curso tratamento aguas

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CURSO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS 
 
 
 
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 1 - INTRODUÇÃO 
 
 
 O presente trabalho tem como objetivo apresentar o tema técnico referente ao 
tratamento de águas industriais para sistemas geradores de vapor. No texto, fica 
evidenciado a necessidade da realização de um tratamento químico adequado para as águas 
de alimentação das caldeiras e os possíveis problemas causados pela falta do mesmo, 
demonstrando os principais tipos de tratamentos químicos usados atualmente e seus 
respectivos parâmetros de controle. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 2 – HISTÓRICO 
 
 2.1 - A EMPRESA 
 A Indústria Química Mascia Ltda, está situada na Rua Honorato Bazei, nº 100, 
Bairro Desvio Rizzo, distrito industrial de Caxias do Sul, no estado do Rio Grande do Sul. 
 A Indústria Química Mascia Ltda foi fundada no dia 31 de março de 1972. Desde a 
sua fundação a empresa está voltada para o ramo de tratamento de águas industriais, com 
ênfase a águas de resfriamento e de geradores de vapor. 
 A empresa alcançou posição de destaque neste segmento graças à pesquisa e 
desenvolvimento de tecnologia própria, que foram iniciadas nos primeiros anos da década 
de 70. 
 Através da pesquisa, a Indústria Química Mascia desenvolveu produtos com 
formulações adequadas, técnicas de utilização e assistência, tendo por objetivo garantir a 
preservação e funcionamento de equipamentos. Portanto, a função da empresa no mercado 
é adequar produtos químicos aos diversos tipos de águas de alimentação para que não 
ocorram prejuízos materiais e perdas desnecessárias nos equipamentos. 
 O tratamento químico aplicado contém produtos como fosfatos, álcalis, sulfitos, 
hidrazina, colóides, polímeros, dispersantes, quelatos, entre outros. Ou seja, é o tratamento 
dito convencional, conjugado e dispersante, os quais são reconhecidos internacionalmente. 
 Atualmente a empresa atua na venda de produtos químicos e assistência técnica 
para tratamento de águas industriais, compreendendo um quadro de clientes que gira em 
torno de mil e quinhentas indústrias, nos mais diversos ramos de atividades. 
 A disposição funcional da empresa pode ser vista conforme a Figura 1. 
FIGURA 01 - ORGANOGRAMA FUNCIONAL DA EMPRESA 
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 FONTE: Indústria Química Mascia Ltda 
 
 
 
2.2 – POLÍTICA DA QUALIDADE 
 
 “ Fornecer produtos e serviços que satisfaçam as necessidades e 
expectativas dos clientes, reconhecendo a participação dos colaboradores e 
preservando o meio ambiente.” 
 
DIRETOR 
PRESIDENTE 
ASSESSORIA 
JURÍDICA 
DIRETOR 
ADMINISTRATIVO
DIRETOR 
INDUSTRIAL 
SETOR 
FINANCEIRO SECRETARIA
DEPARTAMENTO 
PESSOAL 
ASSESSORIA 
CONTÁBIL 
VENDAS
ASSISTÊNCIA 
TÉCNICA 
CONTROLE 
QUALIDADE LABORATÓRIO
MANUTENÇÃO PRODUÇÃO 
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3 - TRATAMENTO DE ÁGUAS PARA SISTEMAS GERADORES DE VAPOR 
 
 3.1 - ÁGUAS NATURAIS E SEUS CONSTITUINTES 
 As águas naturais podem ser classificadas como meteóricas, superficiais ou 
subterrâneas, e as impurezas presentes na mesma variam devido a natureza do solo, das 
condições climáticas, origem e grau de poluição. 
 Os diversos tipos de águas encontrados na natureza nunca são puros, pois todos 
apresentam uma certa quantidade de impurezas granulares ou moleculares. Em seu estado 
químico puro a água é um líquido incolor, insípido e inodoro, representada pela fórmula 
H2O, sendo reconhecida como solvente universal. 
 Os constituintes geralmente encontrados junto com a água são sais dissolvidos 
inorgânicos e orgânicos, matéria orgânica em suspensão, material coloidal, gases 
dissolvidos e microorganismos. A seguir são apresentados os principais elementos e 
substâncias encontradas na água e as características que conferem devido à sua presença. 
 
 a) ferro - o ferro é encontrado nas águas sob a forma de bicarbonato ferroso. Sua 
concentração varia de acordo com a região, podendo chegar a concentração de até 100 
ppm. Possui tendência à formação de depósitos sobre as superfícies dos tubos da caldeira, 
podendo provocar rupturas ou bloqueamento. A porosidade apresentada pelos depósitos de 
ferro facilita o acúmulo de substâncias corrosivas sob esta camada, criando um ambiente 
propício à corrosão. O ferro pode ser removido das águas por aeração, cloração, 
abrandamento cal sodada, desmineralização ou evaporação; 
 
 b) dureza total - a dureza de uma água é proporcional à concentração de sais de 
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cálcio e magnésio. Suas concentrações variam de 10 a 200 ppm. A dureza total contida na 
água é devida a bicarbonatos (HCO3-), sulfatos (SO4-), cloretos (Cl-) e nitratos (NO3-). Os 
sais de cálcio e magnésio provocam incrustações nos tubos da caldeira prejudicando a 
troca térmica. Podem ocasionar um superaquecimento nos tubos, que levará a ruptura do 
material ou possivelmente a um ataque corrosivo. Os sais presentes na água podem ser 
removidos por abrandamento, desmineralização ou evaporação; 
 
 c) alcalinidade total - a alcalinidade total geralmente é devida aos 
bicarbonatos de cálcio, magnésio 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 gás 
carbônico que dissolve-se na água, sendo altamente corrosivo. A alcalinidade pode ser 
controlada pelo processo de dealcalinização, desmineralização ou evaporação; 
 
 d) sulfatos - apresentam-se nas águas como sulfatos de cálcio, sódio e magnésio, 
com concentrações que variam de 5 a 200 ppm, dependendo da região proveniente. São 
responsáveis pelos mesmos inconvenientes citados na dureza total, e para remover-se os 
sulfatos da água usa-se o abrandamento, desmineralização ou a evaporação; 
 
 e) sílica - a sílica é um constituinte presente em todas as águas naturais, sua 
concentração pode variar de 2 a 100 ppm. Juntamente com a dureza, a sílica ocasiona 
depósitos duros e de difícil remoção sobre os tubos da caldeira, prejudicando a troca 
térmica. Em caldeiras que operam a uma pressão superior a 28 kgf/cm2 pode ocorrer a 
volatilização da sílica ocasionando processos incrustantes nos superaquecedores e nas 
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turbinas. Para sua remoção aplica-se a desmineralização ou evaporação; 
 
 f) cloretos - encontram-se presentes nas águas brutas como cloretos de sódio, 
cálcio e magnésio, em uma concentração que varia de 3 a 1.000 ppm. Na água do mar sua 
concentração pode chegar a 25.000 ppm. Os cloretos se não removidos da água por 
evaporação ou desmineralização, ocasionarão um processo corrosivo no interior da 
caldeira; 
 
 g) gás carbônico - o gás carbônico é encontrado dissolvido nas águas brutas, numa 
concentração de 2 a 15 ppm. Possui características altamente corrosivas ao metal da 
caldeira. O CO2 pode ser removido por deaeradores ou desmineralizadores; 
 
 h) oxigênio dissolvido - o oxigênio dissolvido é um agente altamente corrosivo às 
partes metálicas da caldeira. Está presente na água sob a forma de O2 e sua concentração 
pode atingir até 10 ppm. A remoção de O2 se dá pelo processo de deaeração; 
 
 i) amoníaco - o amoníaco apresenta-se dissolvido nas águas brutas numa 
concentração que pode atingir 20 ppm. Pode ser encontrado na forma de compostos 
orgânicos. Na presença de oxigênio dissolvido atua como um agente de corrosão. Em altas 
concentrações ataca o cobre e suas ligas mesmo sem a presença de O2. O amoníaco é 
retirado das águas por cloração, desmineralizaçãoou deaeração. Sua presença numa água 
bruta indica poluição ambiental; 
 
 j) manganês - a presença de manganês na água bruta pode acarretar os mesmos 
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problemas referenciados para o ferro. Sua presença ocorre na forma de bicarbonatos numa 
concentração de até 5 ppm. Pode ser removido por precipitação durante o processo cal 
sodada, desmineralização ou evaporação; 
 
