Processos de Oxidação e Desinfecção de Água

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Obs: MOO=microorganismos e MO=matéria orgânica
PROCESSOS OXIDATIVOS
Objetivo: transformar MO em CO2, ou seja, em compostos com < agressividade e + estáveis; sem gerar resíduos.
° São eficientes na entrada de e na transformação de MO;
° São processos complementares à SEPARAÇÃO!
° Antigamente o método + usado era add Cl2, mas atualmente buscam-se outros métodos, pois este está associado a formação de trihalometanos (thm), que são cancerígenos.
° Ordem de crescente de potencial de oxidação: Cl2, HClO, peróxido de H, O3. Quanto > o potencial de oxidação, > o poder relativo de oxiação.
-Desvantagem do O3: ele não é seletivo, atacando todas células, e é mto caro.
-Cl2: seu uso mantém resíduo de Cl2 na água, mantendo os níveis de MOO ↓ na água.
-Cl2 e hipoclorito (forma+ reativa do Cl2, trabalha em faixa de pH > e + perto da neutralidade): são seletivos, atacam de dentro para fora, ou seja, tem ↑capacidade de passar pela membrana celular para depois atacar a célula.
Proc. Oxid. Avançados: funções são oxidar compostos orgânicos complexos a moléculas simples ou até mesmo mineralizá-las e é baseado na formação de OH-, que é ↑ oxidante e não seletivo.
*Processo de Fotocatálise: com a presença de luz, os fótons em contato com a água transformam a água em OH-, gerando e- que serão utilizados para oxidar a MO. Pode produzir intermediários muito tóxicos (radicais livres instáveis) e por isso requer projeto de processo adequado. É classificado em:
HOMOGÊNEOS – com irradiação:
O3/H2O2/UV - O3/UV - H2O2/UV
HOMOGÊNEOS – sem irradiação:
O3/H2O2 - Fe(II)/H2O2
¨Processo Fenton: Fe2++H2O2→Fe3++2HO-. Não precisa de reator que deixa passar luz (translúcido); é sem radiação; destrói: clorofenóis, álcoois, aromáticos, corantes...
¨Processo Fotofenton: Fe2+→oxida→Fe3+. Com radiação; a H2O2 gera OH-; usa-se Fe, pois é menos prejudicial.
¨Ozonização: é + rápida; o radical OH- deve ser todo consumido para não oxidar a MO do nosso corpo (vitaminas, proteínas...)
HETEROGÊNEOS – com irradiação:
Fe(II)/H2O2/UV – semic./UV – semic./H2O/UV
¨Fotocatálise: (formado pelos 2 últimos). Princípio: ativação de um semicondutor por luz solar ou artificial. São + rápidos.
Semicondutores (caracterizado por bandas de valências BV e de condução BC): Sulfeto de Cádmio, óxido de Zinco, Trióxido de Ferro... e Dióxido de Titânio (TiO2)→ não tóxico, fotoestável (e- passam de uma banda para outra sem afetar o composto), estável quimicamente, área superficial grande, tamanho de partícula perto de 100nm. Quebra da tensão superficial da água, propiciando > A superficial. As formas alotrópicas permitem aplicar em ≠s superfícies. Forma imobilizada: placas de vidro e esferas de sílica.
¨Fotocatálise heterogênea por TiO2: Vantagens e Desvantagens em relação ao proc. Fenton:
Vant: além de oxidar contaminantes orgânicos podem ser oxidados para compostos inorgânicos como HCN e H2S; são utilizados em fase gasosa; atividade bactericida; reduzir metais para estados de oxidação menos tóxicos. Desvant: absorve apenas até 5% do espectro solar, enquanto o fenton absorve até 18%.
ÁGUAS PARA ABASTECIMENTO
° Padrão de potabilidade dado pela ANVISA.
° Cada vez mais raras as fontes e legislação + rigorosa.
° Água ultra pura: gradeamento → caixa de areia → coagulação ou filtração → filtração → processos de oxidação (convencionais, membranas, adsorventes..) → Processos de desinfecção. Para perder peso, bebe-se esta água, pois elimina os sais do corpo humano.
PROCESSOS DE DESINFECÇÃO: tem 3 objetivos (1) eliminar os MOO da água; (2) eliminar as toxinas da água e (3) garantir que a água chegue às residências com padrão de potabilidade adequado (sem MOO, sem toxinas e sem agentes de oxidação).
Desinfecção: processo em que se usa um agente químico ou não químico, com objetivo de eliminar MOO patogênicos (vírus, bactérias e cistos de amebas), incluindo bactérias, protozoários e vírus, além de algas. É um processo seletivo (não destrói todas as formas vivas e também não elimina todos os organismos patogênicos). A destruição completa das formas vivas é denominada esterilização. É um dos + importantes processos de tratamento de água.
° Os desinfetantes devem ter as seguintes características: (a) destruir os organismos patogênicos; (b) não devem ser tóxicos e não devem causar cheiro e gosto; (c) devem ser disponíveis a R$ razoável e oferecer condições seguras de transporte, armazenamento, manuseio e aplicação; (d) devem ter a sua [ ] na água determinada de forma rápida; (e) devem produzir residuais persistentes.
° Agentes físicos: aplicação direta sob a forma de calor, luz..
° Agentes químicos: substâncias químicas que atuam sobre os MOO. Compreendem: Cl, Br, I, O3, KMnO4, H2O2, íons metálicos... Na desinfecção são usados Cl2, O3, luz ultravioleta e íons de prata em ordem de frequência.
° Ação dos desinfetantes: destruição ou inativação de enzimas que são essenciais ao metabolismo celular das bactérias. As enzimas estão no interior das células, portanto os desinfetantes devem ter a capacidade de penetrar na membrana celular e produzir reações com essas enzimas.
° A eficiência da desinfecção depende de: natureza e [ ] do desinfetante e dos organismos a serem destruídos, tempo de contato, características físico-químicas da água, T da água, pH e agitação.
° Dentre os principais desinfetantes usados destaca-se o CLORO. Atualmente há interesse em buscar outros desinfetantes, pois o Cl forma trihalometanos (combinação de Cl com compostos gerados pela degradação de MOO), que é cancerígeno.
CLORAÇÃO: Objetivos: desinfecção + controle de odor e sabor + prevenção do crescimento de algas + manter filtros isentos de limo e bactérias (+benefícios colaterais peça presença de Fe, Mg..). Altas garantias dos 3 objetivos, processo oxidativo + seletivo.
Cl: poderoso agente oxidante, ↑ poder de penetrar nas células e se combinar com células vitais provocando a morte de MOO, na água o Cl age como desinfetante (+eficiente em pH↓) e como oxidante.
° O Cl entra em equilíbrio formando hipoclorito (que entra nos MOO oxidando de dentro para fora): Cl2+H20=HClO-+H++Cl-Problema: nem todo Cl é utilizado para a oxidação dos MOO, e este excesso de Cl está associado à formação de cloroamina.
Cloroaminação: consiste em aplicar o Cl à água que contenha amônia, ocorre a formação de cloraminas (mono e dicloraminas), cujas [ ] relativas dependem do pH da água. Aplicação de amônia na proporção de 1 para 3 de Cl.
Vantagens: + estáveis, duram + tempo, não são consumidas na oxidação como o Cl, não dão gosto (mas cheiro sim), melhor defesa contra ovos e larvas de parasitas.
Desvantagens: poder desinfetante + fraco do que o ácido hipocloroso; para ficarem estáveis precisam de excesso de amônia, que pode posteriormente servir de nutriente para o desenvolvimento de bactérias; capacidade limitada para controlar crescimentos de algas ou matar patogênicos; apesar de não ser prejudicial, o mal odor causa imagem negativa ao consumidor.
Cloração Breakpoint: dosagem de Cl2 para a qual deveria ocorrer a oxidação total da amônia, pois a partir daí, com o ↑ da dosagem de Cl2 aplicado, há ↑ de Cl2 residual. Com o ↑ contínuo de Cl2 aplicado as cloroaminas são oxidadas e destruídas. NH3+Cl2→N2+Cl-. O ponto com teor mínimo de Cl residual (Breakpoint) é atingido quando há destruição total das cloroaminas. A ≠ entre o Cl residual e adicionado é chamada de demanda de Cl2.
Antes do Breakpoint: ↓ aumento do Cl residual, pois todo Cl está indo para a conversão de NH3 em cloroamina. Depois do Breajpoint: a partir daqui, qualquer add de Cl, ele vai para o residual, pois toda NH3 já foi eliminada e transformada em N2.
