ido desenvolvimento do mesmo, através
da agrega$!o de novas moléculas, resultando em incrusta$%es com taman-os cada
vez maiores. 5ara a remo$!o de incrusta$%es já consolidadas des"ende'se um
grande esfor$o, muitas vezes através de lim"ezas #uímicas =normalmente com
solu$%es de ácidos a"ro"riados, devidamente inibidos? ou lim"ezas mec(nicas de
grande intensidade, tais como -idrojateamento a altas "ress%es, marteletes,c-icotes rotat/rios, im"actos diretos com ferramentas =marreta e tal-adeira,
"onteiros?, etc.
3s "rinci"ais res"onsáveis "ela forma$!o de incrusta$%es inorg(nicas em
sistemas de resfriamento s!o9
• 4ais de cálcio e magnésio =dureza?, "rinci"almente o carbonato de cálcio
=0a03? e o sulfato de cálcio =0a438?. Qe"endendo do controle do
tratamento, fosfato de cálcio =0a=538?6? "ode também se formar. &
ocorr+ncia de -idr/*ido de magnésio também é comum.
• 4ílica solvel =4i36? e silicatos =4i36'? de vários cátions. & sílica solvel é
oriunda da dissolu$!o de "arte da "r/"ria areia e roc-as com as #uais a água
mantém contato.
• *idos de ferro de outros metais, tais como o e63, originado
"rinci"almente de "rocessos corrosivos.
Tanto o carbonato como o sulfato de cálcio a"resentam solubilidades #ue
decrescem com o aumento da tem"eratura =o sulfato de cálcio, "articularmente,
tem sua solubilidade aumentada com a tem"eratura até cerca de 87º0X a "artir daí,
sua solubilidade diminui consideravelmente?. &ssim, os mesmos tendem a se
incrustar nas su"erfícies a#uecidas de trocadores de calor ou em "ontos onde a
água encontra'se com tem"eratura mais elevada. &lém disso, cristais formados no
seio da solu$!o "odem se de"ositar sobre os e#ui"amentos, "rinci"almente em
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locais de bai*a circula$!o de água. Estes cristais iniciam, ent!o, o desenvolvimento
de uma incrusta$!o aderida no local.
0ostuma'se fazer uma distin$!o entre os termos Fde"/sitoH e Fincrusta$!oH
normalmente em"regados nessa área9
• Qe"/sitos9 4!o acmulos de materiais sobre determinada su"erfície #ue
"odem ser removidos manualmente com facilidade. Rormalmente a"arecem
em locais com bai*a velocidade de circula$!o de água ou nas e*tremidades
inferiores dos e#ui"amentos. Embora menos aderidos #ue as incrusta$%es,
os de"/sitos também "rejudicam a troca térmica e o escoamento da água.
Neralmente, materiais org(nicos resultantes do desenvolvimentomicrobiol/gico e material em sus"ens!o formam de"/sitos nas su"erfícies.
• Incrusta$%es9 0aracterizam'se "or um acmulo de material fortemente
aderido sobre uma su"erfície, necessitando de esfor$os consideráveis "ara
sua remo$!o =lim"ezas mec(nicas ou #uímicas?. Rormalmente, as
incrusta$%es s!o formadas "or "reci"ita$!o de sais eou /*idos na forma
cristalina, o #ue geram incrusta$%es altamente coesas e aderidas.
Ras figuras a seguir s!o mostrados alguns casos de incrusta$%es em
e#ui"amentos e sistemas de resfriamento a água.
INW>& BB9 IR0>W4T&Y^E4 QE 0&>3R&T3 QE 01&Q&4 R3 L&Q3 . =QI>.?9 E1 W1 T>30&Q3> QE 0&L3> 031 TW34 QE 03>E.
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INW>& B69 =E4V.?9 TW34 IR0>W4T&Q34 QE W1 03RQER4&Q3> E&53>&TI3. =QI>.?9 TW34Q3 1E413 EVWI5&1ERT3 &54, LI15E\& VWK1I0&.
INW>& B9 >E4>I&Q3> QE LE3 QE W1 0315>E443> VWE 43>EW 5>30E443 IRTER43 QEQE534IYZ3 IR0>W4T&YZ3 5EL& E4>I&1ERT3.
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3#% " ORROS.O " FUNDAMENTOS> AUSAS E ONSE&1NIAS
0orros!o "ode ser definida como a destrui$!o da estrutura de um metal
através de rea$%es #uímicas e ou eletro#uímicas com o ambiente em #ue o mesmo
se encontra. 5odemos dizer #ue a corros!o é uma forma natural dos metais
voltarem ao estado original em #ue eram encontrados na natureza, tais como nos
minérios =/*idos?X isto ocorre "or#ue, nesta forma, os metais a"resentam'se da
maneira mais estável "ossível do "onto de vista energético. 4eria como o e*em"lo
de uma bola no alto de uma montan-a9 a bola tenderia a descer "ela mesma, até
atingir um estado de energia ="otencial gravitacional, no caso? mais bai*o "ossível.
&s sérias conse#M+ncias dos "rocessos de corros!o t+m se tornado um
"roblema de (mbito mundial, "rinci"almente em rela$!o aos as"ectos econUmicos.
