Aguas Industriais Teoria completa 2024

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ESCOLA ESTADUAL TÉCNICA SÃO JOÃO BATISTA 
 
TÉCNICO EM QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS INDUSTRIAIS 
 
ÁGUAS INDUSTRIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROF. FABIO JULIANO MOTTA DE SOUZA 
 
 
 
MONTENEGRO 2024 
 
1 INTRODUÇÃO 
As quantidades e a natureza dos constituintes presentes em águas variam, 
principalmente, em função da natureza do solo de onde são originárias, das condições 
climáticas e do grau de poluição que lhes é conferido, especialmente pelos despejos 
municipais e industriais. Uma análise completa de uma água natural indicaria a presença de 
mais de cinqüenta constituintes nela dissolvidos ou em suspensão. Esses constituintes, em 
geral, são sólidos dissolvidos ionizados, gases dissolvidos, compostos orgânicos 
dissolvidos, matéria em suspensão, incluindo microrganismos e matéria coloidal. Quando se 
fala em tecnologia de tratamento de água, é imprescindível conhecer as principais unidades 
e grandezas empregadas em análises de água. Como os processos industriais utilizam 
águas de diversas qualidades, costuma-se, nesta tecnologia, usar diversas unidades para 
determinar as concentrações de produtos sólidos, líquidos e gasosos presentes nas águas. 
Dentre as principais unidades, destaca-se o ppm (parte por milhão) de um dado soluto, a 
qual representa 1 mg desse soluto por litro de solução e, também, o ppb (parte por bilhão) 
que significa 1 micrograma de soluto por litro de solução. Outras unidades muito usadas são 
g/L e mg/L (equivalente ao ppm). Porcentagem é também outra forma de expressar a 
concentração de uma solução: solução a 1% de um dado soluto é equivalente a uma 
solução de 10.000 ppm deste soluto. É importante saber que dada a concentração de um 
soluto de uma solução em uma forma qualquer, sempre é possível convertê-la na forma 
desejável mediante a relação dos equivalentes das substâncias ou elementos em jogo. 
Assim, por exemplo, para converter a alcalinidade dada em ppm de CaCO3 para ppm de 
NaOH, basta usar a seguinte relação: 50ppm CaCO3 = 40ppm NaOH. 
 
Num processo industrial, onde a água e o vapor obtido a partir desta têm grande 
importância, é de extrema necessidade que exista um controle rígido dos parâmetros que 
representam a qualidade das condições de produção e uso dos mesmos. Neste sentido, 
testes rápidos como pH ( 0 a 14) são muito usados, pois através deste se tem uma previsão 
da acidez ou alcalinidade, assim como a Condutividade (micromho.cm-1), a qual traduz a 
maior ou menor facilidade com que a corrente elétrica atravessa uma solução, em função do 
teor de eletrólitos nela dissolvidos. 
 Para a obtenção e o controle de uma água industrial é importante que se conheça 
a constituição da água bruta, para assim definir o tipo de tratamento mais adequado e as 
condições disponíveis. 
A água é muito utilizada na indústria e pode ter várias aplicações, sendo elas: 
MATÉRIA-PRIMA: Em que a água é incorporada ao produto final, podem ser citadas 
como exemplo indústrias de bebidas, cosméticos, conservas, entre outras. Nestas 
aplicações, o grau de qualidade da água pode variar bastante, podendo-se admitir 
características equivalentes ou superiores às da água para o consumo humano. 
. 
 USO COMO FLUIDO AUXILIAR: Para preparação de soluções químicas, reagentes 
químicos ou em operações de lavagem. O grau de qualidade da água utilizada, da mesma 
forma quando utilizada como matéria-prima depende do processo a que se destina; 
 
 USO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA: A água é utilizada em estado natural, 
podendo ser utilizada a água bruta de um rio, lago ou outro sistema de acúmulo, tomando 
cuidado para que materiais como detritos e substâncias agressivas não danifiquem os 
dispositivos do sistema. 
 
USO COMO FLUIDO DE RESFRIAMENTO E AQUECIMENTO: Aqui a água é 
aquecida, principalmente na forma de vapor, para remover o calor de misturas reativas que 
exijam resfriamento devido à geração de calor já que a elevação da temperatura pode 
comprometer o desempenho do sistema e danificar os equipamentos 
. 
 TRANSPORTE E ASSIMILAÇÃO DE CONTAMINANTES: É o uso da água em 
instalações sanitárias, na lavagem de equipamentos e instalações ou ainda para a 
incorporação de subprodutos sólidos, líquidos ou gasosos gerados por processos 
industriais. 
 
A presença de materiais de diferentes características na água exige que antes do 
uso industrial seja feito um tratamento que visa ao atendimento das especificações 
adequadas a cada tipo de uso. As principais propriedades que determinam a qualidade das 
águas são: 
 Turbidez, medida da quantidade de materiais em suspensão; 
 Cor; 
 Odor; 
 Alcalinidade, sendo o teor de equivalentes ao íon hidroxila presentes no 
meio e sua medida pode ser indicada pelo pH; 
 Salinidade; 
 Dureza, se dá pela presença de sais alcalinos – terrosos a ela dissolvidos, 
principalmente o cálcio e o magnésio; 
 Teor em sílica; 
 Gases dissolvidos; 
 Oxidabilidade. 
 
Vários setores industriais apresentam um considerável consumo de água, além disso 
geram grande quantidade de efluentes. O consumo de água em escala industrial, observa-
se um aumento de acordo com o crescimento e desenvolvimento econômico do planeta, 
contribuindo em muito para a escassez deste recurso. 
 
Nesse sentido, pode-se observar que diferentes tipos de atividade industrial 
apresentam demanda hídrica e geração de efluentes com características próprias que 
merecem destaque: 
 
Indústria têxtil 
 
Consome recursos hídricos em seus processos. O processo de tingimento é um dos 
responsáveis pelo excessivo consumo de água e o gerenciamento incorreto desta atividade 
causa impactos diretos na natureza. Avalia-se que a indústria têxtil consome 15% de toda a 
água industrial do mundo, perfazendo um total da ordem de 30 milhões de m3 ao ano. A 
água é utilizada nas: 
 
 Operações de lavagem; 
 Operações de resfriamento; 
 Operações de tingimento; 
 
Frigoríficos 
 
Padrões de higiene das autoridades sanitárias em áreas críticas dos frigoríficos, 
resultam no uso de grande quantidade de água. Os principais usos de água são para: 
 
 Limpeza de pisos, paredes, equipamentos e bancadas; 
 Limpeza e esterilização de facas e equipamentos; 
 Operações de industrialização da carne, como eventuais descongelamentos; 
 Lavagem da carne, cozimento, pasteurização, esterilização e resfriamento; 
 Transporte de subprodutos e resíduos; 
 Geração de vapor; 
 Resfriamento de compressores e condensadores 
 
Na indústria de Couros 
 
 Nas Etapas de curtimento: 
 
Ribeira: é composta por operações em meio aquoso nas quais há um grande 
consumo de água, pois nessa fase devem ser removidos todos os materiais não formadores 
do couro. Para realizar esta limpeza são efetuados procedimentos com água e com 
auxiliares químicos e operações mecânicas. O maior uso de Água esta no Remolho, sub 
processo da Ribeira. 
 Curtimento; 
 Acabamento Molhado; 
 Acabamento. 
 