 l) matéria em suspensão e coloidal - as quantidades de matéria em suspensão e 
coloidal são avaliadas pela turbidez e cor. Encontram-se em grandes quantidades nas águas 
de superfície e em pequenas concentrações nas águas subterrâneas. A matéria em 
suspensão e a coloidal são constituídas de argila, lama, areia, óleos, matéria orgânica, 
sílica, ácidos húmicos e fúlvicos, bactérias e esporos. Turbidez de uma água é o termo 
aplicado a matéria suspensa, proveniente de qualquer natureza. Certos rios apresentam 
valores de turbidez que podem chegar a 2.000 ppm como SiO2. O desenvolvimento de cor 
nas águas é proveniente da matéria orgânica. Águas de superfície geralmente apresentam 
coloração enquanto que as subterrâneas são incolores. A presença de cor em água é 
indesejável, pois a matéria orgânica pode se carbonizar provocando incrustações nas 
caldeiras. Além disto a coloração de uma água pode influir no processo industrial de 
determinados produtos. Filtros de carvão ativado são usados para eliminar a cor, 
ácidos húmicos e fúlvicos e a sílica coloidal, e os microorganismos são retirados por 
clarificação e abrandamento cal-sodada; 
 
 m) sólidos totais dissolvidos - são encontrados numa concentração que varia de 50 
a 500 ppm. O valor de sólidos totais dissolvidos na água 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. Os regimes de descargas de caldeiras são avaliados conforme a 
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concentração de sólidos existente. A remoção deste constituinte na água pode ser feita pela 
desmineralização ou por evaporação. 
 
 
 3.2 - REMOÇÃO DE IMPUREZAS PRESENTES NA ÁGUA 
 
 O significado de purificar uma água consiste na remoção das substâncias que 
comprometem a qualidade do efluente, sob o ponto de vista químico, físico, organoléptico 
e bacteriológico. As águas brutas diferem em qualidade e os métodos usados para a sua 
purificação dependem das condições da água e do grau de purificação necessário. Os 
métodos mais comuns de tratamento são: pré-decantação, coagulação, sedimentação, 
filtração, neutralização, desinfecção e aeração. 
 
 3.2.1 - Pré-Decantação 
 Este processo também é chamado de sedimentação simples e é aplicado em águas 
que possuem sólidos em suspensão em condições de decantar normalmente sem o auxílio 
do processo de floculação. 
 A pré-decantação é empregada para separar partículas suspensas de tamanho 
superior a 10 mícrons. Dependendo da porcentagem requerida de remoção de sólidos 
suspensos, calcula-se um tempo de retenção para que o processo ocorra no pré-decantador. 
Este tratamento prévio pode ser executado em tanques de concreto providos de 
equipamentos para a retirada do material depositado ou em bacias naturais ou artificiais de 
grande capacidade volumétrica. 
 
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 3.2.2 - Clarificação 
 O processo de clarificação possui três etapas: coagulação, decantação e filtração. 
 No processo de coagulação usa-se como coagulantes o sulfato de alumínio, 
aluminato de sódio, sulfato ferroso, cloreto férrico, sulfato férrico, óxido de cálcio, etc. Os 
coagulantes são mais eficientes economicamente quando se ajusta o pH, isto é, a acidez ou 
alcalinidade da água para melhor coagulação. Os produtos normalmente usados para esta 
finalidade são o carbonato de sódio e a cal, para elevar o pH, e ácido sulfúrico para baixar 
o pH. 
 Quando há mistura de coagulantes na água, ocorre a formação de flocos, que 
agrupam a matéria em suspensão facilitando a remoção por decantação. 
 Como coadjuvantes dos coagulantes são usados polieletrólitos que podem ser 
catiônicos, aniônicos ou noniônicos. Os polieletrólitos tem função de aumentar o tamanho 
do floco ajudando na sedimentação. 
 A água após passar pelo processo de coagulação, onde as matérias orgânicas e 
coloidal ficaram agregadas na forma de flocos, é bombeada para um decantador que tem 
função de sedimentar a matéria coagulada, assim clarificando a água. 
 O processo de filtração é definido pela passagem da água através de um meio 
poroso com o propósito de remover a matéria suspensa. A matéria suspensa presente na 
água dependerá da fonte de captação, podendo esta apresentar lama, argila, óxido de ferro, 
matéria orgânica, microorganismos, entre outros. 
 Os filtros geralmente utilizados são os de gravidade e os de pressão. 
 
 3.2.3 - Neutralização 
 A neutralização tem a finalidade de corrigir a acidez natural ou adquirida no 
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tratamento de coagulação. Normalmente usa-se para tal função a soda barrilha ou água de 
cal. 
 
 3.2.4 - Desinfecção 
 A desinfecção tem por objetivo garantir um meio isento de microorganismos 
patogênicos, destruindo os germes restantes da água decantada, assegurando que todos os 
organismos presentes na água tenham sido eliminados. 
 A cloração geralmente é feita com hipoclorito de sódio e cloro gasoso, que devem 
ser posteriormente removidos se esta água for utilizada como alimentação de caldeiras à 
vapor. 
 
 3.2.5 - Tratamento Externo para Geradores de Vapor 
 Quando visamos utilizar a água para fins industriais, especificadamente para 
sistemas geradores de vapor, necessitamos fazer um tratamento externo antes que a água 
seja alimentada na caldeira. Então, após o tratamento primário, realiza-se processos 
externos que auxiliarão o tratamento químico interno, aumentando a eficiência e reduzindo 
o custo do mesmo. 
 
 
 3.2.5.1 - Desaeração 
 Este processo tem como objetivo a retirada de O2 e CO2 dissolvidos na água. Para 
tanto, usa-se desaeradores, equipamentos que minimizarão a quantidade destes gases na 
água, porém não os eliminarão totalmente. 
 
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 3.2.5.2 - Abrandamento com Cal e Carbonato de Sódio 
 A dureza total na água é devida principalmente aos sais de cálcio e magnésio, 
como já vimos anteriormente. 
 O processo de abrandamento com cal e carbonatos de sódio consiste em adicionar 
a cal sob forma de hidróxido de cálcio, e esta reagirá com o CO2 livre formando: 
 Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O 
 Ocorre a eliminção do dióxido de carbono e precipitação de carbonato de cálcio. 
Após o hidróxido de cálcio reage com o bicarbonato de cálcio formando: 
 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O 
 Com o bicarbonato de magnésio ocorre a seguinte reação: 
 Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 + MgCO3 + 2H2O 
 Ocorre a precipitação de carbonato de cálcio e magnésio, que reagirão novamente 
com o hidróxido de cálcio, conforme a seguinte reação: 
 MgCO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + Mg(OH)2, precipitando carbonato de cálcio 
e hidróxido de magnésio. 
 Para o sulfato de magnésio ocorre a reação: 
 MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaSO4, precipitando o hidróxido de 
magnésio. 
 Já para o sulfato de cálcio há necessidade do uso de soda barrilha: 
 CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 
 Novamente há precipitação de CaCO3 e o sulfato de sódio formado não é 
constituinte de dureza. 
 Após o processo cal-soda a água tratada deve passar por um tanque de 
sedimentação. 
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 Para melhor precipitação de Ca e Mg deve-se ajustar o pH entre 10 e 11. 
 
 3.2.5.3 - Abrandamento por Troca Catiônica 
 Umdos primeiros trocadores de cátions foram os zeolitos para a troca de cálcio e 
magnésio por sódio. Como os zeolitos não eram resistentes ao ácido foram desenvolvidas 
resinas sintéticas para realizar o abrandamento catiônico. 
 O processo de abrandamento catiônico consiste em passar água por um leito de 
resinas, efetuando a troca de cálcio e magnésio por sódio. Caso a quantidade de 
bicarbonato de sódio formada for indesejável, deve-se fazer a dealcalinização. 
 No processo de troca iônica quando as resinas estiverem saturadas, deverá ser 
efetuada a sua regeneração. 
 
 3.2.5.4 - Desmineralização 
 A desmineralização consiste na remoção de todos os íons presentes na água, 
através de resinas catiônicas e aniônicas. Este processo também é chamado de deionização. 
A água passa por resinas catiônicas (H+) e aniônicas (OH-), em conjunto ou 
separadamente. 
 Convém após a desmineralização instalar um deaerador para a eliminação de CO2 
logo após a troca catiônica para poupar as resinas aniônicas. As águas que sofrerão 
desmineralização devem estar isentas de cloro e matéria orgânica, para não deteriorarem as 
resinas aniônicas. 
 A remoção de colóides é efetuada com resinas aniônicas fortemente básicas, as 
quais removem a sílica solúvel, sílica coloidal e polímeros de baixo peso molecular. Os 
colóides complexos necessitam de resinas aniônicas macro-reticulares, as quais são 
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resistentes à oxidação e deterioração por matéria orgânica. 
 
