Tratamento de Água parte 1

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1 
TECNOLOGIA DE 
TRATAMENTO DE 
 ÁGUA INDUSTRIAL 
1. Introdução 
2. Características Físico-Químicas da Água 
3. Tipos de Tratamento de Água 
4. Sistemas de Resfriamento 
5. Sistemas Geradores de Vapor 
 
2 
1. Introdução 
PLANETA ÁGUA 
 Apenas 3% da água do mundo é água doce 
 99% está retida em geleiras e calotas polares ou no solo 
 1% prontamente disponível à humanidade 
People & Planet: Mesmo esse 1% daria para sustentar 
até 3 vezes a população mundial. 
Science World: A reserva de água que temos hoje na 
Terra é a que sempre tivemos ou que sempre teremos. 
3 
Conceito de Reúso de Água 
 A disponibilidade de água doce na Terra excede, em 
muito, a demanda humana. 
 
Abundantes 
precipitações 
pluviométricas 
Semi-áridas ou 
áridas 
REGIÕES 
4 
 A sua distribuição é desigual. 
ÁSIA 
AMÉRICA DO SUL 
36% água 
60% população 
Rio Amazonas 
15% das águas fluviais 
0,4% da população 
5 
 Distribuição de Chuvas 
 Desmatamento 
 Cultivo e Pastejo 
 Excessivos 
 Regiões secas 
 Estiagens Periódicas 
Solo reflete mais 
luz solar 
Ar 
esquenta 
Nuvens se 
dispersam 
Chuvas 
diminuem 
 Ameaça a Economia/Saúde de 80 países. 
 Quase 40% dos habitantes (2 bilhões de pessoas) vivem 
sem água limpa nem saneamento básico. 
6 
INVESTIMENTOS 
Nações Ricas – Nações Pobres 
 Década de 1980: Década Internacional da Água Potável 
e do Saneamento. 
 Pleno acesso a água limpa e ao saneamento 
 U$ 134 bilhões – 1 bilhão de pessoas 
 Esgoto para mais de 750 milhões de pessoas 
PROBLEMAS 
 Crescimento Demográfico 
 Poluição: despejos industriais ≈ 450 km3 
7 
Water: The Essencial Resource – Sociedade Audubon 
“Um terço da humanidade labuta num estado perene de 
doença ou de debilidade resultante de água impura, outro 
terço é ameaçado pelo despejo na água de substâncias 
químicas cujos efeitos a longo prazo são desconhecidos”. 
OMS: 
“A cada 8 segundos uma criança é morta por uma doença 
ligada a água”. 
World Watch: 
“80% das doenças são disseminadas pelo consumo de 
água contaminada: agentes patogênicos transportados pela 
água e a poluição matam 25 milhões de pessoas por ano”. 
8 
Doenças: 
 Diarréia 
 Cólera 
 Tifo 
1993: USA - Cerca de 400.000 pessoas adoeceram em 
Milwaukee – Wiscousin. Motivo: 
 água encanada que continha um micróbio resistente ao cloro. 
9 
10 
Índia: pessoas 
reúnem-se em 
um poço em 
Natwargadh 
(Gujarat) 
11 
 Bellavista (Peru): a umidade da neblina é retida por 
árvores e redes que produzem depois litros de água. 
12 
13 
14 
 Kibera, Nairóbi no Quênia: a água é desinfetada 
pela radiacão solar. 
15 
MÉTODO SODIS 
1.Pegue uma garrafa descartada; 
2. Tire o rótulo e encha com água; 
3. Coloque a garrafa cheia em cima de uma 
placa de metal sob sol forte; 
4. Em 6 h, a radiação ultravioleta vai matar: 
vírus, bactérias, parasitas; 
5. Água apropriada para o consumo humano. 
16 
17 
Método Sodis – Cuidados Necessários 
18 
Um vendedor de água limpa 
-10 centavos de dólar por saco 
espera compradores em uma 
favela de Luanda, em Angola. 
Em 2006, o consumo de água 
contaminada na cidade resultou 
numa das piores epidemias de 
cólera na África, afetando 80 mil 
angolanos. 
19 
Os habitantes vasculham 
o que sobrou de um 
tanque enchido na noite 
anterior por um caminhão 
do governo e já esvaziado 
a um nível abaixo da 
torneira. Uma nova 
entrega só virá na semana 
seguinte. 
Rendille – Quênia. 
20 
21 
22 
 Quando servimos 1 kg de carne = 15 497 L de água. 
 Uma xícara de café = 140 L de água. 
 Uma calça jeans = 11 000 L de água. 
23 
24 
1 kg carne bovina = 15 497 L 
1 kg salsicha = 11 535 L 
25 
26 
27 
28 
29 
30 
31 
32 
33 
INDÚSTRIA 
(EMPRESA) 
MATÉRIA-PRIMA 
 ÁGUA 
  ENERGIA 
PRODUTO 
RESÍDUOS 
DIVERSOS 
CO2 + OUTROS GASES 
IMPACTOS 
Esquema de um Processo Industrial. 
34 
2. Características Físico-Químicas da Água 
 pH 
 Contaminantes 
 Cor 
 Turbidez 
 Dureza Total 
 Alcalinidade Total 
 Sulfatos 
 Sílica Solúvel 
 