Indústria do papel 
 
 A celulose está presente na madeira e nos vegetais em geral. No processo de 
fabricação, primeiro a madeira é descascada e picada em lascas (cavacos), depois é cozida 
com produtos químicos, para separar a celulose da lignina e demais componentes vegetais. 
O líquido resultante do cozimento, chamado licor negro, é armazenado em lagoas de 
decantação, onde recebe tratamento antes de retornar aos corpos d'água. 
 
Branqueamento da Celulose, um processo que envolve várias lavagens para retirar 
impurezas e clarear a pasta que será usada para fazer o papel. 
 
As pesquisas na reutilização de água são importantes para um menor consumo de 
água na produção, sendo um fator importante para a proteção do meio ambiente. 
 
Na indústria de álcool e açúcar 
 
 Usina 100% açúcar 
 Usina c/ destilaria anexa (50% açúcar e 50% álcool) 
 Destilaria autônomade álcool (100% álcool) 
 O uso específico de água é maior na produção do açúcar (30m3/t de cana), caso 
de uma usina que só produza açúcar (o que atualmente é muito raro). 
 
Já destilaria autônoma de produção de álcool tem a menor necessidade relativa de 
água para o seu processo industrial, cerca de 15 m3/tonelada de cana processada. 
 Usinas com destilaria anexa usa cerca de 21m3/ton de cana, tipo de unidades que 
representam a maioria do parque industrial, com a produção de cerca de 50% de cana para 
açúcar e 50% para a produção do álcool. 
 
Na indústria de conserva 
 
A água na manipulação dos alimentos apenas pode ser utilizada a água potável, com 
exceção da água a ser utilizada para produção de vapor, sistema de refrigeração, controle 
de incêndio e outros fins não relacionados com alimentos desde que aprovados pelo órgão 
competente. 
 
As etapas para a fabricação de conservas que utilizam água são lavagens de 
matérias primas, limpeza dos equipamentos, vapor para a esterilização e cozimento. 
 
Na indústria cervejeira 
 
A cerveja é fabricada a partir do mosto resultante do cozimento do malte e do lúpulo. 
Como indústria de bebida, consome grande quantidade de água. Da mesma maneira, 
grande quantidade de água é liberada, seja por lavagens de equipamentos, por centrífugas 
ou por separação das leveduras. Em média, uma indústria cervejeira ocupa 10L de água, 
para cada litro de cerveja produzido. 
 
A indústria cervejeira divide a água usada no processo em Água Cervejeira (nobre ou 
de fabricação) e Água de Serviço. 
 
Água Cervejeira: É a água incorporada ao produto e utilizada para condicionamento 
do malte, moagem, carga e descarga de produtos em elaboração. Em geral, usa-se água 
com pH entre 6,0 e 6,5 e diversos requisitos de qualidade físico-químicos, quando para 
incorporação ao produto. Isso resultará na formulação de cerveja com um teor de água de 
85% proveniente do preparo do mosto. 
 
Água de Serviço: Trata-se da água usada em lugares e equipamentos onde não há 
contato com o produto, por exemplo: lavagem de vasilhames, pisos e equipamentos e 
resfriamento. Em diversas ocasiões é permitido o reuso desta água desde que, para 
garantia da qualidade do produto, bem como para atendimento de legislação específica. 
 
Dependendo da origem da água, todas ou apenas algumas das seguintes 
operações são efetuadas na cervejaria: 
 
 Aeração - oxidação: para remover odores; 
 Clarificação: adição de produtos químicos para a aglomeração ou coagulação 
de material em suspensão, que será decantado ou filtrado; 
 Filtração: remoção de sólidos em suspensão, filtrandose sobre a areia; 
Cloração: para eliminação de microorganismos e; 
 Desmineralização: para a remoção de sais em águas que contenham alto teor 
de sais dissolvidos. 
 
Existem dois conjuntos de técnicas para o tratamento das águas para o uso 
industrial, sendo: 
 
 Das técnicas convencionais; 
 Das técnicas específicas; 
 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 e; 
 pH adequado (faixa alcalina) 
 
Técnicas Convencionais: As técnicas convencionais promovem a adequação das 
características físicas, químicas e biológicas da água a padrões estéticos, econômicos e de 
higiene. 
 
Técnicas Específicas: As técnicas específicas permitem adequar a água a usos industriais 
mais selecionados, como processos de Abrandamento pela rota térmica, de Precipitação 
Química com condicionamento de fosfatos e de troca iônica; de Degaseificação; e de 
Remoção de Sílica gel. 
 
Abrandamento da água - Consiste na remoção de cátions bivalentes de cálcio e magnésio. 
Esse processo pode ser realizado por meio de três rotas: o Meio Térmico – Correção da 
dureza temporária da água. Esse processo consiste no aquecimento da água até a ebulição, 
quando os bicarbonatos de cálcio e magnésio se decompõe na forma de carbonatos, gás 
carbônico e água. 
 
Precipitação química – Uso de reagentes contendo ânions, os quais em contato com a 
água, formam carbonatos insolúveis. Os produtos mais comumente empregados na 
correção de dureza por precipitação química são cal e a barrilha. o Troca iônica – 
Compreende a substituição de íons móveis presentes em um sólido com estrutura aberta 
em forma de rede, por aqueles presentes na água. O mais difundido é aquele que promove 
a substituição de cátions bivalentes de cálcio e magnésio solubilizados na fase líquida por 
sólidos disponível na resina. 
 
Degaseificação - Este método trata de remover gases como Oxigênio, gás carbônico e o 
sulfeto de Hidrogênio dissolvidos na água. Pois esses compostos presentes na água atuam 
favorecendo a corrosão de equipamentos onde a água é empregada. A Remoção pode ser 
efetuada por métodos Físicos, com aquecimento ou pulverização da água; ou métodos 
Químicos, com uso de agentes quimicos de mesma natureza da impureza, no caso de 
oxigenio usa-se Sulfito de Sódio e Hidrazina. 
 
Remoção Sílica Solúvel 
 
 A Sílica é removida atraves de reações químicas. 
 Utiliza-se Óxido de magnésio, com o qual a sílica se combina para formar 
silicatos insolúveis, que são removidos após a preciptação. 
 
 
Figura nº1: Sistema de regeneração 
 
Fonte: SOUZA apud MEDEIROS, 2018. 
 
Vários fatores influem na escolha de um programa de tratamento de água para 
caldeiras: características da água, pressão da caldeira, tipo de indústria, finalidade do vapor, 
qualidade requerida para o vapor, carga média de produção de vapor, participação do 
condensado retornado, tipo de caldeira, custo do combustível e custos globais. 
 
 Métodos de tratamento externo 
 
 O método externo é usado para dar um tratamento à água antes que ela entre na 
caldeira. Pode ser realizado de várias maneiras, dependendo das condições em que se 
encontra a água bruta. Se a água estiver muito carregada de impurezas e partículas sólidas 
visíveis, é adotado um sistema de clarificação e filtragem posterior da água. Isso é feito 
normalmente com filtros de areia, quando a água usada é captada de rio. Pode também ser 
empregado o tanque de decantação e a colocação de cal, como se faz com a água para o 
abastecimento urbano. 
 
 Outro processo consiste em usar aparelhos especiais destinados a fazer a 
desmineralização, isto é, promover uma reação com os sais, transformando-os em 
elementos que não acarretarão problemas para as caldeiras. Estes aparelhos, chamados de 
trocadores de cátions, trocadores de ânions e trocadores de leito misto, são empregados de 
acordo com as necessidades de trabalho e as condições da água de alimentação. 
 