OZÔNIO: serve para os 2 primeiros objetivos; potencial de oxidação é 50% +forte que o Cl; ultimamente está muito atrativo, pois ar + campoelétrico=O3; é super caro, mas pela cinética do processo vale a pena, pois é muito rápido; usado para áreas reduzidas como shoppings, fábricas... Está sento usado para outras finalidades além de desinfecção, como oxidação de MO e inorgânicas, auxiliana remoção de turbidez e cor e nos filtros de processos aeróbios. O3 é muito instável, pouco solúvel em água, muito volátil, rápida decomposição.
Benefícios por seu uso: oxidação de metais e MO; ↓ na dosagem de coagulantes e de Cl na pós-cloração; remoção de compostos que causam sabor e odor; ↓ na [ ] dos precursores de trihalometanos; destruição das algas; ↑ de tempo de carreira de filtros.
Desvantagem: não tem ação residual e o gasto com E é muito > que os gastos com o Cl.
FLUORETAÇÃO: consiste na add de um composto fluoretado às águas de abastecimento. Fl é o + ativo dos elementos químicos; usado na água em sua forma elementar.
° Benefício: desfavorece o surgimento de cáries dentárias.
° Malefício: aparecimento de manchas nos dentes.
Importância em manter a [ ] entre 0,7 < Fl < 1,2mg/L.
RESFRIAMENTO E REFRIGERAÇÃO
 A água apresenta um calor especifico elevado, tornando-se própria para as operações de resfriamento. Resfriamento indica uma redução de temperatura, em qualquer intervalo; Refrigeração indica, especificamente, a redução de temperatura a valores abaixo de 0°C. Sistemas abertos de resfriamento: É empregado quando existe grande disponibilidade de água, com qualidade e temperatura satisfatórias para as necessidades do processo. A água é captada de sua fonte, circula pelo processo de resfriamento e é descartada ao final com uma temperatura mais elevada. Não há como proceder um tratamento químico conveniente, pois volumes muito altos estão envolvidos. O processo gera poluição térmica, podendo comprometer a qualidade do curso onde a água é despejada. Esse sistema é empregado próximos a fontes abundantes e/ou pouco onerosas de água. Sistemas semi-abertos de resfriamento: Utilizado qndo existe demanda elevada e disponibilidade limitada de água. Depois de passar pelos equipamentos de troca térmica que devem ser resfriados, a água aquecida circula por uma instalação de resfriamento(torre, lagoa, “spray” e etc.) onde reduz sua temperatura e se torna própria para o reuso. Apresenta custo inicial elevado, porém resolve o problema de eventual escassez de água, possibilita menor volume de captação e evita a poluição térmica. Pode ser submetido a tratamento químico, sendo capaz de manter o sistema em condições operacionais satisfatórias e reduzir os custos operacionais do processo. Sistemas fechados de resfriamento: Aplicado em processos em que a água deve ser mantida em temperaturas menores ou maiores do que as conseguidas pelos semi-abertos. Aplica-se também em instalações pequenas e móveis. A água é resfriada em um trocador de calor e não entra em contado direto com os demais fluidos do processo. (turbinas a gás, instalações de água gelada e instalações de ar condicionado são exemplos de aplicação desse sistema). **Alguns processos que exigem operações de resfriamento: Resfriamento de reatores químicos, bioquímicos e nucleares; operações siderúrgicas, metalúrgicas,fundições, usinagens; resfriamento de variados fluidos em trocadores de calor; e etc. **Há 3 tipos de sistemas de água de refrigeração: 1)Sistemas abertos sem recirculação: A água é tomada da planta fornecedora, passa através do sistema de resfriamento e retorna ao corpo recebedor de água após absorção do calor. O consumo de água é mt grande, assim, somente indústrias localizadas próximas a mananciais têm condições d usar este sistema. A utilização dessa água, só é permitida se a qualidade da mesma for razoável, isto é, ñ exigir grandes tratamentos quimicos (no máx clarificação). O seu custo de manutenção é baixo. *PROBLEMAS: sólidos em suspensão; crostas; depósitos biológicos; corrosão; erosão, cavitação e inpingimento. 2)Sistemas abertos com recirculação d água: É utilizado quando ñ se dispõe de muita água p/ a refrigeração. Recebe água de uma torre/reservatório de refrigeração e passa através do equipamento a ser refrigerado, retornando através da unidade evaporadora. Neste caso a água deve sofrer um tratamento adequado contra a corrosão, incrustação e desenvolvimento de microrganismos. O ciclo é repetido utilizando água de reposição suficiente pra balancear água evaporada + purgas. Uma das desvantagens é o aumento de concentrações de produtos químicos devido às perdas por evaporação. **PROBLEMAS: Poluentes a atmosféricos gasosos e sólidos; Corrosão; depósitos; crostas; depósitos metálicos; borras ou lamas de fosfatos. **PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO: - Controles: biológico; controle do pH; inibidores de corrosão; proteção catódica. –Inibidores de corrosão: Inibidores anódico oxidantes(cromado e molibidato); Inibidores anódicos não-oxidantes(silicatos, ortofosfatos alcalinos, fosfino e fosfocarboxilicos); Inibidores catódicos(sais de zinco, polifosfatos, fosfonatos orgânicos e ésteres de fosfatos); Inibidores específicos para cobre(benzotriazol). –Controle da água para evitar incrustação e corrosão: Indice de Langelier; Indice de Ryznar; Indice de Puckorius; Indice de Larson-Slkold.
 3)Sistemas fechados com recirculação de água fria: A água que circula pelo sistema é resfriada num trocador de calor por meio de um outro fluido. Apresenta como vantagens o consumo de água quase nulo, permite melhor controle de temperatura, os sólidos dissolvidos não concentram, não há necessidade de purgas, não ocorre crescimento biológico, não há contato com o ar, não há limite para uso de produtos químicos, tornando mais eficaz o controle de corrosão e incrustação. Este caso é usado p/ a refrigeração de compressores turbinados à gás, trocadores de calor na indústria, sistema de óleo d lubrificação, e etc. **PROTEÇÃO CONTRA A INCRUSTAÇÃO: Uso de água abrandada ou desmineralizada pois o consumo é pequeno. Ou aplicação de agentes de superfície como polifosfatos, fosfonatos entre outros. **PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO: Uso de inibidores de corrosão tais como: NaNO2,Na2CrO4, polifosfato de sódio, entre outros.
Incrustações: reduz a transferencia de calor e fluxo de água. Acontece quando materiais sólidos formam ou contribuem p/ a formação de depósitos nas superfícies do equipamento. Eles são introduzidos no sistema como sólidos em suspensão e podem entrar pela água de abastecimento ou de reposição, como subprodos de corrosão ou como materiais aerotransportados. P/ se prevenir, além do uso de água com boa qualidade e um controle das descargas, pratica-se a dosagem de dispersantes de sais e íons metálicos, principalmente Ca e Mg. Corrosão: em sistema de resfriamento é normalmente combatida através da aplicação de inibidores de corrosão, responsáveis pelo bloqueio das RQ que a promovem e/ou através da formação de filmes protetores sobre a superfície do metal. Desenvolvimento microbiológico:ocorre devido as condições ótimas ao seu crescimento: pH, temperatura, luz solar. A existência de elevadas concentrações de microrganismos em sistemas de refrigeração resulta em problemas de corrosão, depósitos, mal cheiro, poluição ambiental e destruição de componentes do equipamento. Em sistemas com alta tendência à infestação, recomenda-se a dosagem dos chamados biodispersantes, substancias capazes d penetrar e dissolver a camada mucilaginosa q alguns organismos produzem, efeito este altamente indesejável quando ocorre d forma aderida às superfícies de troca térmica, compondo o “slime”. Material suspenso: serve de suporte e nutriente p/ microrganismos, ajuda na formação de incrustações que, por sua vez, acentuam os processos corrosivos. Depósitos: se originam de minerais que ocorrem naturalmente na água e se precipitam aderindo nas superfícies ou se acumulando no fundo da bacia. Dentre as diversas impurezas podemos citar o Ca, o Mg, os carbonatos, os bicarbonatos, a sílica, os sólidos dissolvidos suspensos dentre outros. A deposição desses minerais forma, nas superfícies, filmes que podem ser extremamente duros e difíceis de serem removidos. Esses depósitos acabam por reduzir drasticamente a área transversal de fluxo do sistema de distribuição de água agindo como isolante nassuperfícies de troca de calor impedindo que esta atinja a capacidade de troca térmica projetada.
Tratamento de águas para caldeiras
GERAÇÃO DE VAPOR
Vapor: Um vapor é uma substância na fase de gás à uma temperatura inferior à sua temperatura crítica.