 Cloretos 
 Gás Carbônico 
 Amoníaco 
 Gás Sulfídrico 
 Ferro 
 Manganês 
 Matéria em Suspensão 
 Sólidos Totais Dissolvidos 
35 
2.1 Grandezas e Unidades 
a) Solução de 1 ppm: 1 mg soluto/L solução 
b) Solução de 1 ppb: 1 µg soluto/L solução 
1 ppm = 1.000 ppb 
c) Solução a 1% do soluto = 10.000 ppm do soluto 
d) Condutividade ou condutância específica: é o 
inverso da resistência oferecida à passagem da 
corrente alternada, pelo volume de 1 cm3 dessa 
solução. 
36 
Solução de eletrólitos fracos Menos condutores de 
eletricidade 
h 
H2O 
Mais instável 
Mais estável 
Composição: cor, turbidez, sólidos em suspensão, 
 sólidos dissolvidos. 
BOMBA 
37 
2.2 Características Físico-Químicas 
a) pH: quantidade de H+ livre na água 
 Indica o caráter ácido ou alcalino de uma água. 







H
pH
1
log
 depende do sistema 
 taxa de evaporação da água 
 fator químico de corrosão 
Problemas: 
 corrosão 
 incrustação 
38 
b) Contaminantes de uma água industrial 
Meios contaminantes   Natureza do solo 
 Condições climáticas 
 Grau de poluição 
Constituintes   Sólidos dissolvidos ionizados 
 Gases dissolvidos 
 Compostos orgânicos dissolvidos 
 Matéria em suspensão 
39 
c) Cor: proveniente de material em suspensão. 
 argila 
 lama 
 óleos 
 matéria orgânica 
LABORATÓRIO FONTE 
40 
d) Turbidez: proveniente da matéria em suspensão. 
 
Problema: 
 provoca entupimentos em tubulações. 
 perda da capacidade das resinas aniônicas 
Remoção: 
 abrandamento por cal sodada 
 clarificação 
 cloração 
Fins Potáveis: 
 turbidez < 5 ppm com SiO2 sem cor 
41 
e) Dureza Total: soma das concentrações de sais de Ca e Mg 
 (carbonatos, sulfatos, cloretos) 
 Água doce: 10 – 200 ppm 
 Água salgada: até 2.500 ppm 
Problema: 
 forma incrustações em tubos trocadores de calor 
Remoção: 
 abrandamento 
 desmineralização 
 evaporação 
Fins Potáveis: < 85 ppm 
42 
f) Alcalinidade Total: hidróxido + carbonatos + bicarbonatos 
 ( ppm de CaCO3 ) 
Problemas: 
 mesmos inconvenientes que os sais de Ca e Mg. 
T alto: HCO3  CO2 : água corrosiva 
Remoção: 
 desmineralização 
 dealcalinização 
Fins Potáveis: < 250 ppm 
43 
g) Sulfatos: geralmente presentes como sulfatos de Ca, Na e Mg 
 ( expresso em ppm de SO4 ) 
Problemas: 
 incrustação 
 corrosão 
Remoção: 
 abrandamento 
 desmineralização 
Fins Potáveis: < 250 ppm 
44 
h) Sílica Solúvel: presente na forma de ácido silícico e 
 silicatos solúveis. ( ppm de SiO2 ) 
Problemas: 
 em combinação com a dureza produz incrustações 
duríssimas e de difícil remoção. 
 Tende ainda a passar para o vapor ( p  400 psi ), 
 formando depósitos duros (deficiência de troca térmica). 
Remoção: 
 desmineralização 
Fins Potáveis: sem inconvenientes. 
45 
i) Cloretos: presentes na forma de cloretos de Na, Ca e Mg. 
 ( expresso em ppm de Cl- ) 
Problema: provoca corrosão em caldeiras. 
Remoção: 
 desmineralização 
 