 Um outro processo externo bastante usado é o da desaeração, que tem por 
finalidade fazer a remoção dos gases que se encontram na água, tais como o oxigênio e o 
gás carbônico. 
 
 O método externo é utilizado só para águas que estejam muito fora de especificação 
e para sistemas que trabalhem a altas pressões. São métodos externos: 
clarificação,filtração,abrandamento,desmineralização,osmose..reversa,destilação,desgasei-
ficação ou desaeração. 
 
 Veja nas figuras 2 e 3 as etapas de tratamento. 
 
 
 
 
Figura nº2: Etapas para obtenção da água industrial. 
 
 
SOUZA, 2016 
 
 
 Figura nº 3: Métodos externos. 
 
 
 SOUZA, 2016 
 
 
Clarificação 
 
 A clarificação (figura 4) engloba três etapas, cada uma constituindo um processo 
diferente que exige certos requisitos para assegurar os resultados esperados. Elas são: 
 
1. Coagulação:É o processo pelo qual se obtém o equilíbrio de cargas elétricas através de 
adição e mistura rápida de um coagulante com carga iônica contrária à da água a ser 
tratada. Após as cargas estarem equilibradas, é possível a sua aglomeração formando 
flocos, sem que haja repulsão entre elas. 
 
2. Floculação: Consiste na reunião de vários flocos pequenos mediante agitação suave, os 
quais formam partículas maiores, com maiores velocidades de decantação. A agitação deve 
ser controlada para evitar a desintegração dos flocos frágeis (defloculação). 
 
3. Decantação: É a etapa final do processo de clarificação. À medida que os flocos 
agregados são decantados, a água clarificada eleva-se e pode ser, então, separada do 
sedimento. Os flocos decantados são removidos como lodo. 
 
 
Figura nº 4: Processo de clarificação. 
 
 
Fonte: SOUZA apud KLEIN, 2018. 
 
Filtração 
 
 A maioria dos flocos formados é removida por sedimentação. No entanto, sempre 
sobram partículas mais leves, que devem ser separadas por filtração. 
 
 Os filtros são geralmente compostos de várias camadas de pedras, pedregulhos e 
areia. Às vezes, usa-se ainda uma camada ou mais de antracito, que dá um bom 
rendimento na filtração e diminui a freqüência de lavagem, além de não adicionar sílica à 
água. 
 
 
Abrandamento 
 
 O abrandamento ou amolecimento da água consiste na remoção total dos íons de 
cálcio e magnésio nela presentes, geralmente na forma de carbonatos, bicarbonatos, 
sulfatos e cloretos (figura 5). 
 
 
Figura nº 5: Processo de abrandamento. 
 
 
Fonte: SOUZA apud CAMPOS, 2018. 
 
 A eliminação dos cátions é necessária, pois, do contrário, haveria o risco da formação 
de sais de cálcio e magnésio, os quais se incrustam no interior do gerador de vapor, 
podendo causar problemas, como maior consumo de combustível, ou mesmo a ruptura dos 
tubos da caldeira. 
 
 O abrandamento da água é feito em equipamentos denominados abrandadores. Há 
três processos básicos de abrandamento: 
 
1. Processo de cal-sodada: é aplicado quando a dureza do cálcio excede 150 ppm em 
termos de carbonatos de cálcio. Através deste processo, a dureza pode ser reduzida a 30 
ppm a frio ou 15 ppm a quente. 
 
2. Processo de fosfato: usado quando se deseja diminuir a dureza final para cerca de 2 a 4 
ppm. 
 
3. Processo de troca iônica: consiste na utilização de trocadores de íons representados 
por substâncias sólidas e insolúveis, as resinas, das mais variáveis origens e natureza 
química, que têm a propriedade de, quando em contato com soluções de eletrólitos, trocar 
íons de sua própria estrutura com íons do meio, sem que haja mudanças de suas 
características estruturais. O estado inicial das resinas pode ser novamente alcançado 
através do processo regenerativo. 
 
 
Figura nº 6: Processo de abrandamento. 
 
 
Fonte: SOUZA, 2016 
 
 
 
 2 IMPUREZAS GERALMENTE PRESENTES EM ÁGUA BRUTA 
 
 Para se avaliar a qualidade de uma água não é preciso se conhecerem todos os 
constituintes nela presentes. As análises de uma água natural que se destina ao uso na 
indústria, bem como para fins potáveis, geralmente apresentam as seguintes 
determinações: 
 
2.1 DUREZA TOTAL 
 
É a soma das concentrações de cálcio e magnésio, devida a bicarbonatos, 
carbonatos, sulfatos, cloretos e nitratos. Sais de cálcio e magnésio têm a tendência de 
formar incrustações sem superfícies onde há troca de calor, causando, por exemplo, o 
bloqueamento de tubos de caldeira e de trocadores de calor de sistemas de águas de 
refrigeração. Nestas condições, as tubulações de caldeira podem sofrer rupturas por 
superaquecimento no local da incrustração e tubos de trocadores de calor podem sofrer 
corrosão por aeração diferencial, especialmente em sistemas de aeração fechados. Além 
disso, essas incrustrações provocam perda de eficiência das superfícies de troca de calor e 
permitem a possibilidade de produtos altamente corrosivos se concentrarem debaixo delas, 
como, por exemplo, soda cáustica, provocando corrosão cáustica. Este tipo de corrosão é 
freqüente em caldeiras de alta pressão, mas pode também ocorrer em caldeiras de média e 
baixa pressão, quando se admite a presença de soda cáustica na sua água. Esses sais 
podem ser removidos das águas brutas por abrandamento, desmineralização ou 
evaporação. 
 
2.2 ALCALINIDADE TOTAL 
 
 Geralmente é devida a bicarbonatos de Ca, Mg e Na, cujas concentrações em águas 
brutas variam de 10 a 30 ppm. Tais compostos apresentam os mesmos inconvenientes que 
os sais de cálcio e magnésio em sistemas de produção de vapor. Os bicarbonatos têm, 
ainda, o inconveniente de liberar gás carbônico, quando submetidos às temperaturas das 
águas de caldeiras. O CO2 dissolvido em água a torna altamente corrosiva. A alcalinidade 
pode ser reduzida, ou convenientemente controlada, pelos processos de dealcalinização. 
Pode também ser totalmente removida por desmineralização ou evaporação da água. 
 
 
2.3 SULFATOS 
 
 Geralmente estão presentes como sulfato de cálcio, sódio e magnésio. Suas 
concentrações variam consideravelmente, podendo apresentar valores de 5 a 200 ppm, 
dependendo da região de onde são originárias e geram os mesmos inconvenientes que a 
dureza da água. Podem ser removidos por abrandamento ou desmineralização. 
 
2.4 SÍLICA SOLÚVEL 
 
Também chamada de reativa, geralmente está presente em águas brutas na forma 
de ácido silícico e silicatos solúveis, cuja concentração pode variar de 2 a mais de 100 ppm. 
A sílica, em combinação com a dureza, produz incrustrações duríssimas e de difícil remoção 
em superfícies de troca de calor, como as de uma caldeira ou trocador de calor, tende ainda 
a passar para o vapor, em caldeiras de pressões superiores a 400 psi, formando depósitos 
duros em superaquecedores e palhetas de turbinas. Este último efeito é altamente danoso, 
pois reduz a eficiência da turbina e pode provocar alguns distúrbios mecânicos como, por 
exemplo, desbalanceamento. Pode ser removida por desmineralização. 
 