Combustão e combustível: óleos, biomassa, carvão e gases servem como combustível. A combustão é a reação química onde o comburente reage com o combustível, resultando nos gases de combustão.
Calor e temperatura: O calor é uma das duas formas possíveis para se transferir energia de um sistema a outro; e expressa a quantidade de energia transferida através da fronteira comum aos sistemas. Temperatura é uma grandeza física que mensura a energia cinética média de cada partícula de um sistema em equilíbrio térmico.
Mecanismos de transferência de calor:
- Condução: A condução é um processo pelo qual o calor flui de uma região de alta temperatura para outra de temperatura mais baixa, dentro de um meio (sólido, líquido ou gasoso) ou entre meios diferentes em contato físico direto. No fluxo de calor por condução a energia é transmitida por meio de comunicação molecular direta, sem apreciável deslocamento das moléculas.
- Convecção: A convecção é um processo de transporte de energia pela ação combinada da condução de calor, armazenamento de energia e movimento de mistura. É o mais importante mecanismo de transferência de energia (calor) entre uma superfície sólida e um líquido ou gás.
- Radiação: A radiação é um processo pelo qual o calor flui de um corpo de alta temperatura para um de baixa quando os mesmos estão separados no espaço, ainda que exista um vácuo entre eles.
Caldeiras: “Boiler” no inglês: são equipamentos destinados à produção de vapor, manutenção são padronizados e fiscalizados por uma série de normas, códigos e legislações.
O conjunto do sistema gerador de vapor pode ser considerado como sendo constituído de uma seção pré-caldeira, pós-caldeira e caldeira propriamente dita: Primeira seção: constituída de todos os equipamentos e tubulações instaladas antes da caldeira, quais que sejam os equipamentos primários para tratamento de água, economizadores; a sequência das seções inclui todos os equipamentos e tubulações instaladas após a caldeira incluindo-se no caso o superaquecedor.
Tipos de Caldeiras:
- Fogotubulares (flamotubulares): são derivados das caldeiras antigas, onde o fogo e os gases quentes da combustão circulam no interior dos tubos e a água a ser vaporizada circula pelo lado de fora. Tem produção de vapor limitada de 40 toneladas/h e pressão de operação máxima de 16Kgf/cm². 
- Aquatubulares: surgiram da necessidade de produzir mais vapor e maior pressão de operação. A água ocupa o interior dos tubos, enquanto que ofogo e os gases quentes ficam por fora. Existem modelos com produção de vapor superior a 200 toneladas/h e pressão de operação da ordem de 300 Kgf/cm² (caldeiras supercríticas).
Vantagens das caldeiras a vapor: Pelo grande volume de água que encerram, atendem aos aumentos instantâneos na demanda de vapor; Construção fácil, de custo relativamente baixo; São bastante robustas; Exigem tratamento de água menos apurado; Exigem pouca alvenaria; Pressão elevada.
Desvantagens das caldeiras a vapor: Pressão manométrica limitada em até atmosferas; Pequena capacidade de vaporização; São trocadores de calor de pouca área de troca por volume (menos compactos); Oferecem dificuldades para a instalação de superaquecedor e preaquecedor de ar.
* Equipamentos periféricos: pré-aquecedor de ar; economizador; soprador de Fuligem e superaquecedor.
Para diminuir custos, a única forma de reduzir os riscos de corrosão, incrustação, sedimentação ou desenvolvimento de microrganismos é fornecer água tratada aos equipamentos.
Caldeiras de baixa pressão com 100 a 200 libras requerem um tratamento de água menos sofisticado, enquanto as caldeiras de alta pressão, acima de 900 lb, exigem a desmineralização completa da água com resinas de troca iônica. Contudo, 90 % das caldeiras empregadas situam-se na faixa de pressão, da ordem de 300 lb. Para tais unidades, os cuidados com a água resumem-se no ajuste do pH (alcalinidade), controle da corrosão e prevenção da formação de depósitos e incrustações.
Os contaminantes e seus efeitos:
Podemos destacar os bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, cloretos sílica, matéria orgânica, gases, óleo, etc.
Os cátions encontrados em maior quantidade na água são: Cálcio, magnésio, sódio, ferro, manganês, potássio, cobre, amônia. Os ânions: Bicarbonatos, sulfatos, cloretos, fluoretos, nitrato, nitrito, sulfeto e boratos. Sua eliminação pode ser feita por troca iônica ou por destilação. Outros tipos de impurezas, freqüentemente encontrados na água, são: CO2, O2 , sílica coloidal, algas e bactérias, material orgânico em geral, etc. A purificação faz-se, comumente por desgaseificação e clarificação.
Impurezas manifestam-se de três maneiras: Incrustações, arrastamento na fase de vapor e corrosão. O bicarbonato de cálcio ou de magnésio decompõe-se pelo calor em carbonatos pouco solúveis:
A água destinada às caldeiras à vapor deve ser purificada para evitar, durante a evaporação: a)Combinação das substâncias dissolvidas; b)Sua concentração que acarretaria incrustações sobre a superfície metálica, com perda de combustível e fenômenos de super aquecimento; c)Reação de hidrólise. As substâncias em suspensão podem originar borras, facilmente elimináveis por descarga constante de caldeira. Isto, todavia, resulta em maior consumo de combustível.
As temperaturas elevadas verifica-se a consolidação destes dispositivos que, por se tornarem compactos e aderentes as paredes da caldeira são difíceis de remover. O principal inconveniente das incrustações é a redução do coeficiente de transmissão de calor, ocasionando superaquecimentos locais que, juntamente com a ação química da água, favorecem a corrosão.
Para evitar incrustações podem ser usadas diretamente na caldeira substâncias que impedem sua ocorrência ou facilitam sua dispersão, reduzindo sua força de coesão e adesão. O material torna-se pulverulento, ficando em suspensão, o que facilita sua retirada por meio de purga da caldeira utilizam-se, normalmente para este fim: fosfato trissódico, carbonato de sódio, etc.
A formação de depósitos sempre constitui-se em problemas para os Sistemas Geradores de Vapor. Causas da formação de depósitos: a) Existência de concentração excessiva de impurezas na água de alimentação; b) Contaminação do vapor e/ou do condensado; c) Existência de corrosão produzindo subprodutos que vão formar depósitos; d) Tratamento químico deficiente.
O fato é que havendo ou não tratamento existe sempre a tendência de ocorrer à formação de sólidos insolúveis sob a forma de lama não aderente.
A presença de depósitos numa caldeira pode resultar em um ou mais dos seguintes efeitos: Superaquecimento do tubo com o seu consequente rompimento; Perda de rendimento de combustível; Ataque cáustico; Fragilização pelo hidrogênio; Restrição de fluxos de água; Manutenção; Danos físicos; Performance ineficiente do aparelho separador de vapor.
CORROSÃO
Reação do zinco na presença de ácido clorídrico
Zn + 2HCl--- >ZnCl2 + H2, 
Zn + 2H+ -- > Zn2+ + H2 
Reação de oxidação (anódica): Zn-- > Zn2+ + 2e 
Reação de redução (catódica): 2 H+ + 2e-- > H2.
Ambas reações são parciais, acontecem simultaneamente na superfície do metal, com a mesma velocidade e sem acúmulo da carga elétrica, portanto é uma reação eletroquímica.
- Reações catódicas: Evolução de hidrogênio (meios ácidos) 2H+ + 2e- -> H2; - Redução de oxigênio (soluções ácidas) O2 + 4H+ + 4e- -> 4OH-; - Redução de oxigênio (soluções neutras ou básicas)O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-; - Redução de íon metálico M3+ + e-- >M2+ Deposição de metal M+ + e- -> M; Metal sofrendo corrosão: região que cede elétrons dissolução do metal (corrosão) ,reação anódica; Condutor eletrônico: região que consome elétrons(catódica); condutor iônico: eletrólito (teoria de células locais).
Fontes de corrosão eletroquímica: 
- Heterogeneidades primárias: são inerentes ao material (impurezas do metal, ligas, vértices e arestas de cristais, pontos de ruptura de filmes protetores).
- Heterogeneidades secundárias: não são inerentes ao material (correntes elétricas de fuga, contatos bimetálicos, diferenças no meio corrosivo – aeração, concentração). 
* Ciência dos materiais: interpreta as propriedades dos materiais em termos das interações entre átomos e moléculas que constituem o todo do material-interpretação parcial do comportamento do material.