Fins Potáveis: < 250 ppm 
46 
j) Gás Carbônico: presente na forma de cloretos de Na, 
 Ca, Mg ( expresso em ppm de CO2 ). 
CO2 + H2O  H2CO3 
Queda 
de pH 
ácido carbônico 
Problema: 
 provoca corrosão em caldeiras (Fe e ligas de Cu) 
Remoção: 
 degaseificadores e desmineralizadores 
 Fins Potáveis: sem inconvenientes. 
47 
k) Amoníaco: pode apresentar-se dissolvido na água ou 
combinado na forma de compostos orgânicos. 
Problemas: 
 na presença de O2 dissolvido é corrosivo. 
 pode provocar incrustação. 
Remoção: 
 cloração 
 desmineralização 
Fins Potáveis: indesejável ( contaminação microbiológica). 
48 
l) Gás Sulfídrico: forma livre de H2S 
Problemas: 
 corrosivo ao Fe 
 corrosivo à ligas de Cu 
Remoção: 
 desmineralização 
 degaseificadores 
Fins Potáveis: sua presença não é admissível. 
49 
m) Ferro: presente na forma de bicarbonatos 
 ( expresso em ppm de Fe ) 
Problemas: 
 Forma depósitos sobre superfícies, provocando 
 rupturas ou causando bloqueamento. 
 Deterioração de certos tipos de resinas. 
Remoção: 
 aeração 
 cloração 
 desmineralização 
 abrandamento com cal sodada 
Fins Potáveis: < 0,30 ppm 
50 
n) Manganês: presente como bicarbonatos 
Problemas: 
 os mesmos que o Fe. 
Remoção: 
 abrandamento por cal sodada 
 desmineralização 
Fins Potáveis: < 0,05 ppm 
51 
o) Matéria em Suspensão: avaliada pela turbidez e cor 
Problemas: 
 perda da capacidade das resinas aniônicas 
 corrosão 
 
Remoção: 
 abrandameno por cal sodada 
 clarificação 
Fins Potáveis: Turbidez < 5 ppm com SiO2 e sem cor 
52 
p) Sólidos Totais Dissolvidos: somatório de todos os 
 íons solúveis. 
 Avaliar a viabilidade da produção de vapor 
Problemas: 
 determina as razões de descarga em 
 caldeiras ou evaporadores. 
 
Fins Potáveis: < 550 ppm 
53 
2.3 Corrosão 
1 – Fatores Químicos  pertinentes a água. 
2 – Fatores Físicos  caminhos (processos) pelos 
 quais a água passa. 
Definição: 
 Deterioração do metal por ação da água. 
54 Processos de Corrosão Metálica 
55 
Taxa de Corrosão x pH 
Metais Nobres 
Taxa 
pH 
Ácidos Anfóteros 
(Al, Zn) 
Taxa 
pH 
56 
1 – Fatores Químicos: 
 pH 
 sólidos em suspensão 
 gases dissolvidos (CO2, O2, NH4 ) 
 sais dissolvidos (cloretos, sulfatos) 
57 
2 – Fatores Físicos: 
 Temperatura: a viscosidade diminui com o 
aumento da temperatura, provocando aumento da 
difusão das moléculas de O2. 
Ex.: Problema típico de Trocadores de Calor 
ÓLEO 
290 oC 
H2O 
25 oC 
O2 
• Sequestrar o O2 
• Controle do filme protetivo 
58 
 Velocidade: 
 Fluxo laminar ou turbulento 