2.5 CLORETOS 
 
 Geralmente estão presentes em águas brutas na forma de cloretos de sódio, cálcio e 
magnésio. Sua concentração em água doce pode variar desde 3 a algumas centenas de 
ppm. Embora seja difícil imaginar-se, existem águas onde a sua concentração atinge 1.000 
ppm. Na água do mar sua concentração alcança valores de até 26.000 ppm. Os cloretos 
provocam corrosão em certas circunstâncias quando presentes em águas de caldeiras. Sua 
remoção pode ser feita por desmineralização ou evaporação. 
 
2.6 GÁS CARBÔNICO 
 
 Apresenta-se dissolvido nas águas brutas. Sua concentração pode variar de 2 a 15 
ppm. Este gás dissolvido em água é altamente corrosivo ao ferro e ligas de cobre que 
constituem as tubulações, aquecedores, condensadores, rotores de bombas, etc., de 
sistemas de águas de alimentação de usinas de vapor. O CO2 pode ser removido das águas 
brutas ou das águas de alimentação por desgaseificadores e desmineralizadores. 
 
2.7 OXIGÊNIO DISSOLVIDO 
 
Está presente na forma de O2. Sua concentração pode atingir cerca de 10 ppm e 
em presença de água é altamente corrosivo ao ferro e ligas de cobre. Pode ser removido 
das águas de alimentação por deaeradores. O oxigênio dissolvido em águas não apresenta 
inconvenientes quando elas se destinam a fins potáveis. 
 
2.8 AMONÍACO 
 
 Apresenta-se muitas vezes dissolvido nas águas brutas em concentrações que 
podem variar desde traços até cerca de 20 ppm. Às vezes, apresenta-se combinado na 
forma de compostos orgânicos. O amoníaco, na presença de oxigênio dissolvido em água, é 
corrosivo ao cobre e suas ligas. Em concentrações muito altas, é corrosivo ao cobre mesmo 
na ausência de oxigênio dissolvido.Pode ser removido por cloração, desmineralização e 
parcialmente por degaseificadores. 
 
2.9 FERRO 
 
 Geralmente presente nas águas brutas na forma de bicarbonatos. Suas 
concentrações podem variar grandemente dependendo da região. Tem-se encontrado ferro 
em águas brutas, variando desde poucos ppm até 100 ppm. Ferro tem a tendência de 
formar depósitos nas superfícies de troca de calor, como em tubos de caldeiras e 
resfriadores; conseqüentemente pode provocar rupturas nesses tubos ou causar o seu 
bloqueamento. Os depósitos de ferro, sendo muito porosos, permitem o alojamento de 
produtos altamente corrosivos, provocando grandes danos para os materiais. Pode ser 
removido por aeração ou cloração em tanques de armazenamento, por desmineralização ou 
processo de abrandamento com cal sodada, por precipitação. 
 
2.10 MANGANÊS 
 
 Pode estar presente nas águas brutas na forma de bicarbonato. Sua concentração é 
normalmente baixa, podendo variar de 0 a 5 ppm. O manganês apresenta os mesmos 
inconvenientes que o ferro em superfícies de troca de calor. Pode ser removido por 
precipitação, durante o abrandamento de água no processo da cal sodada ou por 
desmineralização. 
 
2.11 MATÉRIA EM SUSPENSÃO NA ÁGUA E MATÉRIA COLOIDAL 
 Suas quantidades são avaliadas pela turbidez e cor. Estão presentes em 
grandes quantidades em águas de superfície como as de rios e lagos, e em pequenas 
quantidades em águas do subsolo, como as de poços. As naturezas da matéria em 
suspensão na água e a coloidal são as mais diversas, geralmente são constituídas de argila, 
areia, lama, óleos, matéria orgânica, sílica coloidal, ácidos húmicos e fúlvicos (resultantes da 
decomposição de vegetais) e organismos como bactérias e esporos. A turbidez de águas 
naturais pode variar grandemente, em uma mesma fonte, no decurso do tempo e 
dependendo das condições climáticas. 
 
 A cor de águas naturais é conferida por certos compostos orgânicos que transferem 
para elas suas cores. A cor, dependendo da região, pode variar de poucas unidades até 
cerca de 1.000 unidades Hazen. A sílica coloidal e os microrganismos são removidos nos 
processos de abrandamento por cal sodada e mais efetivamente nos processos de 
clarificação. Os ácidos húmicos e fúlvicos e a coloração podem ser eliminados por cloração 
da água e por filtros de carvão ativado. Os filtros de carvão ativado removem, também, 
qualquer excesso de cloro e matéria orgânica. 
 
2.12 SÓLIDOS TOTAIS DISSOLVIDOS 
 
 Sua concentração varia grandemente, em geral oscilando entre 50 e 500 ppm, 
podendo alcançar valores maiores. O valor dos sólidos totais, determinado por análise, é 
utilizado entre outros fatores, no estudo da viabilidade da produção de vapor a partir de uma 
dada água. Da mesma forma, serve para o estudo da viabilidade de produção de água 
desmineralizada, a qual será antieconômica se apresentar muitos sólidos ionizados. O valor 
total de sólidos dissolvidos é de grande utilidade para a determinação das descargas de 
águas de caldeiras ou evaporadores para a manutenção de determinado número máximo de 
sólidos nos seus interiores. 
 
3 QUALIDADE DE ÁGUAS PARA FINS INDUSTRIAIS 
 
A importância industrial da água caracteriza-se por uma diversificada aplicação em 
processos como: geração de vapor (produção de energia e aquecimento), resfriamento, 
transporte e processamento de produtos, matéria-prima em muitos processos, veículo para 
despejo de efluentes em evaporadores e compressores. Cada um desses usos exige um 
tratamento especial para a água com o objetivo de eliminar todas as impurezas existentes, 
as quais prejudicam a transferência de calor, alteram a qualidade do produto final, corroem e 
deterioram os equipamentos. Neste sentido, a qualidade da água, verificada através de 
suas características físicoquímicas e biológicas, depende da finalidade a qual se destina. 
 
3.1 ÁGUA PARA PRODUÇÃO DE VAPOR 
 
 A qualidade de águas de caldeiras e os problemas dela decorrentes (corrosão, 
incrustrações, depósitos nas superfícies internas dos tubos, etc...) depende diretamente da 
qualidade da água de alimentação (água bruta). Estes problemas estão relacionados com a 
natureza das águas usadas na produção de água de alimentação e compensação ou para 
refrigeração de condensadores que sempre utilizam água in natura de rios, lagos ou mares. 
Vale salientar que a eficiência dos processos de remoção de impurezas em água bruta não 
é total, pois poucos ppm ou mesmo traços destas podem permanecer na água após o 
tratamento e causarem problemas para os sistemas de produção de vapor a que irão servir. 
Considerando que existem caldeiras de baixa, média e alta pressão, a constituição 
requerida varia para cada tipo. (Ver polígrafo “Águas - Legislação e Padrões”). 
 