* Ciência de Superfície: permite explicar falhas inesperadas através da associação com eventos que se dão na superfície. Principais consequências: -
- Corrosão: redução da eficiência de trocadores, vazamentos por furos nos feixes, redução resistência mecânica dos feixes, aumento da perda de carga –maior gasto energético, redução da vida útil de trocadores de calor;
- Slime: redução da eficiência de trocadores, aumento da perda de carga –maior gasto energético,entupimento dos tubos de trocadores de calor, aceleração da corrosão localizada, adsorção e consumo excessivo de produtos químicos, deformação do recheio e perda da vida útil da torre de resfriamento;;
- Incrustação: redução da eficiência de trocadores, entupimento dos tubos de trocadores de calor, aumento da perda de carga –maior gasto energético, aceleração da corrosão localizada, adsorção e consumo excessivo de produtos químicos.
Tratamento: DUREZA - resina de troca iônica, ÍONS - membranas, O2 – desaeradores: químicos: consumo a partir de add de sulfito de sódio (Na2SO3 + O2 → 2 NaSO4), ou Hidrazina(N2H4 + O2 → 2 H2O + N2), esta última 100X mais cara. Físicos: são térmicos, mudam as condições da água(aquece a 900C) baixando a [] de O2, quebra o rendimento da água pois se perde muito com a vaporização. Ataque Cáustico - 2 Fe3O4 + NaOH → 4 NaFeO3 + Na2FeO3 + 4 H2O, Fe + 2NaOH → Na2FeO2 + H2 Ataque Ácido - 4 H+ + FeC → 3 Fe + CH4 ,2H+ → H2. 
CADERNO: Causada pela presença de gases dissolvidos em água (principalmente O2) e a reação com Fe dos equipamentos. O Fe se oxida passando de +2 para +3, ocorrendo assim a formação de ferrugem, ocasionando zonas de fluxo diferentes, causando o arraste das incrustações. Prevenção: desaeração da água de alimentação, mecânica (desaerador térmico - +800), ou químico (sequência de O2, sulfito de sódio – T altas, alimentação estequiométrica e hidrazina – muito cara). Arraste(evitar):manutenção dos limites do estado estacionário, controle da produção de vapor, dosagem excessiva de soda cáustica. 
Questões anteriores
1) Quais as vantagens dos processos oxidativos avançados? Quais as desvantagens? Proc. Ox. Avançados (ozonização, fento e fotofenton) Vantagens: *Mineraliza o poluente e não apenas o faz mudar de fase; *São mais indicados para compostos refratários (cerâmicas); *Transformam compostos refratários em biodegradáveis; *Podem ser usados com outros processos; *Tem forte poder oxidante com cinética de reação elevada; *Geralmente melhoram as propriedades organolépticas da água tratada; *Possibilitam o tratamento “in situ”. Desvantagens: *Custo do tratamento; *Oxidantes residuais interferem no tratamento; *Controle rigoroso caso se utilize com pré-tratamento de sistemas biológicos. 
2) Qual o princípio de funcionamento dos POA (proc. Ox. Avançados)? É a geração de radicais livres que possam mineralizar a MO. Estes processos envolvem a geração de radicais hidroperoxila (HO2●), radicais superóxido (O2●-) e, principalmente, os radicais hidroxila (●OH), sendo esses últimos altamente oxidantes e não seletivos. Os contaminantes são degradados por espécies transitórias de oxidantes como o radical hidroxila. Os processos de oxidação avançados são considerados processos limpos e não seletivos, e podem ter matrizes líquidas, gasosas e sólidas.
3) Quais são os fatores que influenciam no POA H2O2/UV? E quando este processo é eficaz?A (Fotofenton) Concentração de peróxido de hidrogênio, radiação ultravioleta, pH, estrutura da molécula, composição do efluente. Este processo só é eficaz na degradação de organoclorados alifáticos, aromáticos, fenóis, praguicidas, acetatos, ácidos orgânicos e explosivos. Ineficaz para alcanos clorados e fluorados.
DESINFECÇÃO: 
4)Quais são as características determinantes na escolha do desinfetante? Destruir de forma relativamente rápida a quantidade de microorganismos patogênicos presentes na água e nas condições da água; Não provocar odor e sabor na água na dosagem em que são necessários, e não ser tóxicos ao ser humano e aos animais domésticos; Deve poder ser medido por um método analítico simples; Deve estar disponível no mercado e a um preço razoável, e devem oferecer condições seguras de transporte, armazenamento, manuseio e aplicação na água; Garantir um residual ao longo das tubulações. 
5) Explique por que o uso de ozônio na desinfecção de águas poluídas apresentam vantagens em relação ao cloro? Poderoso oxidante, tem uma ação desinfetante mais intensa e mais rápida do que o cloro. O ozônio não é afetado pela presença de amônia, da maneira como é o cloro. O ozônio é um agente poderoso, de ação rapidíssima. É mais eficiente do que o cloro na eliminação de esporos, cistos de amebas e de polivírus. não apresenta os inconvenientes que ocorrem com a cloração em relação à presença de amônia, à variação de pH à temperatura (no caso do ozônio a influência é pequena).
6) Se num manancial estiver ocorrendo o desenvolvimento de algas do tipo anabaena (odor a pó de gafanhoto) comum em barragens nos meses mais quentes, qual seria o tipo de tratamento adequado para remoção do odor/sabor transmitido pela mesma? Quando há matéria orgânica vegetal na água a ser tratada, como no caso de algas, grandes quantidades de cloro (supercloração) podem reduzir a presença de algas.
7) Em que condições são gerados nas ETAS os THM? Como evitar sua formação? São gerados quando estão presentes na água substâncias húmicas, e sua formação é favorecida com o aumento da temperatura e do pH, em presença de brometos e de cloro livre. Sua formação pode ser evitada pelo não uso da pré-cloração (diminuição dos precursores), e pelo uso de um desinfetante alternativo. Este desinfetante alternativo deve ter as seguintes características: levar um tempo razoavelmente rápido para desinfetar a quantidade de microorganismos patogênicos presente na água e nas condições da água; estar disponível no mercado a um preço razoável e oferecer condições seguras de armazenamento, transporte, manuseio e aplicação na água; manter-se presente na água por tempo suficiente como residual livre para atender às especificações de distribuição; não ser tóxico ao ser humano nem aos animais domésticos, e não ocasionar odor e sabor à água na concentração requerida para a desinfecção; deve poder ser medido facilmente. 
* OU: Os trihalometanos é um derivado do metano, com três halogênios ligados no carbono. Quando utiliza-se cloro na desinfecção de águas, THM pode ser formado devido a presença do halogênio cloro. Evita-se a formação destes, utilizando outros meios de desinfecção, ex. ozonização, ou manipulando variáveis como pH, temperatura e dosagem do cloro.
8) Em que condições se deve usar na desinfecção de uma água à cloração (Break Point)? Em casos de águas muito poluídas, nas quais a cloração simples seria ineficaz uma vez que o cloro residual seria rapidamente consumido, é aconselhável o método de cloração ao “break-point”. As dosagens de cloro, nesse caso, são naturalmente muito variáveis com as características da água, principalmente no que se refere ao seu conteúdo em amônia e outros compostos nitrogenados responsáveis pelo “break-point”. A relação de Cl2/NH3-N deve ser menor d que 7,6 (para que haja a oxidação de toda a amônia disponível). 
9) O que se entende por cloração ao Break Point? Quais as vantagens que este processoapresenta com relação a cloração com residual combinado? É a dosagem de cloro em que teoricamente toda a amônia disponível terá sido oxidada. As vantagens são que toda a demanda de cloro da água já foi atendida, e neste ponto (break point) todo o cloro se encontra na forma residual combinada, significando que para concentrações acima do break point todo cloro adicionado estará na forma residual livre e será usado na desinfecção.
10) Por que amônia anidra é adicionada a água na cloração? A amônia anidra é adicionada a água na cloração quando se quer prolongar o tempo de ação desinfetante ( NH4+ + Cl2 -> cloroamina – cloroamina é mais estável do que Cl2 e HClO, a desinfecção é mais durável) , como é o caso em climas mais quentes, pois a amônia se combina com o cloro para formar as cloroaminas (primaria, secundaria, terciária que tem cheiro forte), representando maior prevenção do desenvolvimento de ovos e larvas de parasitas humanos na água, e também quando é interessante inibir a reação do cloro com fenóis para que a água não fique com gosto. 