vd
Re
Re = 2100 LAMINAR TURBULENTO 
Fluido desliza em camadas 
suaves, sem provocar 
atrito nas paredes do tubo 
Os sólidos totais se atritam 
na superfície do tubo, 
causando área anódica 
59 Sistema de aspersão jato-placa 
BICO EJETOR 
PLACA ASPERSORA 
60 
Re = 1100 Re = 3300 Re = 5600 
61 
Re=12000 
62 
 Transmissão de Calor: 
Variação brusca de T nas 
superfícies do metal 
63 
 Solda: Metalurgia 
Se esse cordão de solda não for 
compatível, pode haver corrosão. 
Monitoramento da 
Corrosão em tubos 
64 
 Ferro: encontrado na forma de bicarbonato ferroso 
4Fe(HCO3)2 + O2 + H2O  4Fe(OH)3 + 8CO2 
4Fe(OH)3  2Fe2O3 + 6H2O 
Na presença elevada de O2 ocorre destruição do 
filme protetor e produção de hematita: 
Feo + O2 + H2O  Fe2O3 (hematita) 
Feo + H2O  Fe3O4 (magnetita) 
 O tratamento deve inibir a ação do O2 no filme protetor (Fe3O4). 
 É impossível evitar o contato com o O2, mas é possível 
sequestrá-lo com uso de agentes químicos. 
65 
3. Tipos de Tratamento de Água 
 Interno  processos limitados basicamente a aditivos 
químicos utilizados para alterar a qualidade da água no 
ponto de utilização ou dentro do processo. 
 Externo  processos utilizados para alterar a qualidade 
da água antes do ponto de utilização (ETA) 
Água 
Captada 
ETA 
Características 
desejadas pela 
indústria 
Variedade de Processos 
Processos 
Externos 
Efluente a ser tratrado 
Agem no sentido de concentrar 
um contaminante em particular 
66 
3.1 Tratamento Externo 
 Clarificação 
 Abrandamento 
 Desmineralização 
3.1.1 Clarificação 
Processo para remoção de sólidos em suspensão, 
sólidos finos e outros materiais coloidais. 
Etapas: 
Coagulação Floculação Sedimentação Filtração 
67 
a) Coagulação: exige a adição – mistura rápida – de um 
produto químico (coagulante). 
Reação 
Química 
Neutraliza 
Cargas 
Coloidais 
Formação 
de Flocos 
 Sulfato de Alumínio 
 Cloreto Férrico 
 Sulfato Férrico e Ferroso 
 Polieletrólitos 
Coagulante Natural: Mg  flocula com ajuste de pH 
Auxiliares: produtos alcalinos. 
 Bentonita: silicato de alumínio hidratado que fica 
suspenso na água na forma de colóides – dispensa 
ajuste de pH. 
 Silicato de sódio: acelera a formação de flocos. 
68 
b) Floculação: consiste na reunião de vários flocos 
pequenos, mediante agitação suave, os quais formam 
partículas maiores (  sed). 
c) Sedimentação: processo de decantação dos flocos. 
69 
DIMENSIONAMENTO DE CLARIFICADORES 
• Um ensaio experimental de sedimentação é 
realizado com uma amostra da suspensão a ser 
clarificada e o resultado é a curva de sedimentação 
Classificação espontânea de partículas 
Cada partícula vai decantando com 
 velocidade proporcional ao tamanho 
• O projeto do sedimentador consiste no cálculo 
da área S 
u
Q
S A
70 
Z0 
Zf 
Z 
t tf 
Z: altura da interface sólido-suspensão no instante t 
Z0: altura inicial da suspensão 
f
f
t
ZZ
u