 Águas de alimentação de caldeiras de baixa pressão devem ser, preferencialmente, 
abrandadas e clarificadas, quando contiverem baixa concentração de sólidos dissolvidos. 
Águas de alimentação de caldeiras de média pressão devem ser preferivelmente 
desmineralizadas ou destiladas por evaporadores. Estas águas devem, também, ser 
desaeradas para diminuir o O2 dissolvido remanescente. Águas de alimentação de caldeiras 
de alta pressão devem ser desmineralizadas ou destiladas por evaporadores. Também 
devem ser desaeradas e acondicionadas pelo controle congruente pH-PO4
3-. Qualquer 
anormalidade que possa ocorrer com caldeiras em operação, devida à má qualidade de 
suas águas, poderá implicar na paralisação de todo o processo industrial, fato que justifica a 
especial atenção dispensada a este estudo. 
 
4 SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE VAPOR 
 
4.1 PRODUÇÃO DE VAPOR SEM NENHUMA RECUPERAÇÃO 
 
É característico de sistemas com pequena taxa de geração de vapor, que geralmente 
é produzido para fins de aquecimento. Neste caso, as caldeiras são de baixa pressão e suas 
águas de alimentação, via de regra, são clarificadas, sendo às vezes abrandadas. 
4.2 PRODUÇÃO DE VAPOR COM RECUPERAÇÃO PARCIAL OU TOTAL 
 
Em geral é próprio de usinas térmicas onde o vapor produzido é utilizado para 
geração de energia elétrica e para determinados processos industriais que necessitam de 
calor. Nestes casos, a porcentagem de recuperação de vapor pode variar de 65 a 95% e as 
caldeiras que funcionam nestes sistemas são de média e alta pressão. 
 
4.3 PRODUÇÃO DE VAPOR COM RECUPERAÇÃO TOTAL 
 
 É apropriado em caldeiras instaladas para funcionar à alta pressão, sendo que nestes 
casos, a água de alimentação deve ser desmineralizada ou destilada por evaporadores. 
Este sistema é bastante usado em usinas termelétricas e de alguns sistemas que utilizam 
vapor para gerar energia elétrica e, ao mesmo tempo, para fins de aquecimento em 
processos. Apesar da expressão “recuperação total de vapor” ser usado, ocorrem perdas de 
condensado que variam de 0,5 a 3,0%, em relação ao vapor produzido. Nos casos em que 
há recuperação de vapor com determinada perda, esta precisa ser reposta no sistema. A 
água produzida para esta reposição, comumente denominada de água de compensação, 
deve ser sempre de excelente qualidade (desmineralizada). A figura abaixo apresenta um 
sistema básico de produção de vapor, onde estão identificados os vários estágios em que se 
convencionou dividir os ciclos 
Figura nº 6: Sistemas de produção de vapor. 
 
Fonte: SILVEIRA, 2015. 
 
 Genericamente, águas de alimentação são as que abastecem as caldeiras durante 
os processos de produção de vapor. Em um ciclo fechado, a água está compreendida entre 
o condensador e a caldeira (condensado e alimentação) e em um sistema aberto ela provém 
de um abrandador ou de uma estação de clarificação de água. A água de compensação não 
alimenta diretamente uma caldeira, mas entra no ciclo de água de alimentação através do 
condensador ou do deaeradorda unidade. A qualidade das águas de alimentação pode 
variar grandemente, dependendo do sistema ao qual se destinam. Já as características das 
águas de compensação não variam muito, pois, em sua maioria, são desmineralizadas ou 
destiladas por evaporadores. 
 
5 TRATAMENTO DE ÁGUAS PARA ABASTECIMENTO DE CALDEIRAS 
 
5.1 IMPUREZAS DA ÁGUA 
 
 O controle e o tipo de tratamento a ser adotado depende dos conhecimentos das 
substâncias ou elementos dissolvidos e do tipo de caldeira. Quanto mais críticos os valores 
maiores serão as exigências em relação à qualidade da água e tipo de tratamento. A tabela 
abaixo mostra constituintes, problemas e tratamento adequado a algumas impurezas: 
 
Tabela nº 1: constituintes, problemas e tratamento adequado a algumas impurezas 
Constituintes 
 
Problemas Causados 
 
Tratamento Adequado 
 
Turbidez 
Sedimentos em linhas de 
águas 
Floculação, Filtração 
Decantação 
Cor Espuma na Caldeira 
Floculação, Decantação, 
Filtração (carvão ativado) 
Dureza Incrustações 
Abrandamento interno e 
externo 
Dioxido de Carbono 
Corrosão em dutos de água, 
linhas de vapor e 
condensado 
Desaeração e Neutralização 
Alcalinidade 
Excesso de espuma, 
arraste, fragilidade cáustica 
e corrosão nas linhas de 
vapor e de condensado 
Desmineralização e 
tratamento interno 
Sulfatos Incrustação Desmineralização 
Cloreto Corrosão Desmineralização 
Sílica 
Incrustação, volatiliza a 
altas pressões causando 
depósitos em turbinas 
Desmineralização 
Ferro 
Causa sedimentação e 
corrosão 
Aeração / Abrandamento / 
Decantação / Floculação / 
Desmineralização 
Oxigênio Corrosão 
Desaeração (externa e 
interna) 
Sólidos Dissolvidos 
Espuma, sedimentos e 
corrosão 
Desmineralização 
Sólidos Suspensos Sedimento e arraste 
Floculação / Filtração / 
Decantação 
Microorganismos e 
Matéria Orgânica 
Corrosão 
Floculação / Filtração / 
Decantação 
 
 Fonte: SOUZA, 2018. 
 
5.2 PROBLEMAS CAUSADOS PELAS IMPUREZAS 
 
5.2.1 Incrustações 
 
São depósitos de substâncias sólidas na superfície interna da caldeira que, por 
serem isolantes térmicos, retardam a transferência de calor, afetando o metal que fica 
exposto a temperaturas muito elevadas, enfraquecendo e rompendo. Com a incrustação 
ocorre um maior consumo de combustível. 
 
5.2.2 Corrosão 
 
 Pode ocorrer na seção de abastecimento, na caldeira e na seção de vapor e de 
retorno de condensado. Existem diversos tipos de corrosão, sendo os mais comuns 
causados por gases corrosivos (CO2, O2, H2S, SO2), as mais importantes causas de 
corrosão são as produzidas por CO2 e O2. O CO2 age por igual atacando o metal de maneira 
uniforme, diminuindo sua espessura e provocando rompimento, enquanto o O2 tem ação 
localizada, em determinados pontos, aprofundando-se e provocando uma perfuração 
denominada “Pitting”. 
 
5.2.3 Arraste 
 
 É o fenômeno pelo qual gotículas de água são arrastadas junto com o vapor. O 
arraste carrega consigo todas as impurezas e produtos químicos existentes na água. Além 
das gotículas de água, pode ser provocado por espuma. O arraste provoca depósitos em 
linhas de calor e danos em equipamentos, válvulas e registros. 
 
As causas para o arraste são devidas a efeitos mecânicos e químicos. Os efeitos 
mecânicos são: nível de água alto na caldeira, caldeira em sobrecarga, flutuações na 
demanda do vapor e projeto da caldeira. Os efeitos químicos são: Excesso de sólidos 
dissolvidos na água da caldeira, sólidos em suspensão em excesso, alcalinidade exagerada, 
matéria orgânica em excesso e/ou presença de óleo, graxa, açúcar e detergente. 
 