 3.3 - ÁGUA PARA ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRAS 
 Uma água perfeita para alimentar sistemas geradores de vapor é aquela que não 
apresenta substâncias incrustantes, não corroi o metal do equipamento e de seus acessórios 
e que não ocasiona arraste e nem espumação. 
 Encontrar uma água com estas características é extremamente difícil, portanto toda 
a água que será utilizada na caldeira deve sofrer uma purificação artificial, onde as 
impurezas presentes serão eliminadas ou trocadas por produtos menos prejudiciais. 
 Considera-se como impurezas toda e qulquer substância presente na água que não 
possua a fórmula H2O. Os diferentes tipos de impurezas presentes na água causam uma 
série de problemas no sistema gerador de vapor. Através da Tabela 1 verificamos os 
possíveis efeitos causados pelas impurezas separadamente, e os tratamentos a serem 
executados para a remoção das mesmas. 
 A pressão em que vai se operar a caldeira é de suma importância, pois é ela que vai 
determinar métodos para reduzir as impurezas contidas na água. A Tabela 2 mostra a 
seqüência de tratamentos que viabiliza o uso da água como fonte de alimentação em 
caldeiras, de acordo com a pressão de operação. 
 
TABELA 02 - PREPARAÇÃO DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO DA CALDEIRA 
 
Pressão kgf/cm2 Métodos de Remoção de Impurezas 
até 40 Clarificação, filtração, abrandamento pôr 
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troca iônica. 
41 a 65 Clarificação, filtração, troca iônica e 
possivelmente desmineralização. 
acima de 65 Clarificação, filtração, desmineralização e 
desaeração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3.4 - PROBLEMAS QUE OCORREM EM CALDEIRAS 
 3.4.1 - Incrustações 
 As incrustações são deposições ou precipitações sólidas, de natureza alcalinas, que 
ocorrem nas superfícies internas das caldeiras. Provocam redução na transferência de 
calor, aumento no consumo de combustível, elevação da temperatura da superfície dos 
metais por superaquecimento e eventuais rupturas da estrutura. 
 Normalmente com a elevação da temperatura ocorre uma maior dissolução das 
substâncias sólidas na água. Porém existem substâncias que apresentam difícil dissolução e 
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as que com um aumento da temperatura tornam-se cada vez menos solúvel, como é o caso 
do CaSO4 (sulfato de cálcio). Outras substâncias como o CaCO3 (carbonato de cálcio), 
mesmo aumentando a temperatura conservam a sua solubilidade quase que inalterada. 
 Estas substâncias mencionadas são as que encontram-se nas águas de alimentação 
das caldeiras. 
 Na parte interna da caldeira, estes compostos, sofrem reações químicas, tornando-
se insolúveis à medida que há uma concentração da água. Isto ocorre principalmente em 
caldeiras aquatubulares, nos tubos de vaporização, onde a carga de calor na superfície de 
aquecimento é grande e a película de água da superfície apresenta maior temperatura e 
concentração que a água existente na parte interna do tubo. 
 Assim, estes sólidos e substâncias cuja solubilidade diminui com o aumento de 
temperatura aderem à superfície de aquecimento formando as crostas. 
 Na Figura 2 pode-se observar a relação entre a espessura de incrustação e a perda 
de calor numa caldeira. 
FIGURA 02 - ESPESSURA DE INCRUSTAÇÃO X PERDA DE CALOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2,0 mm 
 
 
 
 
 
 
 
1,5 mm 
 
 
 
 
 
1,0 mm 
 
 
 
c
d a
b 
Espesura 
da incrustação 
 17
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FONTE: Indústria Química Mascia Ltda (1989). 
 
 As principais causas da existência de depósitos em caldeiras são: excesso de 
impurezas presentes na água de alimentação, processo de corrosão que forma subprodutos 
depositantes, condensado ou vapor contaminados e tratamento químico aplicado 
inadequadamente. 
 Portanto produtos insolúveis são obtidos haja ou não tratamento. Um tratamento 
químico adequado visa obter sólidos insolúveis na água da caldeira sob a forma de lama 
não aderente à tubulação. 
 Dentro de um sistema gerador de vapor podem ocorrer as seguintes reações 
químicas quando impurezas estão presentes na água de alimentação: 
 a) sem tratamento químico: 
 Ca2+ + 2HCO3- CaCO3 + H2O + CO2 
 Ca2+ + SO4- CaSO4 
 Ca2+ + SiO32- CaSiO3 
 Mg2+ + 2HCO3- MgCO3 + CO2 + H2O 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
a. incrustação dura - carbonato 
b. incrustação mole - sulfato 
c. incrustação mole - carbonato 
d. incrustação dura - sulfato 
% de perda de calor 
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 MgCO3 + H2O Mg(OH)2 + CO2 
 Mg2+ + SiO32- MgSiO3 
 b) com tratamento químico aplicado corretamente: 
 10Ca+2 + 6PO43- + 2OH- 3Ca3(PO42 . Ca(OH)2 
 3Mg2+ + 2OH- + 2SiO3 + 2H2O 2MgSiO3 . Mg(OH)2 . 2H2O 
 Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 
 c) com tratamento químico incorreto: 
 3Ca2+ + 4PO43- Ca3(PO4)4 
 4Mg2+ + 20H + 2PO43- Mg3(PO4)2 . Mg(OH)2 
 
 As incrustações possuem uma estrutura de difícil condutividade térmica como 
mostra a Tabela 3. 
 
TABELA 03 - CONDUTIVIDADE TÉRMICA DAS INCRUSTAÇÕES 
Substâncias Condutividade Térmica (KCal/m.h.°C) 
Fuligem 0,06 a 0,1
Membrana de óleo 0,1
Crosta de Silicatos SiO2 0,2 a 0,4
Crostas de solutos inorgânicos 0,4 a 0,6
Crostas de sulfatos 0,6 a 2
Ferro doce 40 a 60
FONTE: Compania Brasileira de Caldeiras (1976) 
 
 19
 
 As crostas formadas na superfície de aquecimento, constituem um obstáculo à 
passagem de calor da chama para a água no tubo da caldeira, como observa-se no Anexo 1. 
Além de influenciar na condutividade térmica estes depósitos provocam um 
superaquecimento da chapa metálica, e a medida que a temperatura aumenta a sua 
resistência à tração de escoamento diminui podendo provocar dilatações e até mesmo 
rupturas dos tubos em conseqüência da alta pressão. 
 A Figura 3 mostra a curva de variação da resistência de escoamento em função da 
temperatura deuma aço carbono. 
 
 
FIGURA 03 - VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ESCOAMENTO EM FUNÇÃO DA 
TEMPERATURA 
 
 
 
 
 
 
 
 
FONTE : Compania Brasileira de Caldeiras (1976) 
 
 
 Observa-se portanto que quanto maior for a temperatura de operação de uma 
caldeira menor será a quantidade de depósitos que ela poderá tolerar. 
50 
 