0velocidade 
71 
d) Filtração: consiste na passagem de água por filtros para 
remoção de sólidos suspensos. 
d.1) Filtros por gravidade: tanque de concreto ou aço, no 
fundo do qual há camadas de pedras sobrepostas por 
espessa camada de areia. 
d.2) Filtros sob pressão: cilindro de aço com sucessivas 
camadas de pequenas pedras e uma camada de areia. A 
água flui recalcada por bombas. 
72 
OBS.: O sucesso do processo depende dos produtos 
químicos em dosagens adequadas e no ponto correto do 
sistema. 
Aditivos 
Químicos 
 Coagulante 
 Ajuste de pH 
 Auxiliar de 
Coagulação 
Coagulante: 
a) Alúmem [Al2(SO4)3.18H2O]  5,5  pH  11 
b) Sulfato férrico ou ferroso  8  pH  11 
Cloração: 
 destrói microorganismos que inibem formação dos flocos. 
 oxida a matéria orgânica. 
73 
3.1.2 Abrandamento 
Consiste num processo de remoção total ou parcial de 
Ca e Mg presente na água, na forma de bicarbonatos, 
sulfatos e cloretos. 
Processos: 
a) Processo de cal sodada a frio ou a quente: 
 Usado para abrandar águas de dureza muito alta. 
Injeta-se solução de CaO (cal) + Na2CO3 (soda) 
na água. 
74 
Reações: 
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 + 2H2O 
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2  Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O 
CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O 
Barrilha: Na2CO3 
CaSO4 + Na2CO3  CaCO3 + Na2SO4 
MgSO4 + Na2CO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4 
Uso de coagulantes  aumenta SED 
Ex.: aluminato de sódio,sulfato de alumínio, silicato de sódio 
75 
b) Processo de cal sodada a quente 
 com fosfatos trissódicos: 
  Usado para reduzir a dureza final da água 
para cerca de 1 ppm. 
Adiciona uma quantidade de fosfato um pouco maior 
do que a dureza de Ca e soda cáustica suficiente para 
ajustar o pH para a faixa: 10,5 – 11,0. 
Reações: 
3CaCO3 + 2Na3PO4  Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 
MgCO3 + 2NaOH  Mg(OH)2 + Na2CO3 
76 
c) Abrandamento por troca de cátions: 
Consiste em passar a água por um leito de resinas 
trocadoras de cátions na forma de sódio. 
Ca e Mg são presos pela resina e o 
sódio é liberado. 
Zeólitos  minerais naturais com a propriedade de trocar 
cátions: retém Ca e Mg e desprendem Na. 
OBS.: para remover a dureza e a alcalinidade devido a 
bicarbonato de sódio, usam-se resinas catiônicas 
fracamente ácidas. 
2NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O 
77 
 Regeneração das Resinas: 
 Consiste em se introduzir uma solução de 10% de 
NaCl na resina, deslocando o Ca e Mg. 
RCa 
RMg 
+ 2NaCl  RNa2 + 
CaCl2 
MgCl2 
Reação: 1,2 kg Na/kg dureza removida 
 lavagem 
da resina 
Coagulante Natural 
 Mg – requer ajuste de pH 
Auxiliares: 
 CaO 
 Na2CO3 
 NaOH 
Usados quando a 
água tem uma 
alcalinidade baixa 
78 
1. Solução de 0,5 kg de metafosfato de sódio suficiente 
para embeber toda resina / 24 h 
2. Lavagem com água comum/1h 
3. Regeneração com solução de NaCl 
3.1.3 Desmineralização 
 Processo de remoção praticamente total dos íons presentes 
em uma água, através de resinas catiônicas e aniônicas. 
Consiste na passagem da água por colunas de 
resinas catiônicas na forma de H+ e aniônicas na 
forma de OH-. 
79 
Cloração da água 
 Objetivos: 
 esterilizar e torná-la potável 
 coagulação: destrói microrganismos 
 oxidar a matéria orgânica 
Tipo: adição de cloro gasoso ou hipoclorito de sódio 
 Reação com água: 
Cl2 + H2O  HClO + HCl 
HClO  H+ + ClO- 
Demanda de cloro  quantidade consumida com 
toda matéria oxidável presente. 
Amônia: cloração 
residual combinada 
HClO + NH3  NH2Cl + H2O 
80 