11) Em relação a desinfecção qual seria o melhor ponto para aplicação do cloro? *Quando aplicado na entrada da estação de tratamento, a desinfecção é favorecida pelo baixo pH, além de melhorar a qualidade da água para as outras unidades (melhora a coagulação e proteger o leito filtrante). No entanto, como a cloração provoca alterações na alcalinidade e, portanto no pH, é necessário controle constante da alcalinidade por meio de adição de cal na água bruta em função da alteração da dosagem de cloro. *Quando aplicado antes dos filtros, podem garantir a prevenção de microorganismos no leito filtrante e de bolas de lodo, aumentando a vida útil do filtro. *Quando aplicado após os filtros, garante-se que o teor de cloro residual estará no nível desejado para distribuição. Só pode ser aplicado unicamente após os filtros se a qualidade da água for excelente.
12) Numa água proveniente de um manancial de superfície quais são os fatores que devem ser levados em consideração para a escolha do melhor ponto para a aplicação do cloro? Qualidade da água que entra na estação de tratamento (quantidade de matéria orgânica, presença de fenóis), pH, condições de coagulação, residual de cloro requerido na água para distribuição, condições de operação do filtro (vida útil do filtro). 
INDÚSTRIAS
13) Qual a qualidade da água que deve abastecer uma indústria cervejeira? Explique. Geralmente a água é desmineralizada, possui baixa alcalinidade, possui sulfato de cálcio e cloreto de sódio. A desmineralização muitas vezes é requerida, pois a presença de flúor e cloro livres mata a levedura, e a presença de ferro e manganês escurecem a cerveja e provocam turbidez e gosto amargo. Quando não há presença de sulfato de cálcio ou cloreto de sódio estes são adicionados, pois estimulam a ação enzimática.
14) Qual a qualidade da água que deve abastecer uma indústria de refrigerantes? Explique. A qualidade da água para indústria de refrigerantes geralmente requer remoção de cloro, ajuste de alcalinidade, redução da dureza, e remoção do material em suspensão. Estes procedimentos devem ser tomados para que não seja prejudicado o gosto da bebida. 
ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO
15) Quais são os tipos de sistemas de refrigeração de água? Explique. Sistemas abertos: Também chamado de sistema de uma só passagem (“once-through”),é empregado quando existe disponibilidade de água suficientemente alta, com qualidade e temperatura satisfatórias para as necessidades do processo. A água é captada de sua fonte, circula pelo processo de resfriamento e é descartada ao final, com uma temperatura mais elevada. Neste tipo de sistema não há como proceder um tratamento químico conveniente da água, uma vez que volumes muito altos estão envolvidos. Além disso, este processo tem o inconveniente de gerar a chamada “poluição térmica”, que pode comprometer a qualidade do curso de água onde é despejada. Emprega-se este sistema em locais próximos a fontes abundantes e/ou pouco onerosas de água. Semi-abertos: É utilizado quando existe demanda elevada e disponibilidade limitada de água. Após passar pelos equipamentos de troca térmica que devem ser resfriados, a água aquecida circula por uma instalação de resfriamento (torre, lagoa, “spray”, etc.) para reduzir sua temperatura e tornar-se própria para o reuso. Apresenta um custo inicial elevado, porém resolve o problema de eventual escassez de água, possibilita menor volume de captação e evita o transtorno da poluição térmica. Pode ser submetido a um tratamento químico adequado, capaz de manter o sistema em condições operacionais satisfatórias e, com isto, pode-se reduzir os custos operacionais do processo. Fechados: É aplicado em processos nos quais a água deve ser mantida em temperaturas menores ou maiores do que as conseguidas pelos sistemas semi-abertos.Também é empregado em instalações pequenas e móveis. Neste sistema, a água (ou outro meio) é resfriada em um trocador de calor e não entra em contato direto com os demais fluidos do processo (ar, gases, etc.) Alguns exemplos que utilizam este sistema são: circuitos fechados para resfriamento de compressores, turbinas a gás, instalações de água gelada, radiadores de motores a combustão interna (automóveis, caminhões, tratores, máquinas estacionárias) e algumas instalações de ar condicionado e refrigeração.
16) Como agem em sistemas de refrigeração os chamados inibidores anódicos? Qual a sua relação com o processo corrosivo? Oxidam os íons metálicos produzidos pela região anódica, formando sobre a superfície metálica uma camada de óxidos que impede que o processo corrosivo continue. Estes inibidores possuem uma concentração crítica, e dosagens abaixo desta na água de refrigeração propiciam corrosão localizada. Quando a superfície metálica possui depósitos, os inibidores não atuam sobre eles e ocorre corrosão acelerada nestes pontos.
17) Em sistemas de refrigeração, como prevenir a corrosão usando inibidores do tipo anódicos (também chamados passivantes)? Explique. Introduzindo na água de refrigeração uma quantidade superior à concentração crítica de inibidor anódico (existe uma concentração abaixo da qual os inibidores não conseguem formar uma camada de óxidos uniforme sobre a superfície metálica, propiciando a corrosão localizada); garantindo que a superfície metálica não possua depósitos (os depósitos não serão atingidos pelos inibidores, promovendo assim uma corrosão acelerada nestes depósitos).
18) Em sistemas de água de refrigeração como agem os inibidores a base de fosfatos (também chamados inibidores catódicos)? Quais são as restrições à sua utilização? Estes inibidores formam um filme do tipo precipitado sobre a superfície metálica ao reagir com o cálcio da água e formar sais insolúveis. Restrições: meio alcalino; a concentração dos inibidores não pode ultrapassar um limite, pois se não o filme fica muito espesso e prejudica a troca térmica. Em conjunto com o zinco ou com polímeros contra incrustações a eficiência de inibição da corrosão aumenta.
19) Como ocorre o mecanismo da formação de depósitos nos tubos trocadores de calor? Quais são as causas básicas da formação desses depósitos? Qual a composição dos mesmos? Mecanismo de formação de depósitos: Quando a solução fica supersaturada de um determinado sal (atinge o produto de solubilidade), alguns cátions e ânions deste sal se unem e formam um pequeno cristal. Neste momento a solução fica menos saturada e o cristal se dissolve. Isto ocorre inúmeras vezes até que se forme um cristal de tamanho tal que não irá mais ser dissolvido, o qual se chama núcleo cristalino. Formado o núcleo cristalino, cátions e ânions deste sal aproximam-se e são adsorvidos ao núcleo. Isto faz com que a concentração deste sal na solução diminua. Se este núcleo estiver aderido à superfície metálica, com o tempo cria-se uma rede cristalina chamada incrustação sobre a superfície. Causas: precipitação de sais dissolvidos, sedimentação de partículas sólidas em suspensão, e produtos de corrosão.Composição dos depósitos: óxidos de ferro, compostos de alumínio, hidróxidos e sais (silicato de magnésio, sulfato de cálcio, fosfato cálcico de zinco, carbonato de cálcio) endurecidos.
20) O que se entende por SLIME? Onde se forma? Como pode ser combatido? Quais as conseqüências de sua formação? SLIME é o termo utilizado para designar todo o tipo de depósito que aparece em determinados pontos do sistema de refrigeração, que não seja incrustação ou acúmulo de produtos de corrosão. Corresponde principalmente ao depósito de partículas tais como microorganismos e grânulos inorgânicos, as quais são também chamadas de bioflocos. É formado nas partes dos equipamentos de refrigeração onde há o contato entre bioflocos e uma parede sólida (recheio das torres de resfriamento, paredes dos tubos de trocadores de calor). Pode ser combatido com a prevenção de contaminação por sólidos suspensos e nutrientes, e por adição de biocidas. As conseqüências de sua formação são: deterioração da madeira (enchimento da torre), corrosão das paredes dos trocadores de calor, diminuição da transferência de calor.
21) Causas da formação de depósitos? Qualidade dos depósitos? Como agem os inibidores de incrustação? Causas: precipitação de sais dissolvidos, sedimentação de partículas sólidas em suspensão, e produtos de corrosão. Qualidade dos depósitos: sólidos suspensos, produtos de corrosão (óxidos de ferro), incrustações inorgânicas (exemplo: carbonato de cálcio), reações de produtos existentes na água (formação de MgSiO3 e CaSiO3). Os inibidores de incrustação evitam a formação o crescimento e o agrupamento de núcleos cristalinos. São adsorvidos pela rede cristalina, distorcendo a estrutura do cristal e retardando seu crescimento, além de conferir cargas eletrostáticas às partículas em suspensão e aos núcleos cristalinos, dispersando-os (forças de repulsão) e evitando a aglomeração de partículas e a posterior sedimentação destas.
ÁGUA PARA CALDEIRAS
22) Explique por que ocorre a formação de depósitos nos tubos de superaquecedores? Quais as conseqüências dessa formação? A formação de depósitos ocorre devido à sedimentação de impurezas suspensas ou solúveis na água de alimentação. As conseqüências dessa formação são: superaquecimento do tubo, propiciando o seu rompimento; perda de rendimento do combustível; ataque cáustico; fragilização por hidrogênio; restrição dos fluxos de água; manutenção; danos físicos; performance ineficiente do aparelho separador de vapor. 