6 TRATAMENTO DE ÁGUA PARA USO EM CALDEIRAS 
 
O condicionamento das águas para caldeiras pode ser feito por tratamento externo, 
interno ou em combinação, com a finalidade de proteger a caldeira, permitindo uma vida útil 
mais prolongada e maior eficiência na produção de vapor. As seções anteriores e 
posteriores à caldeira se beneficiam com um tratamento correto da água. 
 
6.1 TRATAMENTO EXTERNO 
É também chamado de pré-tratamento da água e pode compreender: 
 Clarificação; 
 Desmineralização e; 
 Desaeração 
 
6.1.1 Clarificação 
 
Pode ser feita pela adição de produtos químicos e subsequentes operações ou em 
equipamentos compactos onde a adição de produtos químicos e a operação necessária são 
todas feitas no mesmo equipamento quando há pouco espaço físico. A clarificação consiste 
em coagular os colóides constituintes da água, por adição de eletrólito ou colóides de carga 
elétrica contrária e com poder adsorvente, decantar este precipitado e após filtrá-lo. Os 
reativos usados são normalmente Al2(SO4)3 e um alcali quando a água não possui 
alcalinidade suficiente. O álcali usado é soda cáustica. As funções do sulfato de alumínio 
são: neutralizar por atração as cargas elétricas dos colóides presentes, precipitando-os e 
reagir com a alcalinidade presente formando Al(OH)3 que é um composto flocoso, insolúvel 
e absorvente das várias impurezas em suspensão formando um floco grande que precipita. 
 
A floculação-decantação pode ser auxiliada com o uso de polieletrólitos que são 
polímeros de peso molecular elevado e altamente carregados. Seu uso permite melhor 
rendimento da operação. Os polieletrólitos podem ser catiônicos (positivos) ou aniônicos 
(negativos). Podem também ser anfóteros (catiônicos e aniônicos). Na clarificação das 
águas o abastecimento do pH ideal de floculação é maior rendimento da operação de 
floculação, com um determinado coagulante. O uso do Jar-Test é um ótimo auxiliar na 
seleção da melhor quantidade de coagulante e pH ideal. A dosagem de coagulante 
considera ótima será menor quantidade com a qual se tem o maior efeito clarificante, ou 
seja, maior limpidez, com máxima velocidade de floculação e decantação sem resíduos de 
coagulante. A decantação ocorre logo após a floculação, é onde ocorre a sedimentação da 
matéria coagulada sob ação da gravidade. A filtração retira os resíduos restantes após a 
decantação. Os filtros são geralmente de gravidade ou pressão, compostos de várias 
camadas de pedra, pedregulho e areia. Ás vezes usa-se ainda uma ou mais camadas de 
antracito que dá bom rendimento na filtração e diminui a freqüência de lavagem, além de 
não elevar o teor de sílica na água. Uma água para caldeira só recebe o tratamento de 
clarificação se não possuir este tratamento prévio ou se possui alguma impureza em 
excesso. 
 
6.1.2 Desmineralização (troca iônica) 
+ 
 Consiste na passagem da água em substâncias sólidas, resinas sintéticas, 
insolúveis mas porosas, que possuem a propriedade de reagir com íons presentes na água, 
trocando-os pelos seus próprios. A troca iônica é feita com duas finalidades: abrandamento 
e desmineralização, ou seja, eliminação da dureza, cátions e ânions. As resinas trocadoras 
de ions são produtos naturais ou sintéticos que, em contato com a água: 
 
Resinas Sintéticas (mais usadas): copolímeros do estireno ou do ácido acrílico com o 
divinilbenzeno (DVB), na forma de pequenas esferas. 
Estireno: C6H5CH=CH2 
DVB: CH2=HC.C6H5.CH=CH2 
Funcionalidade das Resinas: 
 Após a copolimerização das resinas, poderão ser inseridos grupamentos ácidos ou básicos 
nos núcleos benzênicos. 
 Ácido sulfônico ------ Resina Catiônica Fortemente Ácida (CF) 
 Ácidos Carboxílicos ------ Resina Catiônica Fracamente Ácida (Cf) 
 
Entre os grupamentos básicos inseridos nas cadeias das resinas aniônicas temos: 
 Aminas Terciárias ------- Resinas Fracamente Alcalinas (Af) 
 Quaternários de Amônio -------- Resinas Fortemente Alcalinas (AF) 
∗ Liberam Na+, H+ ou OH- ∗ captam cátions e ânions (sólidos dissolvidos) 
 
Entre os grupamentos básicos inseridos nas cadeias das resinas aniônicas temos: 
 Aminas Terciárias -------Resinas Fracamente Alcalinas (Af); 
 Quaternáriosde Amônio -------Resinas Fortemente Alcalinas (AF) 
 
6.1.4 Desgaseificação (Desaeração) 
 
 É a remoção dos gases dissolvidos na água, mais comumente CO2 e O2. Processa-
se por aquecimento da água em desaeradores, em temperaturas próximas a 100oC. Ocorre 
em duas etapas. Primeiro a água é pulverizada em meio a uma atmosfera de vapor (spray) 
e logo após é borbulhada por vapor (scrubber). 
 
6.2 TRATAMENTO INTERNO 
 
 O tratamento interno é feito com a adição de produtos químicos diretamente à água 
de alimentação da caldeira ou à água da caldeira, visando eliminar problemas causados 
pelas impurezas que não foram eliminadas no tratamento externo. 
 
 Os produtos químicos e suas quantidades variam de acordo com impurezas, 
e seus teores na água e sua adição deve ser feita de modo a manter residuais de 
produtos para garantir um tratamento eficiente. O tratamento deve compreender, 
basicamente, a adição de: 
 Redutor de Dureza 
 Álcali 
 Coagulante 
 Redutor de oxigênio 
 Neutralizador da acidez do vapor 
 Anti-espumante 
 Emulgante para óleos 
 Aditivo para Fragilidade Cáustica 
 
6.2.1 Redutor de Dureza (Abrandamento) 
 
Internamente o abrandamento pode ser feito por precipitação ou por complexação. 
No tratamento precipitante adiciona-se fosfato para reagir com sais de cálcio. O fosfato mais 
usado é o Na3PO4. Para que a reação ocorra produzindo uma lama não aderente (não 
incrustante) é necessária a presença de OH-, conforme a reação: 
 2Na3PO4 + 2NaOH + 4CaCO3  Ca3(PO4)2.Ca(OH)2↓ + 4Na2CO3 
 A lama formada sedimenta-se no fundo da caldeira sendo expurgada pelas descargas 
de fundo. No tratamento por complexação são usados agentes quelantes (EDTA - Sal 
Sódico) que formam compostos solúveis com a dureza reduzindo a quantidade de lama 
formada. Os limites no interior da caldeira são mantidos através de descargas. 
 
6.2.2 Álcali 
 
Pode ser usada soda ou potassa cáustica. A adição de álcali tem por finalidade 
neutralizar a acidez presente, possibilitar a reação dos fosfatos com a dureza e precipitar o 
magnésio na forma de Mg(OH)2. 
 
6.2.3 Coagulante 
 
Os precipitados formados para eliminar impurezas podem formar crostas. Muitos 
agentes orgânicos foram desenvolvidos para manter estes precipitados (lama) em forma não 
aderente e fluida, de modo a formarem partículas flocosas de dimensões limitadas, mas com 
densidade suficiente para causar sua sedimentação no fundo da caldeira, de onde serão 
removidos pelas descargas do fundo. Estes agentes são comumente os taninos, alginatos, 
carboximetilcelulose, amido, lignina e outros, desde que mantenha a lama de forma fluida e 
evitem que a mesma permaneça em locais onde a velocidade de circulação seja baixa. Com 
isto a superfície metálica fica protegida contra a deposição e compactação de substâncias 
sólidas, o que interferiria na transferência de calor. 
 