40 
 
30 
 
20 
 
10 
 200 300 400 500 600 700 800 T°C 
Temperatura 
de 
Escoamento 
(kg/m2) 
 20
 Como conseqüência da presença de incrustações num gerador de vapor podemos 
citar: superaquecimento dos tubos, perda de rendimento, possível ruptura da tubulação, 
maior consumo de combustível, ataque cáustico, fragilidade por hidrogênio e obstrução ao 
fluxo de água. 
 3.4.2 - Corrosão 
 Um processo de corrosão pode ser definido como a oxidação dos metais que 
compõe o sistema gerador de vapor, geralmente provocado pela água e suas impurezas. O 
processo corrosivo é função da pressão e temperatura de trabalho, tipos de contaminantes e 
tratamento químico dado a água de alimentação da caldeira. 
 A seguir apresenta-se os principais tipos e formas de corrosão existentes nos 
geradores de vapor. 
 a) corrosão uniforme - é a corrosão generalizada, na qual o material apresenta sua 
superfície corroída de maneira uniforme em toda a sua extensão, conforme Anexo 2. Este 
tipo de corrosão pode ser verificado quando as partes metálicas da caldeira estão em 
contato com uma água de alimentação que apresenta características ácidas. Nas caldeiras 
fumutubulares a corrosão uniforme pode ser observada em volta dos tubos perto dos 
espelhos, onde ocorre a dilatação e contração do material; 
 
 b) corrosão por pite e alveolar - é um tipo de corrosão localizada, caracterizada 
pelo ataque puntiforme do metal, podendo ser observada no Anexo 3. O processo corrosivo 
pode ocorrer em pequenas áreas, por perfurações em pontos discretos, podendo perfurar 
uma chapa metálica em um período de tempo bastante reduzido. Nos pites a corrosão 
apresenta-se com profundidade maior do que seu diâmetro. Já nos alvéolos a profundidade 
da corrosão é menor que seu diâmetro. As causas mais prováveis desse tipo de corrosão 
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são: 
 - presença de áreas anódicas e catódicas com diferença de potencial, 
causados por impurezas estranhas à composição do metal, diferença na estrutura do grão e 
tensões no metal; 
 - água de alimentação com características ácidas, contendo eletrólitos 
dissolvidos; 
 - depósitos minerais, resultando um eletrólito e dando início a pontos de 
corrosão por aeração diferencial; 
 - passagem da corrente elétrica no circuito formado; 
 
 c) corrosão intergranular - a corrosão intergranular ou intercristalina ocorre no 
contorno do grão, sendo um processo corrosivo extremamente perigoso porque na maioria 
das vezes só é detectado por micrografia; 
 
 d) corrosão seletiva - este processo de corrosão ocorre quando algum(s) do(s) 
componente(s) da liga metálica é corroído preferencialmente; 
 
 e) corrosão por fadiga - a corrosão por fadiga ocorre quando o material sofre 
ruptura sob a ação de tensão, calor e processo corrosivo. Normalmente é encontrado nos 
domos e tubos principais de vapor, apresentando fissuras difíceis de serem verificadas por 
estarem cobertas por produtos de corrosão e associadas a pites; 
 
 f) corrosão por esfoliação - é a corrosão que ocorre com os materiais laminados, 
em particular o alumínio, que se manifesta pela separação das camadas; 
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 g) corrosão galvânica - este tipo de corrosão pode ser encontrada em locais onde se 
utiliza metais dissimilares. O uso de metais diferentes em contato expostos a água na 
presença de um eletrólito, geram um processo corrosivo onde o metal menos nobre torna-
se um ânodo, corroendo-se. Ocorre portanto uma redução na espessura da chapa metálica. 
A corrosão galvânica pode ser observada em caldeiras quando usa-se tubos de ferro novos 
em contato com tubos de ferro antigos; 
 
 h) fragilidade cáustica - ocorre quando a soda cáustica fica depositada sobre a parte 
metálica destruindo o óxido preto de ferro (magnetita) e conseqüentemente a superfície do 
metal. Normalmente a fragilidade cáustica é observada em chapas rebitadas, juntas, uniões 
ou inserções; 
 
 i) corrosão sob tensão - a corrosão sob tensão, também conhecida como corrosão 
tipo ″stress″, ocorre quando for criada uma tensão no metal e este for exposto à água que 
contém eletrólitos dissolvidos. Neste tipo de corrosão as áreas sob tensão se tornam áreas 
anódicas e são corroídas. Os principais elementos causadores de processos de corrosão em 
caldeiras podem ser identificados como sais e gases dissolvidos, ácidos minerais, material 
em suspensão e microorganismos; 
 
 j) corrosão devida a ácidos minerais - muitas águas superficiais utilizadas para 
gerar vapor em caldeiras apresentam na sua composição química ácidos como o clorídrico, 
sulfúrico, nítrico, acético, entre outros. Estes ácidos normalmente provém da poluição 
hídrica industrial. O ataque ácido causará uma corrosão localizada nas caldeiras, 
 23
geralmente observada na forma de pites ou alvéolos. Este processo de corrosão ocorrerá 
em maior velocidade se juntamente com os ácidos forem encontrados sais minerais; 
 
 l) corrosão devida a sais dissolvidos - os sais que provocam maior corrosão em 
caldeiras são os de caráter ácido, sulfatos, sais hidrolizáveis, sais oxidantes e bicarbonatos. 
Na corrosão por cloretos de caráter ácido, os mais importantes são: cloreto de magnésio 
(MgCl2) e o cloreto de cálcio (CaCl2), porque estes reagem com a água formando ácido 
clorídrico (HCl). O cloreto ferroso (FeCl2) rompe a magnetita, debilitando sua resistência e 
permitindo a difusão de íons através de sua película enfraquecida. Neste ponto, devido a 
formação de ácido clorídrico o pH estaria em torno de 4,0 a 4,5, sendo prováveis as 
seguintes reações: 
 MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2HCl 
 O hidróxido de magnésio precipita, ficando parte em solução, havendo o ataque do 
ácido clorídrico ao metal: 
 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 
 Como parte do hidróxido de magnésio ficou em solução, havendo uma reação com 
o cloreto ferroso: 
 FeCl2 + Mg(OH)2 Fe(OH)2 + MgCl2 
 O cloreto de magnésio irá produzir novamente ácido clorídrico conforme a 
primeira reação apresentada, sendo que a corrosão prossegue indefinidamente, porém a 
quantidade de ácido clorídrico formada é cada vez menor, visto que o hidróxido de 
magnésio precipita e somente parte permanece em solução. Na segunda reação apresentada 
há liberação de hidrogênio e o metal da caldeira poderá sofrer uma fragilização pelo 
hidrogênio, conforme veremos mais adiante. O mesmo fenômeno que ocorre com o cloreto 
 24
de magnésio também é verificado com o cloreto de cálcio. O cloreto de sódio apresenta 
uma corrosão menor que a dos cloretos de cálcio e magnésio. Sendo o cloreto de sódio um 
eletrólito forte, aumentará a condutividade da água da caldeira, favorecendo o mecanismo 
eletroquímico da corrosão; 
 
 m) corrosão por álcalis - o processo de corrosão por álcalis pode ser observado 
quando o mesmo encontra-se abaixo de incrustações em zonas de alta transferência de 
calor; 
 
 n) corrosão por sulfatos - o sulfato de magnésio (MgSO4) em presença de cloreto 
de sódio ocasiona a seguinte reação química em uma água de caldeira: 
 NaCl + MgSO4 MgCl2 + Na2SO4 
 E o cloreto de magnésio passa a ser um agente corrosivo, conforme já foi 
verificado anteriormente.O sulfato também provoca corrosão microbiológica devido a 
bactériais redutoras de sulfato promoverem despolarização catódica, o que acelera o 
processo corrosivo. Como exemplo podemos citar a bactéria desulfovibrio desulfuricans; 
 
 o) corrosão devida ao oxigênio dissolvido - o oxigênio dissolvido tem um papel 
importantíssimo no mecanismo da corrosão, podendo acelerá-la ou retardá-la. Porém, para 
um melhor estudo sobre o oxigênio, devemos verificar a teoria eletrolítica da corrosão. A 
água quando se ioniza forma íon hidrogênio H+ (na realidade íon oxônio H3O) e íon 
hidroxila OH-. 
 H2O H+ + OH- 
 O ferro em contato com a água se dissolve em íon ferroso (Fe+2) e o íon hidrogênio 
 25
perde a sua carga fazendo que ocorra uma deposição sobre a superfície de ferro. O ferro ao 
dissolver-se forma uma pilha de oxigenação diferencial. 
 2Fe 2Fe2+ + 4e- 
 O íon ferroso com a carga positiva é atraído pelo íon hidroxila, o qual está 
carregado negativamente, formando o hidróxido ferroso. 
 2Fe2+ + 4OH 2Fe(OH)2 
 Este hidróxido, que tem baixa solubilidade deposita-se sobre as partes metálicas da 
caldeira como uma película. O hidrogênio formado na dissociação da água pode polarizar 
o sistema, diminuindo o processo de corrosão. Porém em presença de oxigênio dissolvido, 
o qual exerce uma ação despolarizante, as reações tendem a limpar a área catódica de 
hidrogênio, permitindo desta forma a continuação da ação corrosiva. 
 2H +1/2 O2 H2O 
 Neste processo ocorrem as seguintes reações: 
 (ânodo) 2Fe 2Fe2+ 
 4OH + 2 Fe2+ 2Fe(OH)2 
 (Cátodo) 4H+ + 4e 4H 
 4H + O2 2H2O 
 Neste caso ocorre a existência de áreas mais e menos aeradas. Assim a área menos 
aerada em presença de oxigênio apresentaria corrosão e normalmente sob a forma de pites, 
porque os elétrons da área menos aerada passam para a área mais aerada, devido a 
diferença de potencial existente. Outro caso em que o oxigênio é responsável por corrosão 
seria a destruição de óxido preto de ferro (magnetita) mediante a seguinte reação: 
 2Fe3O4 + 1/2 O2 3Fe2O3 
 Ainda, como a terceira maneira do oxigênio ser responsável por corrosão podemos 
 26
mencionar o ataque ao metal base: 
 4Fe + 2H2O + 3O2 2Fe2O3 . H2O 
 O composto formado se desprende das partes metálicas da caldeira por ser uma 
película porosa, não aderente, ficando o metal exposto a um novo ataque corrosivo; 
 