23) Por que é mais difundido o uso em caldeiras de ala pressão o tratamento com a hidrazina como seqüestrante de oxigênio? Como agem esses seqüestrantes? Sua reação com o oxigênio pode ser representada da seguinte forma: N2H4 + O2 -> N2 +2H2O. A estequiometria de reação é 1mg/l de hidrazina reage com 1 mg/l de oxigênio; Os subprodutos da reação são nitrogênio e água, não gerando portanto sólidos dissolvidos na água da caldeira; A hidrazina é capaz de oxidar o óxido férrico (Fe2O3) a Fe3O4 (magnetita), que protege as superfícies ferrosas de ataques corrosivos. 
24) Por que ocorre a formação de incrustações sobre a superfície de um gerador de calor? Quais as substâncias que comumente originam esses depósitos? Que mecanismo possibilita a transformação desses depósitos incrustantes em lama em superfícies de um trocador de calor? Porque a aglomeração de substâncias solúveis e suspensas na água de alimentação ocorre de maneira a precipitar sobre as paredes do gerador de calor. Substâncias que geralmente ocasionam esses depósitos: o sulfato de cálcio precipita a altas temperaturas, silicatos alcalinos precipitam como silicatos insolúveis ou como gel de sílica, a sílica coloidal na presença de alumínio forma silicatos muito duros, o ferro II forma óxidos insolúveis, o óleo em suspensão pode formar produtos asfálticos. A transformação desses depósitos incrustantes em lama se dá pela precipitação no seio do líquido, e em incrustação quando a precipitação ocorre sobre as paredes.
25) Que influência exercem as concentrações de sólidos totais dissolvidos, alcalinidade e sílica sobre a qualidade do vapor? TDS - Sólidos Dissolvidos Totais: na água ionizam, proporcionando carga eletrica positivas e negativas influenciam a condutividade da água: mais sais>>maior transporte de eletrons>>maior corrosão. pH: O pH traduz as proporções de H3O+ and OHSe pH > 7 há mais iões OH-; Se o pH < 7 há mais iões H3O+;A solubilidade do óxido de ferro trivalente, depende do pH: a pH baixo o óxido de ferro trivalente é mais solúvel. BAIXOS VALORES de pH >>>>>> maior corrosão. ELEVADOS pH >>>> maior possibilidade de incrustrações. Silica: É muito comum a ocorrência de arraste de gotículas de água no vapor em caldeiras pequenas e de baixa pressão. Geralmente nestes casos, não há geração de energia elétrica através de uma turbina, mas os efeitos nocivos aos sistemas pós-caldeira irão ocorrer, tais como corrosão, incrustação, erosão etc. Em caldeiras de alta pressão com ou sem cogeração, mas onde há um turbo-acionamento ou mesmo uma turbina para geração de energia elétrica, o arraste mecânico ou o arraste volátil comprometem o desempenho destes equipamentos. Em projetos bem ajustados, o arraste mecânico (gotas de água no vapor) é evitado por diversos tipos de separadores (ciclones e scrubbers), como ilustrado na figura 01. Já o arraste volátil não é possível evitar, visto que os sólidos estão dissolvidos no próprio vapor. Esta solubilidade depende de temperatura e pH da água da caldeira e do vapor saturado e superaquecido. Como foi citado anteriormente, não existe um sistema de geração de vapor 100% isento de impurezas. Sempre haverá a ocorrência de gases dissolvidos e outros elementos químicos, principalmente sódio e sílica.
Sistemas eficazes de separação de gotículas garantem que o vapor chegue às palhetas da turbina com 0,1% de umidade. O problema maior está na água da caldeira, que permite alguns sólidos se dissolverem no vapor e são arrastados (o termo volátil está implícito neste arraste através do vapor). A sílica e o sódio são os mais importantes, pois provocam danos maiores aos sistemas pós-caldeira.
26) Explique quais são as medidas de prevenção contra a corrosão num sistema de geração de vapor. Os fatores que mais freqüentemente podem causar ou estar associados à corrosão em caldeiras são: pH ácido, oxigênio dissolvido, teores elevados de hidróxido de sódio, teores elevados de cloretos, presença de cobre e níquel, sólidos suspensos, presença de gás  sulfídrico, presença de depósitos porosos, presença de complexantes ou quelentes, hide-out e, menos freqüentemente, correntes de fuga e choques térmicos. Uso de desaeradores (químicos ->Na2SO3 ou N2H4 ou térmicos-> aumenta T =[O2]. Usar resinas de troca iônica para reduzir a dureza que forma os ppt.
27) Como podem ser removidos de uma água de alimentação de caldeira: sódio, hidróxido de amônia, sílica coloidal, metano, excesso de cloro residual e alcalinidade total. PROCESSOS DE TROCA IÔNICA: É um tratamento complementar que visa a remoção dos íons dissolvidos na água causadores de problemas, tais como cálcio, magnésio, sílica, etc. Este processo faz uso das chamadas resinas de troca iônica. Abrandamento Consiste na remoção de cálcio e magnésio da água. Faz uso de resinas que trocam íons sódio (Na+) ou hidrogênio (H+). Após saturação do leito, a regeneração é feita com cloreto de sódio ou ácido clorídrico (as vezes sulfúrico). Desmineralização:Trata-se de um processo completo, removendo os íons positivos e negativos da água e deixando-a praticamente isenta de materiais dissolvidos. Consiste em fazer a água passar por um abrandador operando com resina de ciclo hidrogênio e, após, passar por um leito de resina aniônica, que troca íons hidroxila (OH-), conforme no esquema a seguir. Este procedimento é capaz de remover a sílica e silicatos solúveis, além de carbonatos, sulfatos e até cloretos.
30) Qual a importância do controle da alcalinidade total, sílica e sólidos totais dissolvidos em uma água para a alimentação de um gerador de vapor?Explique. alcalinidade total - a alcalinidade total geralmente È devida aos bicarbonatos de cálcio, magnÈsio e sódio, podendo apresentar concentrações que variam de 10 a 30 ppm. Os bicarbonatos agem da mesma forma que os sais de cálcio quando presentes num sistema de geração de vapor. Além de causar as incrustações, liberam gas carbonico que dissolve-se na agua, sendo altamente corrosivo. A alcalinidade pode ser controlada pelo processo de dealcalinização, desmineralização ou evaporação; silica - a silica È um constituinte presente em todas as aguas naturais, sua concentraçao pode variar de 2 a 100 ppm. Juntamente com a dureza, a sÌlica ocasiona depositos duros e de difÌcil remoçao sobre os tubos da caldeira, prejudicando a troca térmica. Em caldeiras que operam a uma pressão superior a 28 kgf/cm2 pode ocorrer a volatilizaçãoo da sÌlica ocasionando processos incrustantes nos superaquecedores e nas turbinas. Para sua remoção aplica-se a desmineralizaçao ou evaporação; solidos totais dissolvidos - são encontrados numa concentraçao que varia de 50 a 500 ppm. O valor de sólidos totais dissolvidos na agua é determinado analiticamente e conforme o resultado viabiliza ou não o uso da água para produção de vapor. Caso a água apresente um alto valor de s.t.d., sua desmineralização para posterior uso em caldeira será antieconômica. A remoção deste constituinte na água pode ser feita pela desmineralização ou por evaporação.
31) Como se procede, em geradores de vapor, para evitar a corrosão? Como ocorre esse processo?  É de fundamental importância que a água utilizada para reposição na caldeira tenha um pré-tratamento satisfatório, através de processos de floculação/ decantação e filtração se for captada de rios ou lagos e, adicionalmente, passe por processos avançados de remoção de impurezas, tais como o abrandamento, a desmineralização ou a osmose reversa. A corrosão em caldeiras é geralmente causada pela presença de gases dissolvidos (principalmente o oxigênio) e sua reação com o ferro presente no aço do equipamento. Como medida preventiva, é feita a desaeração na água de alimentação da caldeira, através de métodos mecânicos (desaeradores) complementados quimicamente pela adição de seqüestrantes de oxigênio, tais como o sulfito de sódio ou hidrazina. Lembramos que, para caldeiras de altas pressões, a corrosão passa a ser a preocupação principal do tratamento, uma vez que as etapas de pré-tratamento de água dessas caldeiras são obrigatórias e as incrustações normalmente presentes são originadas justamente pelos produtos de corrosão (tais como óxido de ferro). Nessas caldeiras, outros processos peculiares de corrosão são também observados, tais como o ataque cáustico, fragilização por hidrogênio, entre outros. Abrandamento: É um processo parcial de troca iônica, denominado de abrandamento, é obtido, quando a água bruta (potável) passa em um leito de resina catiônica forte, no ciclo sódio. Os íons cálcio e magnésio, Ca2+ e Mg2+, solúveis na água, são retidos no grupamento do ácido sulfônico e os íons sódio, (Na+), da resina, liberados para a água. Quando todos os íons sódio presos ao grupamento do ácido sulfônico foram trocados por cálcio e magnésio, a resina se encontra no estado saturado e necessita, então, ser regenerada. 