Ros EW&, "or e*em"lo, a corros!o gera "rejuízos da ordem de W4 77 bil-%es8 "or
ano =dados de B?. Infelizmente, no rasil, n!o dis"omos de dados "recisos
sobre os "rejuízos causados "ela corros!o, mas acreditamos serem
consideravelmente elevados. 0omo e*em"lo, "odemos citar o caso da 5etrobrás, a
#ual "erde um navio "etroleiro a cada cinco anos, devido aos "rocessos corrosivosC
.asicamente, a corros!o envolve rea$%es de /*ido'redu$!o, ou seja, troca de
elétrons. h um "rocesso eletro#uímico no #ual o (nodo =es"écie onde ocorre
o*ida$!o ; "erda de elétrons? #ue é consumido está se"arado "or uma certa
dist(ncia do cátodo, onde ocorre redu$!o =gan-o de elétrons?. 3 fenUmeno ocorre
devido ) e*ist+ncia de uma diferen$a de "otencial elétrico entre estes dois locais.
amos tomar como e*em"lo uma su"erfície de a$o #ual#uer, imersa na água,
em um sistema de resfriamento. Esta água a"resenta algumas características #ue
favorecem a corros!o9 tem boa condutividade elétrica =devido ) "resen$a de s/lidos
dissolvidos?, "S "r/*imo ao neutro e "resen$a de alto teor de o*ig+nio dissolvido.
&ssim, o mecanismo "ro"osto "ara o "rocesso é9
B. Ra regi!o an/dica, átomos de ferro =e7? "assam "ara a água, aumentando
seu estado de o*ida$!o "ara e6.
8 onte9 >3E>NE, 5. >.9 S&RQ33[ 3 03>>34I3R ERNIREE>IRN. ReA _orP, 1c. NraA Sill,B. Informa$%es detal-adas sobre corros!o "odem ser encontradas em9
&>&03 ' &4430I&YZ3 >&4ILEI>& QE 03>>34Z39 AAA.abraco.org.brR&0E ; R&TI3R&L &4430I&TI3R 3 03>>34I3R ERNIREE>49 AAA.nace.org C Informa$!o verbal ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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6. 0omo resultado da forma$!o do e6, dois elétrons migram através do metal
"ara a área cat/dica.
. 3 o*ig+nio, "resente na água, move'se "ara a área cat/dica e ingressa no
circuito, usando os elétrons #ue migraram "ara o cátodo e formando íons
-idro*ila =3S'? na su"erfície do metal.
8. 3s íons 3S' deslocam'se através do lí#uido "ara a regi!o an/dica, onde
reagem com os íons e6 formando -idr/*ido ferroso, e=3S?6, #ue se
"reci"ita. Esta eta"a com"leta o ciclo básico do "rocesso.
. 3 -idr/*ido ferroso formado é instável e, na "resen$a de o*ig+nio e ou íons
-idro*ila, forma'se -idr/*ido férrico e=3S?.C. 3 -idr/*ido férrico, "or sua vez, tende a se decom"or em e63, #ue é o
/*ido férrico, "o"ularmente con-ecido como ferrugem.
Vuimicamente, as rea$%es envolvidas s!o9
B, 6? e7 e6 6e' =(nodo?
? 36 S63 6e' 6=3S?' =cátodo?
8? e
6
6=3S?
'
e=3S?6? 6e=3S?6 36 S63 6e=3S?
C? 6e=3S? e63 . S63
Em valores bai*os de "S =até em torno de 8,7? ou em locais em #ue -á
aus+ncia de o*ig+nio =tais como sob os de"/sitos?, a rea$!o cat/dica "redominante
#ue ocorre é com o íon -idro*Unio9
k? 6S 6e' S6 =cátodo, "S bai*o, sem 36?
Ra figura a seguir, está ilustrado o "rocesso a#ui descrito.
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INW>& B89 >E5>E4ERT&YZ3 QE W1& 0hLWL& QE 03>>34Z3 0L
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de "otencial bem nítidas =tais como ocorre sob de"/sitos ou incrusta$%es?, em
"ontos de descontinuidade de filmes de "rote$!o, em zonas localizadas de elevadas
concentra$%es de certos íons =tais como os cloretos?, entre outros.
Wm caso "articular da ocorr+ncia de F"ittingsH em a$os ino*idáveis é
observado em certas regi%es onde -á de"/sitos e ou submetidas a tens%es e
esfor$os, e*"ostas a ambientes com certa concentra$!o de íons cloreto. &
resist+ncia ) corros!o a"resentada "elo a$o ino* deve'se a uma fina "elícula
"rotetora de /*idos ="rinci"almente 0r63?, e*istente sobre a su"erfície metálica.
Vual#uer deforma$!o ou esfor$o realizado sobre o metal =o"era$%es de corte,
soldagem, dobramento, etc?, bem como forma$!o de algum de"/sito =incluindo osde origem microbiol/gica?, "ode ocasionar o rom"imento desta "elícula, e*"ondo o
metal base e gerando neste local uma área an/dica ="ositivamente carregada?. 3s
íons cloretos =0l'?, #ue a"resentam elevada mobilidade, s!o atraídos devido )
diferen$a de cargas e acumulam'se nestes locais, formando cloreto ferroso =e0l6?.
Este se decom"%e em -idr/*ido ferroso =e=3S?6? e em ácido clorídrico, diminuindo
o "S do meio e aumentando o "rocesso corrosivo. &"/s a "enetra$!o no metal, as
áreas circunvizin-as ao F"ittingH s!o "assivadas "ela camada de /*ido, o #ue
concentra ainda mais a área an/dica e favorece o a"rofundamento do F"ittingH. Ra
igura B está re"resentado este "rocesso.
&lguns autores afirmam #ue a "r/"ria concentra$!o elevada de íons cloretos
sobre o a$o ino*, em determinadas condi$%es, "odem induzir a fal-as na "elícula
"rotetora e "osterior forma$!o dos "ites, sem #ue -aja necessidade de grandes
esfor$os no metal. &ssim, como regra geral, costuma'se limitar a concentra$!o de
cloretos em águas de resfriamento em valores abai*o de 677 ""mX lembramos #ue,
em determinados locais, "ode -aver concentra$%es localizadas deste íon muito
su"eriores )s encontradas no seio da água.