6.2.4 Redutor de Oxigênio Dissolvido 
 
 O oxigênio dissolvido é altamente corrosivo, pois mesmo pequenas concentrações 
deste gás podem causar sérios problemas. Na presença de CO2 sua ação nociva fica 
aumentada. O teor de oxigênio dissolvido na água diminui com o aumento da temperatura. 
 
 Existem duas substâncias químicas eficientes na redução do oxigênio dissolvido: 
Sulfito de sódio e hidrazina. O sulfito de sódio é o agente químico mais comumente 
empregado devido ao seu baixo custo e fácil manuseio. Sua ação está especificada na 
reação: 
 2Na2SO3 + O2  2Na2SO4 
 A redução de um ppm de oxigênio dissolvido na água requer em torno de 8 ppm de 
Na2SO3 puro. A hidrazina (N2H4) apresenta, em relação ao Na2SO3, a vantagem de ser 
volátil, atingindo o circuito do condensado e protegendo toda a tubulação pós caldeira contra 
corrosão devido ao oxigênio e o CO2. Além disso não aumenta a concentração de sólidos 
dissolvidos na água de caldeira. A hidrazina só não é mais usada, na prática, por ser seu 
custo mais elevado que o Na2SO3., além de apresentar relativa toxicidade. 
 
 A reação da hidrazina com o oxigênio dissolvido ocorre assim: 
 N2H4 + O2  2H2O + N2 
 
 A reação de decomposição do excesso de N2H4 acrescentado é: 
 3N2H4  4NH3 + N2 
O NH3 formado na decomposição atua como neutralizador da acidez do vapor, daí a 
proteção nas seções pós-caldeira. 
 
6.2.5 Neutralizador da Acidez do vapor 
 
 É utilizado no controle de corrosão na seção pós-caldeira quando o redutor de 
oxigênio dissolvido não for a hidrazina e sim o Na2SO3. A acidez do vapor é conseqüência 
do CO2 liberado quando bicarbonatos e carbonatos são aquecidos a temperaturas elevadas 
no interior da caldeira. Estes CO3
-2 e HCl3
-
 decompõe-se liberando CO2 que se desprende 
com o vapor. O processo mais usado para combater a corrosão por acidez causada pelo 
CO2 se baseia nos usos de produtos voláteis, que, acompanhando o vapor e se 
condensando com ele, neutralizam a ação do CO2. Os produtos voláteis mais utilizados são 
a amônia e a ciclohexilamina, por serem menos voláteis, oferecem maior proteção onde há 
o início de condensação do vapor. Outro meio de prevenir a corrosão por CO2 é a utilização 
de uma amina formadora de película protetora, por exemplo a octadecilamina. Esta película 
protetora funciona como barreira entre o metal e o vapor ou condensado ácidos. O problema 
para o uso da amina é a insegurança devido à dificuldade de determinar as condições ideais 
para uso como: equipamento novo. 
 
6.2.6 Anti-espumante 
 
 A natureza e a quantidade de outros compostos químicos presentes na água de 
alimentação, tais como, matéria orgânica, sólidos dissolvidos, alcalinidade à hidróxidos e 
produtos usados no tratamento da água, são responsáveis pela formação de espuma na 
água de caldeira. O uso de agente Anti-espumante auxilia a reduzir o arraste pois 
regularizam a ebulição de água. Os mais empregados anti-espumantes são à base de 
silicones ou polialquileno-glicóis. 
 
6.2.7 Emulgante para óleos 
 
 A contaminação por óleos na água de alimentação deve ser eliminada 
extremamente, caso resista ao tratamento externo, pois sua presença na água da caldeira 
poderá tornar a lama aderente e de difícil circulação e remoção. Quando aderido à 
superfície, o óleo poderá carbonizar, formando uma crosta que impede a transferência de 
calor, causando o superaquecimento dos tubos. O óleo contribui também para a formação 
de espuma. Para superar os problemas causados por sua presença na água da caldeira, 
devem ser adicionados à água polímeros específicos para absorção do óleo. 
 
6.2.8 Inibidor de Corrosão (aditivo contra fragilidade cáustica) 
 
A fragilidade cáustica é causada pela ação de uma solução altamente concentrada 
de soda cáustica sobre o metal da caldeira. Para prevenção deste tipo de corrosão usa-se 
geralmente o nitrito de sódio. 
 
 
7 PREPARAÇÃO DO EQUIPAMENTO ANTES DE ENTRAR EM OPERAÇÃO 
 
A preparação do equipamento consiste geralmente em lavar a caldeira em uma 
solução alcalina a quente (100oC) durante um tempo determinado. Essa solução alcalina 
deve ter uma composição correta, permitindo rápida emulsão e remoção das impurezas, 
sem danificar o metal. 
 
8 DESCARGAS (PURGAS) EM CALDEIRA 
 
As descargas servem para manter os parâmetros padrões para água de caldeira, 
pois os precipitados formados pelo tratamento ou por transformações químicas no interior da 
caldeira devem ser expurgados para reduzir a possibilidade de incrustações, corrosão e 
arraste. O volume de descarga é calculado através dos ciclos de concentração. O valor dos 
ciclos de concentração é determinado pelo teor de cloretos de uma água, pois estes 
participam de qualquer reação na água de caldeira, ou seja, não são precipitados e nem 
transformados.Quanto maior o número de ciclos, menor a necessidade de purgas. Por isso 
a escolha da água de alimentação deve levar em conta o percentual de descarga, para 
minimizar custo de tratamento e operacional e também de combustível, além de aumentar o 
rendimento da caldeira. As descargas podem ser: intermitentes, contínuas e de nível. As 
descargas intermitentes eliminam parte da lama formada e de sólidos dissolvidos. Devem 
ser rápidos e freqüentes para se conseguir mais uniformidade na concentração da água e 
menos volume de água descarregado devido ao melhor controle. As descargas contínuas 
eliminam pouco sólido em suspensão, mas permite um excelente controle de sólidos 
dissolvidos por manter a concentração da água uniforme. Essa purga é posicionada a duas 
polegadas abaixo do nível d’água. Os diâmetros dos tubos dos volumes a descarregar 
depende das características da água. A purga pode ser feita também no fundo do tambor, o 
que torna desnecessário, neste caso, a purga intermitente. As descargas de nível são 
necessárias para manter limpos os acessórios da caldeira, especialmente no abrandamento 
por fosfato. 
 