32) Como e por que ocorre o ataque pelo hidrogênio em caldeiras de alta pressão? Resposta na questão anterior – DESMINERALIZAÇÃO. 
33) O que se entende por arraste? Quais são as causas da formação de espuma? Quais são os efeitos do mesmo? Trata-se de um fenômeno caracterizado pelo arraste de água da caldeira para a linha de vapor, causando os mais diversos inconvenientes, a saber: formação de depósitos em superaquecedores, turbinas, válvulas e acessórios da seção pós-caldeira, queda acentuada no rendimento de equipamentos que utilizam vapor para aquecimento, formação de golpes de aríete nas linhas, entre outros. O arraste é combatido através de alguns procedimentos simples, porém eficientes, destacando-se: manutenção dos limites de sólidos dissolvidos e suspensos na água da caldeira; evitando-se a contaminação por materiais orgânicos e dosagem excessiva de soda cáustica; equilibrando produção e demanda de vapor, evitando as elevações bruscas de consumo; operação com nível de água de acordo com recomendações do fabricante e observação detalhada do projeto do equipamento, incluindo os dispositivos empregados para eliminação de gotículas localizados no interior das caldeiras (chamados popularmente de “chevrons” ou “filtros de vapor”). Geralmente não há formação de espumas em caldeiras, porém há eventos que ocorrem níveis de sílica muito altos e bruscas variações de PH, no qual é necessária a administração de hidróxido de sódio para conter o pH, por causa desse descontrole há a formação de espumas com arraste. Para solucionar esses efeitos um antiespumante a base de silicones emulsionados que proporcionam uma rápida e homogênea diminuição de espuma, é de fácil aplicação e não deixa resíduos prejudiciais a caldeira.
34) Quais os efeitos da corrosão num sistema gerador e vapor? Como podem ser combatidos? Diminuição da espessura (causar explosão), efeito da corrosão – para evitar tratar a água.
35) Numa água proveniente de um manancial de superfície quais são os fatores que devem ser levados em consideração para a escolha do melhor ponto para a aplicação do cloro? 1- presença ou não de matéria orgânica; 2- presença ou não de fenóis; 3- proteção do filtro; 4- residual de cloro na água a ser distribuída. 
Prova 4 Bim Águas Industriais
2- Descreva os fundamentos envolvidos nos processos oxidativos, e qual a vantagem de utilizar um processo oxidativo avançado. Os processos oxidativos têm grande impacto ambiental, pois constituem uma alternativa eficiente e de baixo custo para tratamento de águas e descontaminação do meio ambiente em geral. Os processos oxidativos avançados se resumem em oxidar compostos orgânicos complexos á moléculas simples ou até mesmo mineralizá-las. Composto orgânico → H2O + CO2
Baseado na geração do radical hidroxila, OH., altamente oxidante e não seletivo. Pode ocorrer por fotolise homogênea e heterogênea.
* Homogênea:
- Fotólise do peróxido de hidrogênio 
- Ozonização 
- Processo Fenton 
* Heterogênea – (semicondutor/UV; semicondutor/H2O2/UV). Princípio: Ativação de um semicondutor por luz solar ou artificial.
3) O que deve ser garantido para a distribuição de água para consumo humano e como este objetivo é atingido? Deve ser garantido que, para que possa ser distribuida e consumida, sem apresentar riscos à saúde, ou seja, tornar-se potável, a água tem que ser tratada, limpa e descontaminada. Para atingir este objetivo, os sistemas de distribuição de água geralmente contêm os seguintes componentes: obras de captação, estação de tratamento, redes de distribuição e conexões domiciliares. O tratamento da água para consumo Humano ocorre da seguinte forma:
***Tratamento inicial: Não há reações químicas envolvidas, somente processos físicos. peneiramento: elimina as sujeiras maiores. sedimentação ou decantação: pedaços de impurezas que não foram retirados com o peneiramento são depositados no fundo dos tanques. aeração: borbulha-se ar com o intuito de retirar substâncias responsáveis pelo mau cheiro da água (ácido sulfídrico, substâncias voláteis, etc).***Tratamento final: coagulação ou floculação: neste processo as partículas sólidas se aglomeram em flocos para que sejam removidas mais facilmente. Este processo consiste na formação e precipitação de hidróxido de alumínio (Al2(OH)3)que é insolúvel em água e “carrega” as impurezas para o fundo do tanque. Primeiramente, o pH da água tem que ser elevado pela adição ou de uma base diretamente, ou de um sal básico conhecido como barrilha (carbonato de sódio): *base: NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq) *sal básico:Na2CO3(s) → 2 Na+(aq) + CO32-(aq) seguido desta reação: CO32-(aq) + H2O(l) → HCO3-(aq) + OH-(aq). Após o ajuste do pH, adiciona-se o sulfato de alumínio, que irá dissolver na água e depois precipitarna forma de hidróxido de alumínio. *dissolução: Al2(SO4)3(s)  → 2 Al3+(aq) + 2 SO43-(aq) *precipitação: Al3+(aq) + 3 OH-(aq) → Al(OH)3(s). sedimentação: os flocos formados vão sedimentando no fundo do tanque “limpando” a água. filtração: a água da parte superior do tanque de sedimentação passa por um filtro que contém várias camadas de cascalho e areia, e assim retiram as impurezas menores. desinfecção: é adicionado na água um composto bactericida e fungicida, como por exemplo o hipoclorito de sódio (água sanitária, NaClO), conhecido como ‘cloro’. Garantir que tenha cloro residual para que a agua chegue ao consumidor descontaminada.
4) O que significa a cloração ao “Break Point”? A cloração ao “break-point” ocorre sob condições controladas, adicionando cloro até que a demanda seja satisfeita. O derivado clorado continua a ser adicionado, até que os compostos cloro- nitrogenados (cloraminas), também sejam oxidados. Nesse caso devemos adicionar mais derivado clorado à água, até que toda as cloraminas inorgânicas sejam oxidadas e alcançando o chamado "break-point". O ponto em que o cloro adicionado libera somente HClO e ClO-, com a finalidade somente de desinfecção, é denominado ponto de quebra ou “break-point” (Figura 1). Deve-se ressaltar ainda, que a cloração em águas utilizadas no abastecimento público é a cloração ao break-point, sempre procurando ter apenas o cloro residual livre (HClO e ClO1-). 
5) Qual o cuidado que se deve ter para o tratamento de água para a geração de vapor e quais os processos envolvidos? Caldeiras são equipamentos que tem a finalidade de gerar vapor, e, o vapor é um dos fluidos mais utilizados nos processos industriais. Como as caldeiras são de grande importância para as indústrias que necessitam de vapor, é necessário o controle e tratamento da água que é utilizada em caldeiras. A corrosão em caldeiras é geralmente causada pela presença de gases dissolvidos (principalmente o oxigênio) e sua reação com o ferro presente no aço do equipamento. Como medida preventiva, é feita a desaeração na água de alimentação da caldeira, através de métodos mecânicos (desaeradores) complementados quimicamente pela adição de seqüestrantes de oxigênio, tais como o sulfito de sódio ou hidrazina. Lembramos que, para caldeiras de altas pressões, a corrosão passa a ser a preocupação principal do tratamento, uma vez que as etapas de pré-tratamento de água dessas caldeiras são obrigatórias e as incrustações normalmente presentes são originadas justamente pelos produtos de corrosão (tais como óxido de ferro). Nessas caldeiras, outros processos peculiares de corrosão são também observados, tais como o ataque cáustico, fragilização por hidrogênio, entre outros. A corrosão em sistemas de resfriamento é normalmente combatida através da aplicação de inibidores de corrosão, responsáveis pelo bloqueio das reações químicas que a promovem e/ou através da formação de filmes protetivos sobre a superfície do metal. **As incrustações são originadas pelo aumento de concentração de sais e outras substâncias dissolvidas e/ou suspensas na água, uma vez que estes materiais não saem junto com o vapor em condições normais de operação. Ao atingirem o ponto de saturação, estas substâncias (principalmente sais de cálcio e magnésio – dureza – e sílica) se precipitam, formando um agregado muito duro e aderente nas superfícies de troca térmica das caldeiras. Como conseqüência, temos a diminuição da transferência de calor, aumento no consumo de combustível e queda na produção de vapor, podendo até mesmo causar o rompimento de tubulações devido ao superaquecimento.  Para eliminar este sério inconveniente (incrustação), deve-se proceder com um correto tratamento químico interno da água do equipamento, através da adição de agentes dispersantes/ seqüestrantes, fosfatos (se for o caso) e um adequado regime de descargas; o retorno de condensado para a caldeira é outra prática fortemente recomendada, visto que o mesmo possui baixíssimo teor de sais e apresenta temperatura elevada. Porém, é de fundamental importância que a água utilizada para reposição na caldeira tenha um pré-tratamento satisfatório, através de processos de floculação/ decantação e filtração se for captada de rios ou lagos e, adicionalmente, passe por processos avançados de remoção de impurezas, tais como o abrandamento, a desmineralização ou a osmose reversa. Nestes três sistemas, a presença de materiais em suspensão pode prejudicar irreversivelmente as resinas ou membranas, demandando uma especial atenção aos filtros que precedem estes equipamentos. A presença de cloro livre ou outros agentes oxidantes também é um fator preocupante, normalmente solucionado com a instalação de filtros de carvão ativo. Para minimizarmos os problemas com incrustações, além do uso de água com boa qualidade e um controle das descargas, pratica-se a dosagem de dispersantes de sais e íons metálicos, principalmente cálcio e magnésio.