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INW>& B9 E4VWE1& Q& 3>1&YZ3 QE 5ITTIRN E1 &Y3 IR3]IQ& BC9 3T3N>&I& Q3 03>TE T>&R4E>4&L QE W1 TW3 QE &Y3 0&>3R3, 134T>&RQ3& 5ERET>&YZ3 &TIRNIQ& 5EL34 5ITTIRN4.
O onte9 4W\W[I, T. =ed.?9 [W>IT& S&RQ33[ 3 &TE> T>E&T1ERT. 6 Ed. ToPGo. [urita
ater Industries Ltd. B. onte9 SE>>3, S.1.X 53>T, >.Q.9 TSE R&L03 NWIQE T3 033LIRN &TE> 4_4TE1 &ILW>E&R&L_4I4. Ralco 0-emical 0om"anG. ReA _orP. 1c. NraA Sill. B. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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INW>& BD9 &4ILS&1E QE &Y3 IR3], VWE 03RTEE W1 I30IQ& 0L3>&Q3 QW>&RTE 0E>0&QE QI&4. 34E>E &4 5E>W>&Y^E4 E]I4TERTE4 R& >ENIZ3 Q3 RKEL Q&43LWYZ3 =4ET&?. E4TWQ34 134T>&1 VWE & T&]& QE 5ERET>&YZ3 Q34 5ITTIRN4RE4TE 0&43 3I QE, &5>3]I1&Q&1ERTE, BB 0ERTK1ET>34 53> &R3B7.
5.2.1.2 Corrosão Galvânica
Este ti"o de corros!o ocorre, basicamente, #uando dois ou mais metais com
diferen$a significativa de "otenciais de o*ida$!o est!o ligados ou imersos em um
eletr/lito =tal como a água com sais dissolvidos?. Wm metal c-amado de Fmenos
nobreH, tem uma tend+ncia a "erder elétrons "ara um metal Fmais nobreH, cuja
tend+ncia de "erda é menor. &ssim, o metal menos nobre torna'se um (nodo e é
corroído. Este fenUmeno também de"ende da área entre as regi%es an/dicas e
cat/dicas, isto é, #uanto menor for a área do (nodo em rela$!o ao cátodo, mais
rá"ida é a corros!o da#uele. Wm e*em"lo disso ocorre entre o cobre =mais nobre? e
o a$o carbono, menos nobre e #ue tem a sua ta*a de corros!o acelerada.
Ro Vuadro 76, a seguir, encontra'se re"resentada uma série galv(nica de
diferentes metais e ligas onde se "ode visualizar a maior tend+ncia ) corros!o
=áreas an/dicas? ou menor tend+ncia =área cat/dica?.
VW&Q>3 69 4h>IE N&LRI0& QE QIE>434 1ET&I4 E LIN&4BB.
B7 Idem Ibidem.BB Traduzido de FRicPel 0om"anG Inc.H, a"ud9 ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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>ENIZ3 &RQI0& =1enos Robre? 1agnésioE*tremidade 0orroída Ligas de 1agnésio
\inco&lumínio 640ádmio&lumínio BD 4T&$o 0arbono e erroerro undidoerro ; 0romo =ativo?BOO 0r'Ri'e =Ino* 78'&tivo?BOO 0r'Ri'1o'e =Ino* BC'&tivo?SastelloG 00-umbo ; Estan-o =soldas?
0-umboEstan-oRí#uel =&tivo?Inconel =&tivo?SastelloG &SastelloG Lat!o0obreronze0obre ; Rí#uel =ligas?
Tit(nio1onel5rata =soldas?Rí#uel =5assivo?Inconel =5assivo?erro'0romo =5assivo?BOO 0r'Ri'e =Ino* 78'5assivo?BOO 0r'Ri'1o'e =Ino* BC'5assivo?
>ENIZ3 0&TQI0& =1ais Robre? 5rataE*tremidade 5rotegida Nrafite
5ara minimizar a ocorr+ncia de corros!o galv(nica, recomenda'se evitar a
constru$!o de e#ui"amentos utilizando metais ou ligas com "otenciais de o*ida$!o
muito diferentes e evitar o contato elétrico direto entre os metais, colocando
materiais isolantes entre os mesmos ="lástico, borrac-a, etc?.
1&NWI>E, J. J. =ed.?9 ET\ S&RQ33[ 3 IRQW4T>I&L &TE> 03RQITI3RIRN. BO ª Ed.Trevose-PA. Betz Laboratories Inc. 1980.
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5.2.1.3 Corrosão So !issura ou Cavi"a"es (“Crevice
Corrosion”)
h um ti"o de corros!o localizada e intensa, ocorrendo em áreas isoladas do
ambiente, tais como fendas, rac-aduras, embai*o de de"/sitos, rebites, etc. Reste
ti"o de corros!o, a água no interior da fissura ou de"/sito torna'se e*tremamente
concentrada em íons, além de ter seu "S reduzido significativamente, tal como
ocorre dentro dos F"ittingsH. 5elo fato dos mecanismos de corros!o serem id+nticos,
as condi$%es #ue "romovem a corros!o sob fissura também "rovocam "ittings, e
vice'versa =vide igura B?. Este ti"o de corros!o é muito encontrado em soldas,
"rinci"almente #uando mal feitasX neste caso, o "rocesso é acelerado "ela
ocorr+ncia de corros!o galv(nica ; entre a solda e o metal base ; e "ela e*ist+ncia
de tens%es e esfor$os na regi!o =vide item seguinte?.