 p) corrosão devida ao gás carbônico - o gás carbônico dissolvido na água também 
tem fator importante em um processo de corrosão. Este normalmente provoca corrosão por 
pontos, tanto em caldeiras, quando o pH da água está baixo, como nas seções pré e pós-
caldeira, principalmente na linha de vapor e condensado. A formação de CO2 é devida a 
decomposição dos carbonatos na água da caldeira e a ação do calor que decompõe os 
bicarbonatos existentes nas águas naturais, precipitando os carbonatos. Na água que 
contém gás carbônico ocorre o seguinte processo de corrosão: 
 CO2 + H2O H2CO3 
 H2CO3 2H+ + CO32- 
 Fe Fe2+ + 2e 
 Os dois íons hidrogênio formados devido ao dióxido de carbono presente na água, 
atrairão os dois elétrons da reação ocorrida com o ferro, fazendo com que o íon ferroso 
entre em solução até atingir um novo equilíbrio. Logo, quanto maior for a introdução de 
CO2, maior será a dissolução do ferro; 
 
 q) corrosão devida ao gás sulfídrico - o gás sulfídrico presente na água é originário 
de meios químicos (poluição) e biológicos. O processo corrosivo pode ser verificado 
conforme a seguinte reação: 
 Fe + H2S FeS + H2 
 27
 Na presença de oxigênio o gás sulfídrico pode ser oxidado a ácido sulfúrico, dentro 
de certas condições de pH e temperatura, o que atacará violentamente o ferro; 
 
 r) corrosão por dióxido e trióxido de enxofre - a existência de dióxido e trióxido de 
enxofre dissolvidos na água da caldeira em pH baixo, formarão ácido sulfuroso e sulfúrico 
respectivamente. As reações que ocorrem no ataque ao ferro são: 
 2Fe + 2H2SO3 FeS + FeSO4 + H2O 
 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 
 2Fe + 3H2SO4 + 3/2O2 Fe2(SO4)3 + H2O 
 
 s) corrosão pela amônia - a amônia não ataca o ferro, porém as ligas de cobre e 
zinco são atacadas, formando complexos solúveis. 
 Cu + 4NH3 Cu(NH3)4+2 
 Quando há oxigênio no meio ocorre despolarização do metal: 
 Cu + 1/2O2 + 4NH3 + H2O Cu(NH3)4 (OH)2 
 Na presença de zinco ocorre a seguinte reação: 
 Zn + 4NH3 Zn(NH3)4+2 + 2e 
 
 t) corrosão por cloro - os compostos à base de cloro são muito utilizados para a 
desinfecção em águas, sendo estas usadas para alimentar caldeiras. O cloro livre presente 
na água provoca uma corrosão rápida em forma de pites e/ou alvéolos; 
 
 u) fragilização pelo hidrogênio - quando ocorrer um aquecimento excessivo na 
chapa metálica da caldeira, fará com que a ebulição da água ocorra sob forma de película. 
 28
Neste ponto o vapor da água se dissocia, fazendo com que o ferro se combine com o 
oxigênio, liberando hidrogênio atômico. O processo de liberação é contínuo, mediante 
progressiva combinação do ferro com oxigênio, desgastando as partes metálicas. O 
hidrogênio nascente que se forma penetra nos espaços intercristalinos de aço, reagindo 
com os óxidos, nitretos, carbetos, formando produtos gasosos dentro do metal, originando 
pressões internas, fraturando o metal nos espaços intercristalinos. 
 Fe3C + 4H CH4 + 3Fe 
 Também pode ocorrer quando se tem óxidos de cobre e ferro que se depositam 
sobre o óxido preto de ferro, de função protetiva, em locais de excessivo aquecimento, 
rompendo o filme protetor: 
 Cu2O + 2Fe3O4 2Cu + 3Fe2O3 
 CuO + 2Fe3O4 Cu + 3Fe2O3 
 2FeO + Fe3O4 Fe + 2Fe2O3 
 O óxido vermelho de ferro não protege o ferro e o vapor entra em contato com 
este, produzindo hidrogênio atômico e penetra nos espaços intercristalinos, conforme 
vimos anteriormente. 
 A fragilização pelo hidrogênio é observada por fotomicrografia, onde se nota na 
análise a descarbonetação. 
 
 
 
 3.4.3 - Arraste e Espumação 
 
 O arraste e a espumação consistem nas principais causas de contaminação do vapor 
 29
produzido numa caldeira. 
 Podemos definir arraste como um fenômeno onde as partículas de água da caldeira 
são carregadas para o vapor gerado, o que é extremamente indesejável. 
 O arraste pode ocorrer devido a nível de água elevado, projeto da caldeira 
inadequado e excesso de produção de vapor. 
 Espumação é a contaminação que se verifica devido a influência exercida pela 
concentração de produtos químicos na tensão superficial na película de água, que envolve 
as bolhas de vapor em geração. 
 A formação de espuma deve-se ao excesso de sólidos totais dissolvidos, 
alcalinidade total elevada, óleos e graxas, excesso de sólidos em suspensão, detergentes e 
matéria orgânica. 
 O arraste e a espumação podem colocar em risco o superaquecedor, as linhas de 
distribuição e os equipamentos colocados na seção pós caldeira,promovendo processos de 
corrosão e incrustação, além de diminuir a eficiência do gerador de vapor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 30
 