9 ÁGUAS DE RESFRIAMENTO 
 
 Em muitos processos industriais é necessário, algumas vezes, remover-se o calor 
indesejável na operação. Geralmente, a água é usada como meio eficaz de absorver e 
afastar esse calor. (analogia com o sistema de resfriamento dos veículos automotores). 
Além de resolver problemas de superaquecimento, a água pode ser utilizada para refrigerar 
condensadores de vapor em usinas, de produtos em refinarias, para controlar reações de 
polimerização, enfim, uma multiplicidade de processos que necessitem de resfriamento. Um 
ou mais dos seguintes sistemas é usado na utilização da água como meio refrigerante: 
sistema aberto, sistema semi-aberto de recirculação e sistema fechado sem recirculação 
 
9.1 SISTEMAS DE ÁGUA DE RESFRIAMENTO 
 
9.1.1 Sistema Aberto 
 
 Aquele cuja água de resfriamento, após passar pelo trocador de calor não retorna 
mais a ele. É empregado quando existe uma disponibilidade de água, de qualidade 
satisfatória, e com uma temperatura baixa. Neste sistema, a água é bombeada de sua fonte 
para o equipamento onde exerce a troca térmica, retornando simultaneamente ao local de 
origem através de tubulações. A maior desvantagem da utilização desses sistemas é a 
impraticabilidade do tratamento químico da água para a prevenção de problemas, devido ao 
custo excessivo do tratamento. A poluição térmica, resultante da descarga de grandes 
volumes de água aquecida, está-se tornando um problema ambiental. A longo prazo, não 
deve ser considerada a instalação desse sistema quando da disponibilidade de água é 
incerta. 
 
IMPUREZAS 
 
PROBLEMAS 
 
PREVENÇÃO 
 
Sólidos Suspensos Depósitos clarificação da água 
Sais Dissolvidos 
Crostas (cristalização) nas 
superfícies de troca térmica 
Uso de polimetafosfatos 
(2 a 3ppm); 
uso de polimetaclilatos de 
sódio (3-5ppm) 
Gases Dissolvidos Corrosão Deaeração química 
 
9.1.2 Sistema Semi-Aberto: 
Este sistema é usado onde há necessidade de uma vazão de água bastante grande 
e somente uma pequena disponibilidade de água existe. Após passar pelos equipamentos 
de troca térmica, a água de resfriamento circula através de uma torre de refrigeração ou 
“spray-pond” para reduzir a sua temperatura, tornando-a adequada ao reuso. O sistema 
semi-aberto de recirculação, apesar de solucionar uma eventual falta de água, é 
dispendioso, necessitando de investimentos iniciais elevados. Por outro lado, a sua 
conceituação hidráulica permite realizar-se um tratamento de água de forma adequada. 
 
 Problemas (+ intensos que nos sistemas abertos): 
 Corrosão ; 
 Depósitos; 
 Crostas; 
 Crescimento Biológico; 
 
 Causas : Concentração contínua dos sais minerais dissolvidos; Absorção de poeira e 
gases do meio ambiente nas torres de resfriamento; Incorporação à água das torres dos 
microorganismos existentes no ar, que proliferam nestes sistemas 
 Prevenção 
a) Inibidores de Corrosão : Anódicos ( Cromatos, Nitritos, Vanadatos e Polifosfatos 
 Catódicos (Zn2+ ; Polifosfatos ; fosfonatos e ésteres de fosfatos 
 
b) Inibidores de Incrustações 
 Agentes complexantes: EDTA, NTA (ác. Nitrilo-acético) e ác. Glucônico 
 
c) Biocidas Oxidantes 
 Cloro Cl2 + H2O  HClO + HCl 
 HClO  H+ + ClO- 
 HClO Característica polar  ação sobre a membrana celular 
 
 
Formas de Cloro Residual: 
Cl2 pH ≤ 2 
HClO 4 ≤ pH ≤ 7,5 
ClO- 7,5 ≤ pH ≤ 9,5 
 
Demanda de Cloro = Dosagem – Cloro Residual Livre 
 
 
Produtos Comerciais: 
 
Cl2 gasoso liquefeito; Hipoclorito de Sódio: NaClO + H2O  HClO + NaOH Hipoclorito 
da Cálcio Ca(Cl0)2 + H2O  2HClO + Ca(OH)2 
 
 
9.1.3 Sistema Fechado 
 
 O sistema fechado encontra a sua maior aplicação em operações onde a água deve 
ser mantida a temperaturas menores ou maiores do que as conseguidas nos sistemas 
semi-abertos. A água aquecida é refrigerada num trocador de calor secundário onde o meio 
refrigerante não entra em contato com a água. O sistema fechado é empregado para 
refrigerar compressores, turbinas de gás, motores diesel e sistemas de ar condicionado. 
 
10. TRATAMENTO ESPECÍFICO PARA ÁGUAS DE: SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E 
ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRAS (RESUMO) 
 
10.1 ÁGUA DE SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO 
 
a) Clarificação, decantação e filtração - elimina parte sólida em suspensão; 
b) Cloração - diminui contaminação microbiológica; 
c) Controle de pH - evita meio fortemente ou alcalina; 
d) Purgas previamente programadas de acordo com a concentração de sais - diminuem 
processos corrosivos e incrustantes; 
 
e) Adição de inibidores de corrosão (NaNO2, polifosfatos de sódio, fosfonatos, sais solúveis 
de Zn, molibdatos e ésteres de fosfato); 
 
f) Adição de dispersantes (policrilatos, fosfonatos, polímeros não iônicos) - para impedir a 
disposição de partículas. 
 
 g) Adição de biocidas (fenóis, clorados, sais quaternários de amônia, organosulfurosos, 
compostos orgânicos de estanho) - impedem o desenvolvimento de bactérias 
formadoras de limo, algas e fungos. 
 
h) Emprego de proteção catódica, utilizando ânodos de sacrificio (Mg) - evita a corrosão. 
 
 
10.2 ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRA 
 
a) Clarificação, decantação e filtração. 
 
b) Abrandamento ou desmineralização - elimina dureza e evita inscrustações. 
 
c) Controle de pH na faixa básica - evita corrosões. 
 
d) Adição de produto para tratamento: Convencional - fosfatos e polieletrólitos; 
Complexiométrico - EDTA, NTA (nitrito tri acético), fosfatos (aminometileno fosfórico) 
e polifosfatos - forma complexa solúveis com Ca2+ e Mg2+; Dispersante fosfonatos 
com polieletrólitos. 
 
e) Eliminação do oxigênio por desaeração mecânica (uso de desaeradores) ou desaeração 
química (adição de hidrazina ou sulfito): 
N2 H4 + O2  2H2O + N2 Na2SO3 + ½ O2  Na2SO4 
 
f) Adição de aminas voláteis (morfolina, ciclohexamina) para eliminar CO2 que é corrosivo 
pois forma H2CO3; 
 
g) Descargas de fundo periódicas - para eliminar lama ou desconcentrar a água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
FRACACIO, N.; USO DA ÁGUA EM ATIVIDADES INDUSTRIAIS; Instituto de 
Biociências, Letras e Ciências Exatas – São José do Rio Preto. 
ANDRADE, A. A. de; REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA NA ETAPA DE 
BRANQUEAMENTO DE CELULOSE VIA REUTILIZAÇÃO DE EFRLUETES INDUSTRIAIS; 
Campinas, SP- 2006. 
 NETO, A. E.; ÁGUA NA INDÚSTRIA DA CANA-DE-ACÚCAR; CTC – Centro deTecnologia Canavieira; São Paulo, SP, 16 de abril de 2008  MIERZWA, J. C. & 
HESPANHOL I. 
Água na indústria: uso racional e reúso. São Paulo: Oficina de Textos. 2005. 143 p. 
VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo 
Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de 
Minas Gerais, 1996 
BUCKMAN: INTRODUÇÃO AO TRATAMENTO DE ÁGUAS INDUSTRIAIS. Por Luis 
W. B. Pace. Campinas. Buckman Laboratórios Ltda. 1997