3 mel-or meio de se controlar este ti"o de corros!o é, justamente, evitar a
ocorr+ncia de fendas, de"/sitos, rac-aduras e zonas estagnadas, onde -á "ouco
contato com a água do sistema.
Ra figura seguinte é mostrado um "eda$o de metal onde, "ro"ositalmente,
formaram'se cavidades #ue "romoveram este ti"o de corros!o.
INW>& BO9 5EY& 5L&RQ3 & 03>>34Z3&0ERTW&Q& E1&I]3 Q&4 E&4 QE 03RT&T3B6.
B6 E*traído de9SE>>3, S.1.X 53>T, >.Q.9 TSE R&L03 NWIQE T3 033LIRN &TE> 4_4TE1 &ILW>E
&R&L_4I4. Ralco 0-emical 0o. ReA _orP. 1c. NraA Sill. B.
Id. Ibid. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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5.2.1.# Corrosão por $ensão !raturante (“Stress Corrosion
Crac%ing”)
h um ti"o de corros!o causada "ela e*ist+ncia de tens%es no metal e um
ambiente "ro"enso ) corros!o. re#Mentemente, -á fraturas e #uebras do metal
nessa regi!o. &s ligas metálicas mais suscetíveis a este fenUmeno s!o os a$os
ino*idáveis =série 77? e lat!oX nos "rimeiros, a "resen$a de íons cloretos é a
"rinci"al contribuinte "ela ocorr+ncia do "rocesso. Já no caso dos lat%es =ligas de
cobre e zinco?, a corros!o sob tens!o ocorre "rinci"almente #uando -á
concentra$!o razoável de íons amUnio =RS8?, #ue tendem a reagir com cobre,
formando íons com"le*osX na igura B está ilustrado um caso deste ti"o.
1uitas vezes, a corros!o "or tens!o e "ossíveis fraturas surgem como
conse#M+ncias de "rocessos de F"ittingsH eou de corros!o sob de"/sito fissuras,
ou "odem, "or sua vez, levar ao início de forma$!o destes "rocessos.
5ara se "revenir este ti"o de "rocesso corrosivo, recomenda'se evitar
esfor$os demasiados nas "e$as metálicas ="rinci"almente ino* e outras ligas? e,
a"/s a e*ecu$!o de #ual#uer o"era$!o onde isso ocorra, "roceder com tratamento
ade#uado "ara aliviar as tens%es e "romover o surgimento da "elícula "rotetorasobre o metal. Também se recomenda evitar a incom"atibilidade #uímica de alguns
metais com certos íons =tais como cobre e subst(ncias amoniacais?.
INW>& B9 TW3 QE L&TZ3 VWE 43>EW 5>30E443 QE 03>>34Z3 53> TER4Z3 >&TW>&RTE,&54 ERT>&> E1 03RT&T3 031 &1RI&B.
B
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5.2.1.5 &s'oliaão ou Separaão "a iga (“*eallo+ing”)
Este "rocesso ocorre #uando um ou mais com"onentes de uma liga metálicas!o seletivamente removidos do metal. Wm e*em"lo disso é encontrado em lat%es,
onde o zinco é removido da liga com o cobre, "ermanecendo este ltimo no metal
sob uma forma es"onjosa e "ouco resistente =o "rocesso é c-amado de
Fdezincifica$!oH?. 3 ní#uel também "ode ser removido seletivamente de ligas com o
cobre, embora raramente ven-a causar maiores "roblemas.
3s fatores #ue mais influenciam na esfolia$!o s!o9 metalurgia das ligas
envolvidas, condi$%es ambientais a #ue os metais est!o sujeitos ="rocessos de
corros!o já e*istentes, de"/sitos, fissuras, etc? e características físico'#uímicas da
água do "rocesso ="S, condutividade, concentra$!o de cloretos e outros sais, gases
dissolvidos, entre outras?.
INW>& 679 QE\IR0II0&YZ3 303>>IQ& R3 T>E0S3 S3>I\3RT&L IRTE>R3 QE W1 03T3EL3QE L&TZ3 WRQIQ3B8.
5.2.1., Corrosão -ntergranular
h um ti"o de ata#ue #ue a"arece nas imedia$%es dos gr!os do metal, em
nível molecular. Neralmente a"arece em locais #ue foram submetidos a elevadasB8 Id. Ibid. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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tem"eraturas ou grandes esfor$os, -avendo fal-as na estrutura cristalina do metal
=remo$!o de um mais átomos com"onentes, oclus!o, etc.?. Rormalmente, este ti"o
de corros!o n!o é significativo em sistemas de resfriamento e sua origem está
associada, na maioria das vezes, aos "rocessos metalrgicos e #ualidade dos
metais em"regados na constru$!o de determinado e#ui"amento.
5.2.1. /rasão (“&rosion 0 Corrosion”)
&"esar de n!o se tratar de um "rocesso estritamente eletro#uímico, a
abras!o é, fre#Mentemente, a causa "rinci"al de fal-as em sistemas e instala$%esde água de resfriamentoX além disso, aumenta a incid+ncia e intensidade dos
"rocessos corrosivos citados.
Este fenUmeno ocorre #uando a su"erfície do metal é submetida a uma for$a
a"licada "elos s/lidos sus"ensos, bol-as de gases ou "elo "r/"rio flu*o de lí#uido,
#ue muitas vezes é suficientemente intenso "ara arrancar a camada de /*ido
"rotetor e*istente sobre a su"erfície dos metais envolvidos. Wm caso comum é
observado em metais mais moles =lat!o, cobre, alumínio e res"ectivas ligas?, com o
a"arecimento de sinais semel-antes a ferraduras de cavalo, conforme a"ontado na
igura 6B.