 3.5 - TRATAMENTO INTERNO 
 O tratamento interno da água de caldeira por meio de compostos químicos foi o 
primeiro método utilizado para corrigir as impurezas provenientes da água de alimentação, 
tendo nos dias de hoje uma intensa aplicação. Para este propósito, emprega-se uma grande 
variedade de substâncias de composições diferenciadas, tendo em vista retardar o efeito da 
corrosão, incrustação e possíveis arraste e espumação nos equipamentos. 
 No início do século desenvolveram-se algumas técnicas para o tratamento de água, 
tanto interna como externamente, visando a produção de vapor. Anteriormente não havia 
tecnologia para o tratamento químico da água que seria usada na caldeira, os equipamentos 
sofriam limpezas mecânicas periódicas, o que não afastava acidentes e problemas 
operacionais, além do que a manutenção era lenta e dispendiosa. Os anos seguintes 
revelaram a presença de significativa quantidade de cálcio e magnésio nos depósitos 
retirados das caldeiras. A partir deste momento começou-se a abrandar a água pelo 
processo de precipitação dos íons cálcio e magnésio. 
 Em 1918 iniciou-se o aquecimento da água de alimentação com o objetivo de 
eliminar o oxigênio dissolvido, e em muitas unidades de geração de vapor eram acoplados 
evaporadores que possibilitavam uma água de compensação de alta qualidade, fazendo 
com que reduzisse os problemas operacionais nos equipamentos. Ainda nesta época 
começou-se a utilizar desaeradores, que reduziam o oxigênio dissolvido a valores mínimos 
na água de alimentação. 
 Com o passar do tempo notou-se que águas que apresentavam uma certa 
alcalinidade formavam depósitos de menor dureza e aderência aos tubos da caldeira. 
 O primeiro composto utilizado para tratamento de água foi o carbonato de sódio, o 
 31
qual precipitava o cálcio e o magnésio. 
 O uso de carbonato de sódio foi abandonado quando descobriu-se que a altas 
temperaturas ele sofria decomposição, liberando gás carbônico, que é um agente altamente 
corrosivo. 
 O uso de fosfatos para precipitar íons cálcio e magnésio foi demonstrado em 1922, 
por R.E. Hall, obtendo bons resultados em caldeiras que operavam numa pressão de 530 
psi. 
 Juntamente com o fosfato necessitava-se de um composto que elevasse a 
alcalinidade a fim de manter as borras amolecidas. Passou-se então a usar soda cáustica, e 
denominou-se este tipo de tratamento como convencional. No tratamento dito 
convencional, o fosfato e a soda cáustica tem suas concentrações variando de acordo com a 
pressão de trabalho da caldeira. 
 Com o desenvolvimento do tratamento externo as indústrias passaram a usar uma 
água de alimentação de alta pureza, o que fez diminuir a concentração de fosfatos usada no 
tratamento convencional. Este novo tratamento recebeu o nome de Controle de Precisão. 
 Em 1978 Whirll e Purcell notaram que a soda cáustica concentrava-se debaixo dos 
depósitos desencadeando um processo corrosivo na caldeira. Isto fez com que propusessem 
um tratamento que eliminava o uso da soda cáustica, mantendo somente o fosfato, 
processo que recebeu o nome de tratamento de Coordenação pH-PO4. Mas este tratamento 
nem sempre estava livre de NaOH, pois em altas temperaturas os fosfatos sofriam o 
fenômeno do hide-out, o que produzia NaOH em excesso no interior da caldeira. 
 Ravich e Scherbakova, em 1955, implantaram o Controle Congruente pH-PO4, que 
é a evolução do Controle de Coordenação. Este método proporcionou o uso de fosfatos na 
água de alimentação sem que houvesse a presença de NaOH, além daquela obtida pela 
 32
hidrólise dos fosfatos. 
 Com o uso de desmineralizadores para produção de água de alimentação para 
caldeiras, projetos de unidades polidoras de condensado e contrução de caldeiras sem 
tubulão, o que não permitia sólidos em seu interior, sugeriu-se que nenhum produto 
químico sólido fosse injetado na água da caldeira. Foi criado então o tratamento Zero 
Sólido, também conhecido como tratamento volátil. 
 Em 1960, começou-se a usar quelatos para complexar cálcio e magnésio presentes 
na água de alimentação. Os quelatos possuem a vantagem sobre os fosfatos de não formar 
borras dentro das caldeiras, porém tem um custo mais elevado. Seu uso é restringido à 
caldeiras de baixa e média pressão. 
 Atualmente descobriu-se que polímeros naturais ou sintéticos podem ser usados 
em tratamento de águas de caldeiras de baixa e média pressão. Possuem a função de 
dispersar as borras e evitar as incrustações na superfície dos tubos da caldeira. 
 As caldeiras podem ser classificadas de acordo com as pressões de trabalho que 
estão sujeitas, como mostra a Tabela 4. 
TABELA 04 - CLASSIFICAÇÃO GERAL DAS CALDEIRAS 
Caldeira kgf/cm2 psi 
Baixa pressão 7 - 28 100 - 400 
Média pressão 28 - 57 400 - 800 
Alta pressão 57 - 212 800 - 3.000 
Pressão supercrítica > 212 > 3.000 
FONTE: Davino F. Santos Filho (1976) 
 O tipo de tratamento a ser adotado depende das características da água que vai ser 
injetada na caldeira e da pressão de trabalho. Os tipos de tratamento usados para águas de 
 33
caldeiras de baixa e média pressão são os seguintes: tratamento convencional, com 
quelatos, com polímeros e conjugado. 
 
 3.5.1 - Prevenção de Incrustações 
 
 3.5.1.1 - Tratamento Convencional 
 O tratamento convencional para abrandamento da dureza consiste basicamente no 
uso de fosfatos, álcalis, colóides e dispersantes. 
 A função dos fosfatos na água da caldeira é de evitar incrustações devidas ao 
cálcio e ao magnésio, sendo que o composto mais utilizado para realizar esta precipitação é 
o fosfato trissódico. Podem ser usados ainda o fosfato dissódico, monossódico, metafosfato 
de sódio, ácido fosfórico e polifosfatos. 
 Deve-se manter ajustada a alcalinidade da água através da soda cáustica, para 
amolecer a borra e os depósitos existentes no interior da caldeira. Além disto sabe-se em 
certas caldeiras que operam abaixo de 57 kgf/cm2, certa concentração de alcalinidade 
protege o aço, pois a reação entre o vapor e o aço é controlada pelo pH do meio. 
 As reações formadas segundo o tratamento convencional são: 
 2Na3PO4 + 3CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 
 A provável fórmula molecular do precipitado de cálcio é 3Ca3(PO4)2Ca(OH)2, que 
é denominada hidroxiapatita. 
 2Na2HPO4 + 2NaOH + 3CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 + 2H2O 
 2NaH2PO4 + 4NaOH + 3CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 + 4H2O 
 2NaPO3 + 4NaOH + 3CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 + 2H2O 
 2H3PO4 + 6NaOH + 3CaCO3 Ca3(PO4)2 + 3Na2CO3 + 6H2O 
 34
 2Na3PO4 + 2NaOH + 4MgCl2 Mg3(PO4)2 . Mg(OH)2 + 8NaCl 
 2Na3PO4 + 2NaOH + 4Mg(HCO3)2 Mg3(PO4)2 . Mg(OH)2 + 
8NaHCO3 
 Caso a água de alimentação da caldeira possua um teor baixo de sílica, os fosfatos 
reagirão com o magnésio formando o composto Mg(PO4)2Mg(OH)2 que é mais 
aderente que o 3MgO . 2SiO2H2O, conhecido por serpentina. Para a formação de 
serpentina usa-se silicatos de sódio nas águas, mas estes devem ser adequadamente 
calculados para que não ultrapassem o valor máximo estipulado. 
 MgCl2 + SiO2 + 2NaOH MgSiO3 + 2NaCl + H2O 
 O tratamento convencional é muitas vezes coadjuvado por agentes dispersantes, 
que são polímeros de origem natural ou sintética, como por exemplo: o tanino, o amido, a 
carboximetilcelulose, poliacrilatos, entre outros. Quando isto ocorretemos um tratamento 
dito Conjugado. 
 Os agentes dispersantes quando usados em água de caldeira tem a função de 
dispersar a borra (lodo) formada devido a precipitação dos sais de cálcio e magnésio, a 
qual dispersa tem menor tendência a aderir as partes metálicas da caldeira. Esta borra é 
retirada da caldeira por meio de descargas de fundo. Este tipo de tratamento produz bons 
resultados conforme Anexo 4. 
 
 
 3.5.1.2 - Tratamento com Quelatos 
 O tratamento à base de quelatos difere do tratamento convencional para prevenção 
de incrustações nos tubos da caldeira. Este tipo de tratamento visa complexar os íons 
cálcio e magnésio e não precipitar como no tratamento convencional, formando compostos 
 35
solúveis e impassíveis de sofrer incrustações nas condições de operação. 
 Os compostos pertencentes ao grupo dos quelatos utilizados em tratamento de água 
de caldeira são o etileno diamino tetracetato de sódio (Na4EDTA) e o sal sódico de nitrilo 
acidotriacético (Na3NTA). O agente quelante NTA é mais estável que o EDTA em altas 
temperaturas, tornando o seu controle mais facilitado. 
 A formação dos complexos neste tratamento é devida a um tipo especial de ligação 
química, onde o íon metálico é preso dentro da estrutura do complexo Na4EDTA. O agente 
quelante atua como um sequestrante, captando o íon metálico que é dito sequestrado. 
 O tratamento químico baseado nos quelatos emprega os seguintes produtos: EDTA 
ou NTA, fosfatos, soda cáustica, sulfito de sódio e anti-espumantes. Os compostos solúveis 
formados pelos quelantes perdem suas atividades químicas e podem ser facilmente 
eliminados pelas descargas de fundo. Como os quelatos produzem complexos solúveis, a 
quantidade de depósitos na caldeira é pequena, isto faz com que se dispense o uso de 
dispersantes. 
 Quando utilizados os quelatos devem ser alimentados em águas livres de oxigênio, 
pois sabe-se que 1 ppm de oxigênio dissolvido inativa de 50 a 100 ppm de quelato, 
tornando o tratamento químico inviável. 
 O residual de quelato na água de alimentação deve ficar em torno de 5 a 15 ppm, 
sendo que para o tratamento ser eficiente esta água deve apresentar uma dureza total de no 
máximo 5 ppm. 
 No tratamento químico à base de quelatos deve ser cuidadosamente observada a 
concentração do mesmo na água da caldeira, porque quando em excesso os quelantes 
podem causar corrosão no metal formando um complexo com o óxido de ferro (magnetita), 
dissolvendo-o. 
 36
 Os quelatos se usados de maneira adequada mostram-se efetivos na manutenção de 
equipamentos e na remoção de depósitos já existentes no interior da caldeira. 
 