4. Sistemas de Refrigeração 
Processos de 
Refrigeração 
 Condensar o vapor 
 Resfriar equipamentos 
 Resfriar produtos 
4.1 Classificação 
 Sistemas abertos 
 Sistemas semi-fechado 
 Sistema fechado 
81 
4.1.1 Sistema Aberto 
 A água passa uma única vez através do equipamento de 
troca térmica e a seguir é descartada. 
Entrada 
de água 
EQUIPAMENTO 
Saída 
de água 
82 
4.1.2 Sistema Semi-Fechado 
 A água é resfriada na Torre por evaporação. Há 
reaproveitamento da água. 
EQUIPAMENTO 
Água Fria 
Água Quente 
TORRE 
83 
AR FRIO 
AR QUENTE 
F frio 
F quente 
H2O fria 
H2O quente 
SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO TÍPICO 
FLUIDO REFRIGERANTE 
TORRE DE 
REFRIGERAÇÃO 
84 
4.1.3 Sistema Fechado 
 Não há contato da água com o ambiente. Usado 
quando se requer temperaturas menores que o semi-
fechado. 
Equipamentos: 
 Condensadores 
 Circuito de água gelada 
85 
4.2 Equipamentos 
Torre de Resfriamento 
86 
87 
4.2.1 Torres de Resfriamento 
a) Funcionamento 
 A água é resfriada na torre por evaporação 
 A força-motriz desse fenômeno é a diferença entre T 
da água quente que chega à torre e a T bulbo úmido de 
ar circundante. 
b) Tipos 
 Torres de Tiragem Mecânica 
Ar é introduzido 
Tiragem 
Forçada 
ou 
Induzida 
88 
Tiragem Forçada: utilizam um ventilador situado na 
base ou nos lados da torre, para forçar o ar a entrar 
horizontalmente e depois subir para encontrar as 
gotículas descendentes de água. 
 Tiragem Induzida: puxam o ar para dentro da torre por 
meio de um exaustor no seu topo. 
Escoamento: 
a) Contracorrente: utiliza venezianas de entrada de ar 
na base da torre para puxar o ar para dentro e para 
cima através da torre, onde ele entra em contato com 
a água descendente. 
b) Fluxo Cruzado: as venezianas são colocadas ao 
longo das paredes da torre. O ar é introduzido 
perpendicularmente à água que cai. 
89 
Material: 
 Madeira 
 Plástico 
 Concreto 
 Metal 
Enchimento: Chapa de celulose com plástico 
90 
 Torres de Tiragem Natural: 
 Torres Hiperbólicas: são unidades de tiragem natural 
de concreto, às vezes de dezenas de metros de altura e 
de igual largura na base (bacia) – uma forma que concilia 
fluxo ideal de ar e estabilidade estrutural. 
91 
c) Processo de Refrigeração 
 A queda de temperatura ocorre quando a água 
atinge o enchimento e se forma um filme de água 
através do mesmo. 
 A medida que a água cede calor para o ar, este se 
aquece e aumenta a sua capacidade de reter mais 
vapor de água. 
 Para cada 1 oC de queda de T da água na torre, há 
uma perda por evaporação ≈ 0,2% da vazão de 
recirculação. 
92 
Ex.: Uma torre de refrigeração com uma vazão de 
recirculação de 400 m3/min e uma T = 14 oC perde por 
evaporação cerca de 2,5% ou 10 m3/min. 
 A medida que a evaporação continua, a concentração de 
STD aumenta. 
 A retirada do excesso de STD é feita por drenos ou 
purgas. 
 Perdas por arraste são perdas de gotículas carregadas 
pelo ventilador. 
 Perdas: evaporação, arraste mecânico, vazamentos, 
drenos abertos, purgas. 
PURGA CICLOS DE 
CONCENTRAÇÃO 
STD refrigeração 
STD reposição 
93 
4.2.2 Sistemas Fechados 
Definição: Aquele que não emprega evaporação aberta 
para refrigeração e apresenta perda de água inferior a 5% 
da taxa de circulação. 
• um sistema completamente selado para água recirculante 
• resfriador ou trocador de calor 
 São construídos com vários metais, o que 
acarreta corrosão galvânica, além da causada pela 
presença de gases dissolvidos. 
94 
a) Problemas: 
 Corrosão nos metais dos trocadores de calor. 
 Deposição em tubos (incrustação) – origina corrosão 