& cavita$!o, "or e*em"lo, "ode ser classificada neste ti"o de ocorr+ncia,
agindo "rinci"almente em rotores de bombas ou acess/rios de tubula$!o onde -á
uma diminui$!o sbita da "ress!o, causando uma va"oriza$!o local do lí#uidoX as
diminutas bol-as "roduzidas, ao se c-ocarem com o metal a grandes velocidades,
s!o res"onsáveis "or sua deteriora$!o.
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INW>& 6B9 E4V.9 3T3N>&I& &15LI&Q& =B6]? Q& 4W5E>K0IE QE W1 5EQ&Y3 QE L&TZ34W1ETIQ3 &>&4Z3 =34E>E 34 4I&R&I4 E1 3>1& QE E>>&QW>&?. QI>.9>3T3> 4E1I'&E>T3 =&Y3 0&>3R3? QE 31& 0ERT>KWN& VWE 43>EWIRTER43 5>30E443 QE 0&IT&YZ3B.
B Id. Ibid. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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3#) " DESEN2O+2IMENTO MIRO*IO+4GIO - ONSIDERA,=ES
GERAIS
& água é o -abitat natural de mil-ares de seres vivos, desde microrganismos
unicelulares até animais su"eriores. 0om o a"rimoramento das atividades -umanas
e o uso generalizado da água nestas atividades, de"aramo'nos com um "roblema
muito difícil de ser resolvido, "rinci"almente "or#ue vai de encontro ) "r/"ria
natureza9 o desenvolvimento de organismos na água #ue usamos e todas as
conse#M+ncias #ue este fato "ode gerar.
Em circuitos de resfriamento, isto n!o é diferente. 3 crescimento e*agerado
; "rinci"almente de algas, bactérias e fungos ; é sem dvida um dos grandes
"roblemas encontrados nestes sistemas. 3s "rejuízos de ordem técnica e
econUmica s!o significativos e, algumas vezes, catastr/ficos.
3s "rinci"ais inconvenientes causados "elo e*cesso de crescimento
microbiol/gico em águas de resfriamento s!o9
• orma$!o de de"/sitos sobre su"erfícies de troca térmica =trocadores decalor, ser"entinas, etc.? diminuindo as ta*as de transfer+ncia de calor.
• 3bstru$!o e entu"imento de tubos, bicos as"ersores, válvulas,
e#ui"amentos, acess/rios, entre outros, "odendo diminuir a efici+ncia do
"rocesso, restringir a vaz!o, entre outros.
• orma$!o de lodo no fundo das bacias, FdecPsH e canais de distribui$!o,
criando muitas vezes condi$%es "ro"ícias "ara o surgimento de novas
es"écies de microrganismos.• 3bstru$!o e crescimento e*agerado em rec-eios e colméias de torres,
diminuindo a efici+ncia no resfriamento de água e, em casos e*tremos,
"odendo até causar ru"tura e desmoronamento do rec-eio.
• E*cesso de material org(nico na água "romove forma$!o de es"uma,
causando maiores inconvenientes.
• &s subst(ncias mucilaginosas =glicocálice? e*cretadas "or alguns seres
"odem combinar'se com material inorg(nico =sais, "rodutos de corros!o? e
formar incrusta$%es aderentes nos e#ui"amentos e tubula$%es.
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• 3s de"/sitos de microrganismos sobre as su"erfícies metálicas aumentam a
incid+ncia de "rocessos corrosivos, favorecendo as rea$%es #ue os
constituem.
• &lgumas classes de microrganismos s!o causadores diretos de corros!o, tais
como as bactérias redutoras de sulfato =4>ks? e formadoras de ácidos.
• Qecom"osi$!o de estruturas de madeira =torres antigas?, "rovocada
"rinci"almente "or algumas es"écies de fungosX a ocorr+ncia de cogumelos
sa"r/fitos con-ecidos "o"ularmente como Forel-a de "auH n!o é rara nestas
instala$%es.
• 3 crescimento descontrolado de seres vivos em águas de resfriamentotambém "rovoca aumento da demanda #uímica e bio#uímica de o*ig+nio
=QV3 e Q3?, "odendo causar com"lica$%es "ara o tratamento de efluentes
=se e*istente? #uando forem feitas descargas de água no sistema.
• 1uitas vezes, o acmulo de material org(nico na água de resfriamento "ode
gerar mau c-eiro no local, tornando'se bastante desagradável "rinci"almente
em locais "r/*imos ) aglomera$!o de "essoas =tais como su"ermercados,
s-o""ing centers, etc.?.• &lgumas classes es"ecialmente "atog+nicas de microrganismos
desenvolvem'se com muita facilidade em águas de resfriamento. Wm
e*em"lo s!o as bactérias do g+nero Legionella, causadoras de uma grave
enfermidade c-amada "o"ularmente de FQoen$a do LegionárioH.
0ada classe de microrganismo a"resenta "eculiaridades em sua morfologia e
fisiologia, gerando inclusive diferentes "roblemas. Ro #uadro a seguir s!o
relacionados os "rinci"ais ti"os de microrganismos e alguns detal-es sobre os
mesmos.
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VW&Q>3 9 0L&44II0&YZ3, 0&>&0TE>K4TI0&4 E 5>IR0I5&I4 5>3LE1&4 NE>&Q3453> 1I0>3>N&RI4134 E1 4I4TE1&4 QE >E4>I&1ERT3.
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3s microrganismos #ue se desenvolvem na água de sistemas de resfriamento
s!o divididos em dois ti"os9
5lanctUnicos9 icam dis"ersos no lí#uido e movimentam'se junto com ele,
sem tend+ncia significativa a se de"ositarem ou aderirem a su"erfícies.