 3.5.1.3 - Tratamento com Polímeros 
 O tratamento à base de polímeros foi proposto recentemente para tratar águas de 
caldeiras de baixa e média pressão. Os polímeros são usados como inibidores de 
incrustação e dispersantes, possuem uma atuação diferenciada dos quelatos, pois não 
sequestram os íons cálcio e magnésio presentes na água. 
 Para evitar incrustação os polímeros devem reagir com a matéria incrustante, 
penetrando nos seus espaços intercristalinos formando uma estrutura distorcida e de forma 
irregular. A tensão criada pelas distorções na estrutura do cristal evitam que ocorram 
fixações, aderência, na superfície dos tubos da caldeira. 
 O uso de polímeros no tratamento de água deve ser bem controlado e deve atender 
características bem determinadas quanto a sua solubilidade em água, propriedades 
eletrolíticas, peso molecular e grupo funcional. Cada polímero deve ser estudado a fim de 
que realize uma função específica dentro do tratamento químico. 
 Numa ação dispersante o polímero deve aglomerar partículas que estão em 
suspensão na água da caldeira, dando-lhes uma certa carga elétrica. Quando as partículas 
presentes na água possuem carga elétrica de mesma natureza ocorre o fenômeno da 
dispersão. 
 Para a função de dispersante geralmente usa-se um polímero de baixo peso 
molecular e para o controle de agentes incrustantes usa-se polímeros com elevado número 
de carboxilas. Polímeros sintéticos como os poliacrilatos e os copolímeros do ácido 
maleico-estireno são usados para evitar incrustações. 
 37
 Como vimos cada polímero exerce uma função específica no tratamento de água 
para caldeiras, portanto não existe um composto que sirva ao mesmo tempo como 
dispersante e como inibidor de incrustação. Por exemplo, um acrilato que é indicado para 
evitar incrustação não pode ser usado como agente dispersante. Fica evidenciado que para 
termos um tratamento adequado à base de polímeros devemos usar dois ou mais tipos de 
compostos. 
 A concentração de um polímero na água de alimentação da caldeira deve ficar 
entre 2 a 15 ppm. O valor de pH deve ser ajustado na faixa de 10 a 12, com o uso de 
NaOH, e ainda deve utilizar sulfito de sódio ou hidrazina como auxiliar no tratamento. 
 Caldeiras de até 57 kgf/cm2 que possuam boa qualidade de água para alimentação 
permitem o uso de um tratamento com polímeros, já em caldeiras que operam acima de 
100 kgf/cm2, os polímeros se decompõem deixando uma certa quantidade de carbono na 
água da caldeira, o que pode acarretar danos ao equipamento. 
 
 
 
 
 3.5.1.4 - Tratamento Conjugado 
 O tratamento químico é dito Conjugado quando usa-se um quelato ou fosfato junto 
com polímeros na água da caldeira. 
 A concentração e o tipo de composto químico a ser usado dependerá do problema 
verificado na caldeira, pois o tratamento conjugado geralmente é utilizado quando o 
método anterior não demonstrou eficiência. 
 As borras anteriormente formadas bem como os depósitos encontrados devem 
 38
sofrer um estudo minucioso para que se possa encontrar um quelato ou fosfato adequado a 
auxiliar o polímero na solução do problema observado no gerador de vapor. A aplicação 
deste tratamento pode ser observado no Anexo 5. 
 
 3.5.2 - Prevenção de Corrosão 
 Um processo de corrosão em caldeiras pode ser observado nas mais diversas 
formas, como foi citado anteriormente. Porém nota-se que as principais causas de corrosão 
em sistemas geradores de vapor são devidas ao oxigênio e ao gás carbônico, quando estes 
encontram-se dissolvidos na água da caldeira. Além da presença desses gases dissolvidos 
se o pH da água estiver abaixo de 10 o processo corrosivo pode ser facilitado. 
 Quanto menor for o valor do pH da água, maior será a concentração de íons 
hidrogênio, e consequentemente maior será a possibilidade da corrosão aparecer sobre a 
tubulação. Com o uso de álcalis pode-se controlar o pH da água das seções pré-caldeira, 
caldeira e pós-caldeira, evitando assim a corrosão. Dependendo da pressão de trabalho da 
caldeira escolhe-se o tipo de alcalinizante a ser usado no tratamento químico. 
 Para a eliminação do gás carbônico na rede de vapor usa-se compostos voláteis que 
controlarão a corrosão. Tal função é exercida pelas aminas, sendo que as mais empregadas 
são a cicloexilamina e a morfolina. A morfolina possui um melhor fator de distribuição, 
enquanto que a cicloexilamina volatiliza dentro da caldeira junto com o vapor, 
neutralizando o CO2 do condensado presente na rede. 
 C6H11NH2 + CO2 + H2O C6H11NH3HCO3 
 A reação de neutralização do CO2 pela morfolina é dada por: 
 C4H9NO + CO2 + H2O C4H10NOHCO3 
 Quando usa-se aminas para o tratamento da seção pós-caldeira, deve-se cuidar para 
 39
que o vapor gerado não contate diretamente com produtos alimentícios. 
 Aminas, como por exemplo a octadecilamina, são usadas como inibidores de 
corrosão, pois formam filmes resistentes que repelem a água não deixando que ocorra o 
contato como metal, e assim não causando o processo corrosivo. 
 A formação do filme inibidor pela octadecilamina se dá por adsorção e a 
solubilidade da C18H37NH2 em água a 20°C é de 1 mg/l. 
 No combate aos gases dissolvidos pode-se mencionar o uso de desaeradores, 
equipamentos auxiliares ao tratamento químico, que reduzem o teor destes gases na água 
de alimentação. 
 A remoção química do oxigênio dissolvido é dada pelo uso do sulfito de sódio ou 
da hidrazina. A velocidade de reação das substâncias com o oxigênio a baixa temperatura 
pode ser catalizada através do uso de sais de cobalto ou compostos orgânicos. 
 
 
 
 3.5.2.1 - Tratamento com Sulfito de Sódio 
 A reação ocorrida entre o oxigênio e o sulfito de sódio é a seguinte: 
 Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4 
 Ocorre a formação de sulfato de sódio, que é um composto solúvel. Em 
temperaturas superiores a 95°C a reação acontece em alta velocidade. 
 Em caldeiras que operam acima de 40 kgf/cm2, a altas temperaturas, pode ocorrer a 
decomposição do oxigênio em dióxido de enxofre e ácido sulfúrico, os quais são 
extremamente corrosivos. 
 Na2SO3 + H2O 2NaOH + SO2 
 40
 4Na2SO3 + 2H2O 3Na2SO4 + 2NaOH + H2S 
 Quando há produção de SO2, este se dissolve no condensado formando ácido 
sulfuroso, que abaixa o pH, tornando o meio corrosivo para o metal. 
 SO2 + H2O H2SO3 
 Nota-se que a utilização de sulfito de sódio na água da caldeira como captador de 
oxigênio deve ser bem equilibrada pois aumenta o ter de sólidos na água, e que em 
caldeiras que operam a uma pressão superior a 40 kgf/cm2 o seu uso é desaconselhável. 
 
 3.5.2.2 - Tratamento com Hidrazina 
 A reação da hidrazina com o oxigênio é dada por: 
 N2H4 + O2 2H2O + N2 
 Sabe-se que a reação acima ocorre instantaneamente em temperaturas acima de 
150°C e observa-se que existe aumento de sólidos na água da caldeira. 
 A hidrazina possui um poder redutor, transforma o Fe2O3 em Fe3O4 (óxido preto de 
ferro) que age como protetor. O fenômeno pode ser observado também para o cobre onde o 
CuO transforma-se em Cu2O. As reações envolvidas são: 
 6Fe2O3 + N2H4 N2 + 2H2O + 2Cu2O 
 Em temperaturas acima de 200°C a hidrazina pode se decompor em amônia: 
 3N2H4 4NH3 + N2 
 Na caldeira deve-se manter praticamente nulo o teor de hidrazina e esta deve ser 
controlada na água de alimentação. 
 