6) A Anvisa recomenda que para cada Kg de frango processado deva-se utilizar 3,5L de água tratada. Uma empresa com capcidadde de produção de 200 ton/mês de frango deseja utilizar a água de um rio em seu processo, cuja concentração de nitrito é de 35 mg/L. O diretor técnico pretende utilizar um sistema de troca iônica para o tratamento desta água e necessita de algumas informações:
a) Como funciona este tipo de sistema e quais os tipos de resinas existentes? Desmineralização por troca iônica é o processo de remoção de minerais dissolvidos em soluções aquosas pelo emprego de compostos orgânicos ou inorgânicos insolúveis especiais conhecidos como "zeolitos" (minerais naturais) ou "resinas de troca iônica" (materiais orgânicos sintéticos). No processo de troca iônica, qualquer substância a ser removida da solução (ou a sofrer troca) deve ser ionizável. Substâncias não-ionizáveis tais como os compostos orgânicos, estão, portanto, excluídas desse processo. O processo de tratamento que emprega as resinas trocadoras catiônicas e aniônicas é denominado desmineralização. Neste tipo de tratamento temos a substituição dos íons catiônicos (Ca, Mg, Na) por íons hidrogênio e dos íons aniônicos (Cloretos, Sulfatos, Carbonatos, Sílicatos, Bicarbonatos e Nitratos) por íons hidroxila. Deste modo, elimina-se grande parte dos sais presentes na água, tornando-a equivalente à água destilada, eliminando assim os problemas de incrustações, cristalizações e corrosões. **Resinas trocadoras de íons catiônicas: resinas trocadoras de íons catiônicas são compostas por uma matriz orgânica polimérica de caráter forte (ácido sulfônico) ou de caráter fraco (ácido carboxílico), e, consiste do cátion inorgânico relevante na troca. ***Resinas trocadoras de íons aniônicas: São resinas sintéticas do tipo fenol-formaldeido e do grupo poliestireno do qual foram tornadas aniônicas pela introdução na molécula polimérica de grupos amina básicos (aniônicos). 
b) Que tipo de sistema seria o mais recomendado para o tratamento desta água? As resinas catiônicas trocam seus íons hidrogênio (H+) por contaminantes catiônicos (cálcio, magnésio, ferro,alumínio, manganês, cobre, zinco, cromo, níquel e outros metais e cátions diversos). As resinas aniônicas trocam seus íons hidroxila (OH-) por contaminantes aniônicos (sulfato, sulfito, sulfeto, clorato, clorito, cloreto,nitrato, nitrito, fosfato, fluoreto e outros ânions, além da sílica). Portanto, o sistema recomendado para o tratamento desta água seria a resina de troca aniônica.
C) Imaginado que a resina tenha capacidade para trocar 100meq/Kg de resina e sua densidade é de 35Kg/m3, qual o volume de resina necessário para o tratamento de água consimida em 1h de produção?
PROVA DE ÁGUAS
1) No teste de clarificação, qual a informação prestada pela presença de alumínio residual? No diagrama abaixo, indique onde aplicar e por que os seguintes produtos:
a) Algicidas; Coloca-se no Misturador (B), a água passa lentamente pelos tanques de floculação, decantação e filtração, que geralmente são a céu aberto, é necessário a utilização de algicídaspara evitar a proliferação das mesmas nas paredes dos tanques.
b) Carvão ativado; (Geralmente coloca-se antes do Floculador(C.), o carvão ativado tem a capacidade de coletar gases, líquidos e impurezas no interior dos seus poros, através de forças adsorventes. Ele retém em seus poros certos tipos de impurezas: partículas grandes que causam coloração, sabor ou odor indesejável na água. 
c) Desinfetantes; Coloca-se antes da Reservação(F), após as etapas clarificadoras, deixando a água límpida, a água ainda não está apta ao consumo. O hipoclorito de sódio, bactericida mais comum, é utilizado para eliminar todos os microorganismos presentes na água.
d) Álcalis; ( Coloca-se no Floculador(C.)) para o coagulante, geralmente sulfato de alumínio, agir de forma adequada, o pH é ajustado para em torno de 6,5. Substâncias álcalis, como cal hidratada, são utilizadas para aumentar o pH no floculador.
e) Agente de descloração; o carvão ativo é um agente descolorante.
Fluxograma: Fonte de água (A) -> Misturador (B) -> Floculador (C) -> Decantação (D) -> Filtro (E) -> Reservação (E) -> Para distribuição (G).
2) Na eficiência da desinfecção, quais são os fatores que tem influencia? Porque? A eficiência da desinfecção depende de diversos fatores, entre os quais: natureza do desinfetante; concentração o desinfetante; tempo de contato; características físico-químicas da água; temperatura da água; pH; natureza dos organismos a serem destruídos; concentração dos organismos a serem destruídos; agitação. Há desinfetantes mais eficientes do que outros. Assim, por exemplo, á água oxigenada, apesar de ser fortíssimo oxidante, é desinfetante fraco. A desinfecção não é instantânea: requer certo tempo de contato entre o agente desinfetante e os organismos a serem destruídos. A concentração do desinfetante (dosagem) e o tempo de contato estão relacionados e são independentes para uma determinada condição de desinfecção.Concentrações ou dosagens menores de desinfetante exigem maior tempo de contato. As águas naturais, ainda que tratadas, apresentam impurezas que interferem com a ação ou com as reações do desinfetante. A turbidez, por exemplo, prejudica a ação dos raios ultravioletas. A matéria orgânica e amônia reagem com o cloro, produzindo compostos menos ativos ou inativos. 	A temperatura da água influi na velocidade da reação. Temperaturas mais elevadas abreviam o tempo de desinfecção. 	A ação desinfetante do cloro, por exemplo, reduz-se à medida que o pH da água se eleva. O efeito pH na desinfecção pode ser apreciado tanto para o caso da aplicação de cloro livre como no caso de cloraminas. Constata-se que, quanto mais alto o pH, maiores são as concentrações necessárias e maiores os tempos necessários para a destruição. Essa é a razão pela qual, nas estações de tratamento de água, prefere-se fazer a cloração antes da elevação do pH (correção do pH). Conforme já foi exposto, os microorganismos se comportam diferentemente em relação à ação de um desinfetante. A concentração dos organismos a serem destruídos pode se tornar importante apenas nos casos de quantidades excessivas elevadas. Os desinfetantes químicos devem ser uniformemente dispersos na água. A agitação favorece a desinfecção.n 
3) Como ocorre a desinfecção de uma água pelo Ozônio? Faça uma comparação com o uso do cloro gasoso (vantagens e desvantagens).
Na ozonização, a geração do composto redutor(radical hidroxila), provem da reação do ozônio com uma molécula de água, formando uma molécula de H2O2, e na sequência dois radicais hidroxila. As vantagens da ozonização é; não deixa cheiro e gosto na água, é mais rápido que o cloro na inativação de bactérias, decompõe-se em O2 e não forma compostos organoclorados. As desvantagens na utilização de ozônio; é mais cara e requer equipamentos especiais, alta toxidade do ozônio.