4ésseis9 4!o os #ue causam maiores "roblemas nos sistemas de
resfriamento, "ois se desenvolvem aderidos sobre as su"erfícies dos e#ui"amentos
e tubula$%es, formando uma camada denominada biofilme =FslimeH do ingl+s?.
Ras figuras a seguir, ilustramos algumas ocorr+ncias de desenvolvimento
microbiol/gico e suas conse#M+ncias em sistemas de resfriamento9
INW>& 669 0>E40I1ERT3 E]&NE>&Q3 QE &LN&4 R3 WRQ3 Q& &0I& QE W1& T3>>E QE>E4>I&1ERT3, E]534T& LW\ 43L&>.
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INW>& 69 0>E40I1ERT3 E]&NE>&Q3 QE 3>N&RI4134 E1 W1 >E0SEI3 QE T3>>E QE>E4>I&1ERT3.
INW>& 689 T>30&Q3> QE 0&L3> TI53 0&403 E TW34 =03RQER4&Q3>, L&Q3 &RQ3 1&TE>I&L 3>NRI03 5>3ERIERTE QE QE4ER3LI1ERT3
1I0>3I3LNI03, QE534IT&Q3 R3 IRTE>I3> Q34 TW34.
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INW>& 69 E1 0I1&9 ER0SI1ERT3 QE T3>>E QE >E4>I&1ERT3 =0&R&LET& E1 FW IRE>TIQ3H 5E>W>&Q&?, 134T>&RQ3 3 QE4ER3LI1ERT3 QE I3IL1E. 0315&>&> 031 &0&R&LET& LI15& =E1&I]3?.
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INW>& 6C9 4E5&>&Q3> QE &>>&4TE =ERE\I&R&4? QE W1& T3>>E QE >E4>I&1ERT3 QELW]3 0>W\&Q3, 134T>&RQ3 303>>pR0I& QE &>>&4TE 5>3ERIERTE Q3E]0E443 QE 1&TE>I&L 3>NRI03 R& & 6D9 TW34 QE &Y3 IR3] VWE 43>E>&1 5>30E443 QE 03>>34Z3 53> &0Th>I&4>EQWT3>&4 QE 4WL&T3 =NpRE>3 DESSULFOVIBRIO?. 34 QE54IT34 QE 03>
REN>& 4Z3 031534T34 53> 4WLET3 QE E>>3, 5>3QWT3 Q& 03>>34Z3.
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3#)#! " Fatores e Inlencia no resciento
MicrobiolLico
1uitos fatores físicos e #uímicos contribuem "ara a forma$!o de condi$%es
"ro"ícias "ara o desenvolvimento microbiol/gico. & ca"acidade dos seres vivos de
se ada"tarem a condi$%es ambientais adversas faz com #ue certos organismos
sobrevivam até em condi$%es e*tremamente in/s"itas, tais como altas
tem"eraturas, "ress%es elevadas =da ordem de centenas de atmosferas?, "S
e*cessivamente ácido ou alcalino, concentra$%es elevadas de sais, etc. Ro entanto,
as condi$%es encontradas na maioria dos sistemas de resfriamento s!o amenas, o#ue "ro"icia o desenvolvimento microbiol/gico de várias classes de organismos.
0ientes destas "eculiaridades, os fatores mais influentes neste "rocesso s!o9
5.3.1.1 Presena "e utrientes
h bastante evidente #ue um ser vivo se desenvolva com maior facilidade
#uando encontra fontes abundantes de materiais necessários "ara sua subsist+nciae re"rodu$!o. &ssim, a "resen$a de inmeros nutrientes, org(nicos e inorg(nicos,
"ode favorecer o crescimento microbiol/gico, tais como9 a$cares, aminoácidos e
"roteínas, amUnia, gorduras eou ácidos gra*os, fosfatos, nitratos, sulfatos,
"otássio, s/dio, vários outros íons e uma infinidade de outras subst(ncias.
Isso "osto, o sucesso do controle microbiol/gico na água de resfriamento
também de"ende da elimina$!o ou anula$!o das fontes e "ossíveis contamina$%es
desses nutrientes.
5.3.1.2 p
& maioria das es"écies de bactérias e*istentes tende a crescer em valores de
"S neutros e ligeiramente alcalinos, en#uanto #ue os fungos normalmente crescem
em "S ligeiramente ácido. 0omo o "S da água dos sistemas de resfriamento s!o
mantidos normalmente entre C, e O,, -á um favorecimento no crescimento
dessas duas classes de seres, além de algas.
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5.3.1.3 $eperatura
& tem"eratura é, sem dvida, um fator de grande influ+ncia "ara odesenvolvimento de #ual#uer ser vivo. Rormalmente, a maioria dos organismos
sobrevive ade#uadamente em tem"eraturas entre B7 e 8º0X "orém, algumas
es"écies selecionadas ="rinci"almente bactérias? sobrevivem em tem"eraturas
abai*o de 7º0 ou acima de B77º0.
& manuten$!o de valores bai*os de tem"eratura n!o é ca"az de e*terminar a
maioria dos microrganismos, fazendo a"enas com #ue os mesmos n!o se
desenvolvam e manten-am'se em estado latente, aguardando uma altera$!o
favorável nas condi$%es ambientais. 5or outro lado, nos "rocessos de resfriamento,
s!o encontrados vários gradientes de tem"eraturas ao longo do circuito, o #ue
favorece o crescimento de certas es"écies de modo localizado. &s bactérias, de
modo geral, "referem tem"eraturas da ordem de '87º0 =vide figura seguinte?.