pela formação de células de aeração e concentração 
diferencial. 
Necessita inibidor de corrosão e inibidor de incrustação. 
Objetivo do 
Tratamento 
1. Minimizar a corrosão e incrustação 
2. Prevenir as perdas do metal 
3. Prevenir a formação de subprodutos 
de corrosão 
95 
b) Inibidor de Incrustação: 
Polifosfatos como o calgon (metafosfato de sódio) 
Evitam a precipitação do carbonato de cálcio 
• Quando usar? 
 Se houver 10 ppm de dureza de Ca e certa 
concentração de O2 dissolvido. 
Inibidores: 
 floculantes 
 dispersantes 
 quelatos 
 fosforatos 
96 
Atuação: Forma um filme protetor sobre o metal. 
Desvantagem: 
 Se convertem em ortofosfato pela ação do calor 
ou em meios aquosos de baixos pH, que são 
insolúveis e formam “pits”. 
 Floculantes – polímeros catiônicos naturais ou sintéticos. 
 Dispersantes – polímeros aniônicos naturais ou sintéticos 
(p-viniltolueno, ácido sulfônico, carboximetilcelulose) 
 Quelatos – são compostos orgânicos naturais ou sintéticos 
que formam complexos solúveis com Ca, Mg e Fe. 
 Fosforatos – inibem incrustações em sistemas de águas 
de refrigeração. 
97 
c) Inibidores de Corrosão: 
 Sais de zinco e polifosfatos 
Reação Anódica: Feo  Fe++ + 2e- 
 íons + OH-  óxidos 
Fosfatos  inibidores anódicos: Fe3O4 (passivador) 
Outros: nitritos, molibidatos 
Reação Catódica: O2 +2H2O + 4e
-  4OH- 
 (aumento de pH) 
Nitritos: a proteção se dá pela formação de óxidos 
98 
Índice de Langelier: (pH real – pH saturação) 
 Usado para prever se uma água apresentatendência para 
depositar CaCO3. 
IL  0  tendência para precipitar CaCO3 
IL < 0  água com caráter corrosivo 
IL = 0  CaCO3 não tem tendência nem para 
precipitar nem para dissolver. 
99 
Controle Microbiológico 
Microrganismos: 
Algas Verde: se deposita na bacia da torre 
Azul Esverdeada 
Diatomáceas (duras): retém íons de sílica 
Fungos 
Mofos 
Leveduras 
 Sistemas 
de Madeira 
Bactérias Redutoras de Sulfato 
Oxidantes: enxofre 
100 
Microrganismos:  Benéficos 
 Patogênicos 
 A influência depende da natureza do microrganismo e do 
processo industrial. 
 Quantidade 
 Resíduos Metabólitos 
 Formação de Depósitos 
Crescimento 
ilimitado 
101 
 Torres de 
Resfriamento 
Ambiente favorável 
ao crescimento de 
microrganismos 
 Temperatura 
 pH 
 Matéria Orgânica 
 Sais Inorgânicos 
 Luz Solar 
Problema: 
 As folhas que caem produzem nutrientes para o 
surgimento de algas verdes. 
102 
 Monera: bactérias e algas verde-azuladas 
 Protista: outras algas, fungos, limos e protozoários 
Fungos 
Algas 
Bactérias 
Corrosão 
Incrustação 
 Uso de Biocidas 
 Cloro 
 Hipoclorito de Sódio 
 Sulfato de Cobre 
 Sais de Amônio Quaternário 
 Compostos Organossulfurosos 
Dosagem 
de choque 
103 
Requisitos de um Inibidor de Corrosão: 
1. Deve ser compatível com os metais 
2. Não deve ser poluente 
3. Deve ser estável 
4. Não deve ser susceptível à formação de resíduos 
Inibidores de Corrosão 
 Catódicos: 
 Polifosfatos 
 Fosfonatos (zinco) 
 Polímeros 
 Anódicos: 
 Cromatos 
 Molibdatos 
 Silicatos 
 Nitritos 
104 
Ar Condicionado 
CHILLER – Conjunto de equipamentos para produzir água 
gelada. 
 Compressor  Condensador 
 Resfriador  Válvulas de Expansão 
FAN COIL 
 Duto de Ar Condicionado 
 + 
 Serpentina Contendo Água Gelada 
105 
5. Sistemas Geradores de Vapor 
5.1 Definição 
 Conjunto de equipamentos destinados a produzir vapor 
de água em pressões maiores que 1 atm. 
106 
5.2.b) Quanto à Circulação 
 Aquatubulares  a água circula internamente aos tubos 
(usados a grandes produções de vapor e alta P). 
 Fogotubulares  os gases quentes passam por dentro 
dos tubos. 
5.2 Classificação 
 