INW>& 6O9 IRLWpR0I& Q3 "S E Q& TE15E>&TW>& R3 0>E40I1ERT3 QE &0Th>I&4 T3T&I4 E14I4TE1&4 QE >E4>I&1ERT3 =4W\W[I, T., BBC?.
BC 4W\W[I, T. =ed.?9 [W>IT& S&RQ33[ 3 &TE> T>E&T1ERT. 6 Ed. ToPGo. [urita aterIndustries Ltd. B. ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
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5.3.1.# u4 solar
& incid+ncia de luz solar =direta ou indiretamente? contribui bastante "ara odesenvolvimento de organismos clorofilados =#ue fazem fotossíntese, ou seja,
obtém energia através de rea$%es bio#uímicas envolvendo a luz solar?X os
re"resentantes dessa classe de seres s!o as algas, unicelulares ou "luricelulares.
0ertas áreas dos sistemas de resfriamento "odem estar submetidas ) luz
solar, tais como FdecPsH su"eriores de distribui$!o, bacias, etc. 3 im"edimento da
"enetra$!o de luz solar nessas áreas ajuda, e muito, no controle da infesta$!o de
algas no sistema.
5.3.1.5 6ig7nio *issolvi"o
Neralmente, as águas de resfriamento "ossuem concentra$%es razoáveis de
36 dissolvido, o #ue aumenta o desenvolvimento de microrganismos aer/bios =#ue
utilizam o o*ig+nio em seu metabolismo vital de obten$!o de energia?. 1uitos
microrganismos anaer/bios s!o intolerantes ao o*ig+nio e acabam morrendo na
"resen$a do mesmo. Ro entanto, é comum a e*ist+ncia de áreas estagnadas, tais
com sob de"/sitos, colUnias de microrganismos aer/bios ou locais de "ouca
circula$!o de água onde se criam zonas com aus+ncia de o*ig+nioX assim, estas
áreas "odem alojar microrganismos anaer/bios, tais como as bactérias redutoras
de sulfato =4>ks?, causadoras de corros!o.
5.3.1., 8aterial e Suspensão 0 $uri"e4
3 material em sus"ens!o contribui "ara o crescimento microbiol/gico de
duas maneiras9 ainda #uando sus"enso, "ode servir de su"orte "ara
microrganismos unicelulares #ue tendem a se fi*ar sobre su"erfícies. Vuando o
material sus"enso se de"osita em locais de bai*a circula$!o de água =tal como no
fundo das bacias ou e*tremidades inferiores de e#ui"amentos?, "ode criar
condi$%es favoráveis ao surgimento de outras es"écies de organismos
contaminantes, tais como bactérias anaer/bias.
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5.3.1. 9eloci"a"e "o &scoaento "a gua
1ecanicamente, a água é ca"az de movimentar e até mesmo removermaterial microbiol/gico de"ositado nos circuitos de resfriamento. Ro entanto, locais
com bai*a velocidade da água "ermitem o de"/sito de material eou a ades!o de
biofilme. elocidades de flu*o da ordem de 7, ms ou su"eriores s!o ca"azes de
"revenir o desenvolvimento de biofilmes significativos, en#uanto #ue valores de 7,B
ms s!o suficientes "ara im"edir a decanta$!o de lodo. 0omo regra geral, deve'se
evitar ao má*imo, durante o "rojeto do sistema, locais com bai*a circula$!o de
águaX ou ent!o, nesses locais, "ermitir uma fácil lim"eza ou retirada do material
sedimentado, através de drenos, fundos inclinados de bacias, etc.
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$ " TRATAMENTO &U'MIO DA ÁGUA DE RESFRIAMENTO
Wm dos métodos mais em"regados "ara o tratamento da água de
resfriamento é através de insumos #uímicos, #ue visam combater o
desenvolvimento de incrusta$%es, crescimento microbiol/gico e a ocorr+ncia de
"rocessos corrosivos.
E*istem outros métodos, n!o #uímicos, #ue também se "ro"%em a atingir
estes objetivos, e ser!o comentados o"ortunamente.
$#! " PRE2EN,.O DAS INRUSTA,=ES
asicamente, o controle de incrusta$%es em sistemas de resfriamento é feito
através de dois mecanismos9
$#!#! " Floclante
Este método é bastante utilizado "ara combater incrusta$%es de origem
org(nica, tais como contamina$%es da água "or materiais de "rocesso =/leos,
-idrocarbonetos, etc.?, microrganismos e "rodutos originados de seu metabolismo
="roteínas, li"ídeos, "olissacarídeos?, lodos de maneira geral, material "articulado,
etc.
5ara este "ro"/sito, utilizam'se normalmente "olímeros =também c-amados
"olieletr/litos? #ue aglutinam as subst(ncias indesejadas, através de intera$%es
elétricas e adsor$!o física. 0om isto, forma'se um floco leve e fofo #ue é retirado
"elos sistemas de descarga ou através de um filtro colocado em "aralelo ao circuito
da água do sistema =c-amado Fside stream filterH?.
& escol-a do "olímero deve recair sobre as seguintes "ro"riedades9
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• 0arga elétrica, relacionada com as im"urezas a serem removidas ="olímero
catiUnico ou aniUnico e res"ectiva intensidade da carga?.
• 5eso molecular, res"onsável "elo taman-o do floco formado e "ela
ca"acidade de adsor$!o dos contaminantes.
• uncionalidade do "olímero, ou seja, o mesmo deve "ossuir solubilidade em
água, manter estabilidade nas condi$%es do sistema e "ossuir reatividade e
intera$!o seletiva com as es"écies "resentes.
Rormalmente, o mecanismo floculante n!o e*erce efeito significativo na
"reven$!o de incrusta$%es de origem inorg(nica, embora consiga reduzir, emalguns casos, a concentra$!o de alguns sais "resentes na água. Este mecanismo é
comumente utilizado em circuitos abertos de resfriamento =de uma s/ "assagem?
ou de resfriamento "or as"ers!o =Fs"raG'"ondH?, onde a contamina$!o "or material
org(nico muitas vezes é significativa.
$#!#% " Mecaniso Dispersante
Este é o mecanismo mais utilizado "ara "reven$!o de incrusta$%es de origem
inorg(nica, a"resentando uma série de #ualidades #ue o tornam eficaz mesmo "ara
sistemas #ue trabal-am com elevadas concentra$%es de sais.
3s "rincí"ios de a$!o utilizados "or este ti"o de tratamento s!o9
B. Efeito Limiar =FT-res-oldH?9 Também c-amado de Fse#Mestra$!oH, é
caracterizado "ela redu$!o na tend+ncia de "reci"ita$!o de com"ostos de
cálcio, magnésio, ferro, mangan+s, etc., causando um atraso na "reci"ita$!odesses sais mesmo #uando o dis"ersante é dosado em #uantidades sub'
este#uiométricas. Isto é "ossível "or#ue o "roduto reage somente com a
es"écie #uímica #ue está na imin+ncia de se "reci"itar, sendo assim
consumido somente "or uma "e#uena fra$!o da es"écie. &s "rinci"ais
classes de "rodutos #ue e*ibem estas "ro"riedades s!o os "olifosfatos,
fosfonatos =com"ostos organofosf/ricos ; vide detal-es adiante? e "olímeros
co"olímeros =acrílicos, maleicos, estireno'sulfonados, carbo*ílicos etc.?.
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6. &$!o dis"ersiva9 &"resentada comumente "or com"ostos organofosf/ricos e
"olieletr/litos #ue, "or sua vez, tendem a se adsorver sobre a su"erfície de
"artículas em sus"ens!o, tais como ncleos de "reci"ita$!o de sais. 3
"roduto adsorvido sobre a "artícula confere'l-e cargas elétricas, fazendo
com #ue as mesmas e*er$am for$as de re"uls!o entre elas e, assim,
"ermane$am dis"ersas. Em outras "alavras, a a$!o dis"ersiva atua de modo
o"osto ) coagula$!o.
. Efeito 4urfactante9 Rormalmente em"regado "ara agir contra material
org(nico, "rinci"almente #uando originado do desenvolvimento
microbiol/gico =estes "articularmente s!o c-amados Fbiodis"ersantesH, #uefacilitam a a$!o dos biocidas?. Rormalmente s!o com"ostos #ue aumentam a
-idrata$!o das "artículas, solubilizando'as e mantendo'as dis"ersas, sem
tend+ncia a se de"ositarem. Em algumas a"lica$%es, os surfactantes s!o
usados "ara emulsionar -idrocarbonetos "ara facilitar sua elimina$!o "elas
descargas. 3 "rincí"io de a$!o dos surfactantes é semel-ante ao de um
detergente ou sab!o9 um dos e*tremos da molécula interage com o material
org(nico, e o outro e*tremo é solvel em água. Rormalmente, utilizam'se
"rodutos a base de com"ostos eto*ilados ou co"olímeros de /*idos de
etileno'"ro"ileno combinados =E3'53?.
8. 1odifica$!o de 0ristais9 4em tratamento, as incrusta$%es inorg(nicas s!o
formadas "or retículos cristalinos #ue de desenvolvem de maneira bem
regular, o #ue favorece seu crescimento a"/s a forma$!o e ader+ncia sobre
as su"erfícies metálicas. & modifica$!o de cristais age através da distor$!o
dos mesmos, im"edindo seu crescimento ordenado e alterando sua forma.
0om isso, os cristais tendem a n!o se aderir sobre as su"erfícies e
"ermanecem dis"ersos no lí#uido, favorecendo sua elimina$!o "elas
descargas. &lguns "rodutos org(nicos naturais, tais como ligninas e taninos,
foram e ainda s!o usados com esta finalidadeX ultimamente, o uso de
"olímeros e co"olímeros sintéticos es"ecíficos ="oliacrilatos, maleicos,
fosfino'carbo*ílicos, entre outros? tem se mostrado mais vantajoso.
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1uitas vezes, um nico "roduto "ode a"resentar duas ou mais das
características mencionadas, sendo #ue a escol-a deve levar em considera$!o os
"rinci"ais contaminantes "resentes na água, tend+ncia de acmulo de material
org(nico e, evidentemente, o custo global do tratamento.
Ras figuras a seguir, est!o ilustrados alguns cristais submetidos a
tratamentos com diferentes classes de dis"ersantes.
INW>& 69 0>I4T&I4 QE 0&>3R&T3 QE 0E0I5IT&Q3 0313 0&L0IT& =3>1&0>I4T&LIR& 5>EQ31IR&RTE E1 &I]&4 TE15E>&TW>&4?. =? 5>E0I5IT&Q3 0313&>&N3RIT& =5>EQ31IR&RTE E1 <&4 TE15E>&TW>&4?. =0? QI4T3>YZ3 0&W4&Q&53> T>&T&1ERT3 031 53LI&0>IL&T3. =Q? 1WQ&RY&4 R& E4T>WTW>& Q35>E0I5IT&Q3. =E? E4T>WTW>& >E4WLT&RTE QE T>&T&1ERT3 031 0353LK1E>34WL3R&Q3. =? QI4T3>Y^E4 5>3QW\IQ&4 53> W1& 1I4TW>& QE 343R&T3 E53LI&0>IL&T3.
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