5.2.a) Quanto à pressão 
 
Baixa P: 7,0 - 28,0 kgf/cm2 
 
Média P: 28,0 – 57,0 kgf/cm2 
 
Alta P: 57,0 – 212,0 kgf/cm2 
 
107 
5.3) Definições 
 Válvulas de segurança: dispositivos destinados a 
descarregar para a atmosfera, parte do vapor quando P 
maior que limites. 
 Válvula de vapor: destinada para a saída do vapor para 
processo. 
 Boca de inspeção: superior, lateral, inferior. 
 Bomba de água: utilizada para reposição do volume de 
água. 
 Coluna de nível: controla o nível de água na caldeira. 
 Válvula de fundo: reduzir STD por descarga. 
108 
CONTAMINANTES SÓLIDOS 
Causam problemas quando 
chegam na caldeira 
CONTAMINANTES GASOSOS 
CO2 + O2 + NH3 
Causam problemas no ciclo 
da água de alimentação 
109 
Caldeiras 
 É constituída de vasos fechados – submetidos à pressão – 
contendo água que se transforma em vapor. 
CALDEIRA 
Água 
líquida 
vapor 
queima 
Reação de combustão 
C + O2  CO2 + H2O 
110 
 Finalidade: Gerar vapor 
Usos do vapor na Indústria: 
 Turbinas das moendas 
 Turbo gerador de energia elétrica 
 Turbo bombas para recalque de água 
 Ventiladores 
 Exaustores 
 Aquecimento da matéria-prima 
111 
Principais Combustíveis: 
 Bagaço de cana 
 Lenha 
 Carvão 
Sólido 
 Álcool 
 Óleo 
Líquido 
 Gás 
Gasoso 
112 
Fatores que influenciam a combustão: 
 O tamanho das partículas do combustível 
 A umidade do combustível 
 Quantidade de Ar 
 Quantidade de combustível 
 Temperatura do Ar 
 Relação Ar/Combustível 
AR 
O2 ...... = 21% 
N2 ...... = 79% 
113 
Equipamentos da Caldeira 
 Tubulão de Água 
 É o elemento de ligação dos tubos para possibilitar 
a circulação de água na caldeira. 
 Função: acumular lama formada pela reação dos 
produtos químicos com a água da caldeira. 
114 
 Tubulão de Vapor 
 É um corpo cilíndrico contendo em seu interior 
água e vapor formado pela troca térmica entre os 
gases da combustão e a água em circulação na 
caldeira. 
Componentes: 
• Conexões para visores de nível 
• Válvulas de segurança 
• Instrumentos de indicação e controle 
• Tubos de ligação com superaquecedores de vapor 
115 
 Tubos de Alimentação de Água 
 É distribuída no tubulão através de furos 
dispostos em toda a extensão do tubulão. 
116 
117 
 Tubos de Purga Contínua 
Coleta de água 
• sólidos 
• fosfatos 
• dispersantes 
• pH 
• sulfito 
• alcalinidade 
• sílica 
118 
 Separadores de Vapor 
 Consiste em chicanas e filtros que destinam-se a 
reter água do vapor, de maneira que esse entre 
seco no superaquecedor. 
 Tubos de Circulação 
 São tubos traseiros do feixe tubular que 
conduzem a água do tubulão de vapor para o 
tubulão de água. 
119 
 Tubos Geradores 
 São tubos dianteiros do feixe tubular que 
conduzem a mistura de água e vapor saturado para 
o tubulão de vapor. 
 Superaquecedor 
 Equipamento destinado a aumentar a temperatura 
de vapor saturado que sai da tubulação de vapor, 
tornando este mais seco sem aumentar sua 
pressão. 
 É constituído de tubos em forma de serpentina 
onde o vapor circula internamente e os gases 
externamente. 
120 
 Conjunto de Alimentação do Bagaço 
121 
 Válvula de Controle 
 Apresenta funcionamento automático e comando 
por instrumentos. 
 Sopradores de Fuligem 
 Tem por objetivos a remoção de resíduos 
sólidos resultantes da combustão que aderem na 
parte externa da tubulação do feixe tubular. 
 Ventilador de Ar Forçado 
 Sua finalidade é aspirar o ar ambiente e 
insuflá-lo para dentro da fornalha, onde a 
combustão se realiza. 
122 
 Ventilador de Tiragem Induzida 
 Sua função é retirar da caldeira todo o gás 
formado pela combustão. 
 Exaustores 
 São usados para retirar os gases formados pela 
combustão. 
 Pré-Aquecedores de Ar 
 São destinados a fazer o aquecimento do ar de 
combustão – troca térmica entre o gás (dentro 
dos tubos) e o ar (fora dos tubos). 
123 
 Indicadores de Nível 
 Sua principal finalidade é permitir ao operador 
verificar o nível de água no tubulão de vapor – 
segurança da operação com caldeiras. 
 Chaminé 
 Tem por objetivo conduzir para a atmosfera os 
gases formados na combustão. 
 Economizador 
 Equipamento que aquece a água de 
alimentação aproveitando parte do calor dos 
gases resultantes da combustão – reduz o 
consumo de combustível. 
124 
5.4) Problemas: 
a) Incrustação: formação de depósitos aderentes aos 
tubos e estruturas metálicas da caldeira. 
 Saturação e Precipitação dos 
 Sais Dissolvidos da Água 
 Reduzem diretamente a transferência de calor 
 Aumentam o consumo de combustível 
125 
Efeitos: 
 Trinca na Tubulação 
 Aumento da Carga Térmica 
 Aumento do Consumo de Combustível 
1 mm de incrustação perde 15% de combustível 
126 
b) Corrosão: provoca danos no ponto de ataque e 
contaminação de óxidos metálicos. 
Causas: 
 Defeitos do metal 
 Presença de O2 dissolvido 
 Excesso de Cloretos 
 Sólidos em Suspensão 
 Excesso de Hidróxido de Sódio 
127 
Tubulações Industriais.128 
Trocador de calor tipo placas. 
129 
4USINA DE 
AÇÚCAR E 
ÁLCOOL 
130 
131 
c) Arraste: 
 Transporte de água com suas impurezas para o vapor. 
Causas: 
 Mecânicas: nível alto de água. 
 Químicas: excesso de STD ou alcalinidade total. 
Efeitos: 
 Desconcentra o produto de tratamento 
 Contamina o processo 
 Causa a corrosão 
132 
5.5) Tratamentos: 
a) Combate ao Oxigênio Dissolvido 
(Sulfito de Sódio) Na2SO3 + ½ O2  Na2SO4 
(Hidrazina) N2H4 + O2  2H2O + N2 
b) Combate ao Gás Carbônico 
CO2 baixa o pH 
da solução 
Processo de corrosão é 
governado pelo pH do meio, 
sendo necessário neutralizar 
o CO2. 
133 
Aumento de pH 
Menor tendência de Fe++ e 
Cu+ entrarem em solução 
 O que fazer? 
 Usar um produto volátil e que dê proteção a todo o 
ciclo de água e vapor. 
Aminas: derivados da amônia 
Morfolina: C4H9NO + CO2 + H2O  C4H10NOHCO3 
Cicloexilamina: C6H11NH2 + CO2 + H2O  C6H11NH3HCO3 
134 
c) Realização de Descargas: 
 eliminação periódica de uma parte de água concentrada. 
Descarga de Fundo: desconcentra sais e lama do fundo. 
Descarga de Nível: fator de segurança. 
135 
FIM