 3.5.3 - Prevenção do Arraste e da Espumação 
 Anteriormente foi visto que o arraste pode ser causado por razões mecânicas ou 
 41
químicas, acarretando uma série de danos. 
 Ao tentar solucionar o problema deve-se saber que o tratamento químico não 
corrige problemas de arraste mecânico, pois estes são devidos a falhas no projeto do 
gerador de vapor. 
 Para eliminar o arraste pode ser usado um mecanismo de separação vapor-água, e 
deve-se manter o nível da água da caldeira controlado pelo visor e evitar o excesso de 
produção de vapor. 
 A Tabela 5 mostra as concentrações máximas de sólidos permitida no vapor e os 
possíveis problemas causados. 
 
 
 
 
TABELA 05 - CONCENTRAÇÕES DE SÓLIDOS NO VAPOR 
ppm de Sólidos no Vapor Problemas 
0 a 0,02 ___________ 
0,02 a 0,11 depósitos nas turbinas. 
0,11 a 1,00 depósitos nas turbinas e possíveis depósitos 
no superaquecedor. 
> 1,00 depósitos nas turbinas e superaquecedores. 
 
 Para evitar a espumação deve-se diminuir a concentração dos sólidos dissolvidos, 
sólidos em suspensão, alcalinidade cáustica e matérias orgânicas na água da caldeira por 
 42
meio de descargas de fundo. Pode-se usar um anti-espumante para resolver problemas de 
espumação, principalmente quando a água contiver óleos, graxas detergentes, etc. 
 
 3.5.4 - Tratamento Especial para Caldeiras 
 Caldeiras que operam à média e alta pressão devem receber um tratamento 
químico especial, que é denominado de Controle de Precisão. 
 
 3.5.4.1 - Controle de Precisão 
 Este tratamento pode ser adotado em caldeiras de média e alta pressão, geralmente 
tem sido aplicado em pressões que variam de 600 a 1.500 psi. Em condições especiais 
pode ser usado em caldeiras que operam a 2.000 psi. 
 O Controle de Precisão é empregado quando dispõe-se de uma água de 
alimentação que passou por um abrandamento, ou quando a água de compensação for 
desmineralizada ou destilada. 
 Neste método de controle, como a água de alimentação é de ótima qualidade, não 
necessita-se elevadas concentrações de fosfato para precipitar a dureza existente. Por volta 
de 1948 constatou-se que caldeiras que continham elevadas concentrações de fosfato 
apresentavam depósitos duros e aderentes. Estes depósitos tratavam-se de fosfato de 
magnésio. Exames posteriores em caldeiras que operam com uma concentração menor de 
fosfato mostraram que o magnésio precipitava quase que totalmente como silicato de 
magnésio, que é menos duro e aderente em relação ao fosfato de magnésio. Devido a isto, 
as concentrações de fosfato nas águas das caldeiras foram reduzidas para concentrações de 
2 a 4 ppm. 
 A Tabela 6 mostra os parâmetros a serem seguidos quando usa-se o Controle de Precisão. 
 43
TABELA 06 - CONTROLE DE PRECISÃO 
Pressão psi 600-750 750-900 900-1.000 1.000-1.500 
Alcalinidade como OH ppm 
(máx) 
400 300 250 250 
NaOH ppm 15-50 15-40 15-30 15-30 
pH 10,5-11,5 10,5-11,5 10,5-11 10,5-11 
Fosfato como PO4 ppm 2-4 2-4 2-4 2-4 
Sólidos dissolvidos ppm 
(máx) 
2.000 1.500 1.250 1.000 
* SiO2 ppm (máx) 10 10-7 7-6 6-2 
* Os primeiros valores correspondem às pressões mais baixas das respectivas colunas e os 
segundos valores, às pressões mais altas. 
 
FONTE: Davino F. Dos Santos Filho (1976) 
 
 Nota-se que há valores de alcalinidade e sólidos totais na tabela, mas atualmente 
estes dados devem ser desprezados, porque as caldeiras de alta pressão são alimentadas 
com água desmineralizada ou destilada. No máximo, uma caldeira de alta pressão terá 50 
ppm de sólidos totais, se o tratamento aplicado for adequado. 
 
 O fosfato trissódico é o composto utilizado no controle de precisão, e este 
tratamento é recomendado para caldeiras sujeitas à poluição de caráter ácido, proveniente 
do processo industrial. O controle de precisão é usado também em sistemas onde os 
condensadores admitem poluição do condensado e quando o desmineralizador não 
remover totalmente a sílica. 
 44
 O uso de soda cáustica no controle de precisão não é aconselhado, a não ser em 
casos extremos onde necessita-se de um valor alto de pH. Neste caso poderá ocorrer 
problemas sérios de corrosão por soda cáustica. 
 
 3.5.4.2 - Controle de Coordenação pH-PO4 
 Criado em 1942 por Whirrl e Purcell, o controle de coordenação pH-PO4 tem como 
objetivo manter alcalinas as águas de caldeiras, inibindo o cálcio e o magnésio, sem que 
ocorra excesso de soda cáustica na água além do obtido pela hidrólise dos fosfatos. 
 Como já foi citado anteriormente, a alcalinidade quando presente em uma água de 
caldeira torna os depósitos menos aderentes. Porém o uso da soda cáustica com função de 
aumentar a alcalinidade na água acabava trazendo outros problemas ao material do 
equipamento. 
 Criou-se então o controle de coordenação, que envolve a determinação, em 
laboratório, de curvas que relacionam o pH e a concentração de fosfato trissódico, 
conforme mostra a Figura 4. 
FIGURA 04 - CONTROLE COORDENAÇÃO pH-PO4 
 
 
 
 
 
 
 
 
Concentração PO4 - ppm
Para evitar presença de Soda Cáustica, o pH 
deve sermantido abaixo desta curva 
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 
200
11,4 
11,2 
11,0 
10,8 
10,6 
10,4 
10,2 
10,0 
 9,8 
 9,6 
 9,4 
Valor 
pH 
 45
FONTE: Davino F. dos Santos Filho (1976) 
 Concentrações de fosfato em conjunto com a pressão de operação das caldeiras 
determinaram o controle de qualidade da água, sendo que valores abaixo da curva 
garantem que não haverá presença de soda cáustica na água. 
 O pH da água para caldeiras acima de 2.000 psi deve ser mantido acima de dez 
(10) e a concentração de fosfatos em torno de 10 a 15 ppm. 
 O controle de coordenação mostrou-se eficiente para caldeiras de 800 a 1.000 psi, 
mas para caldeiras de alta pressão os problemas devidos a soda cáustica não foram 
solucionados. Havia dificuldade de se manter valores abaixo da curva traçada, pois os 
fosfatos sofriam o fenômeno do hide-out. 
 Várias hipóteses foram levantadas sobre o fenômeno hide-out, mas nenhum 
argumento teve aprovação científica. Experimentalmente constatou-se que os fosfatos sob 
condições hide-out não atacam os tubos da caldeira, pelo contrário, formam uma película 
protetora evitando o processo corrosivo. 
 3.5.4.3 - Evolução do Controle de Coordenação pH-PO4 
 Em 1955, Ravich e Sherbakova, realizaram experiências com o fosfato trissódico 
em elevadas tempraturas e pressões buscando viabilizar um tratamento químico livre de 
NaOH para caldeiras sujeitas à alta pressão de trabalho. 
 Os experimentos demonstraram que as soluções submetidas as condições acima 
apresentavam uma fase líquida e outra fase sólida. A fase líquida continha fosfato 
trissódico e soda cáustica enquanto que a fase sólida apresentava fosfato cristalizado, numa 
proporção de PO4 maior que 3:1 em relação ao Na3PO4. Já na fase líquida ocorria maior 
presença de Na em relação ao PO4 o que indica claramente a presença de soda cáustica. 
 Ravich e Sherbakova misturando diversas soluções de fosfatos chegaram a 
 46
conclusão de que a relação Na:PO4 deveria ser de 2,65:1 respectivamente, para que as 
fases líquida e sólida fossem iguais à uma temperatura de 365°C. Para a temperatura de 
300°C a relação obtida foi de 2,8:1. Respeitando estas relações não averia presença de soda 
cáustica na fase líquida nem na sólida. 
 Com base nestes experimentos os pesquisadores propuseram uma curva de ajuste 
para cada temperatura de trabalho, que garantiria a igual proporção de Na:PO4 nas duas 
fases, criando assim o Controle Congruente pH-PO4. 
 
 
 
 3.5.4.4 - Controle Congruente pH-PO4 
 Marcy e Halstead aproveitaram os experimentos de Ravich e Sherbakova, 
desenvolvendo em laboratório uma série de curvas para avaliar a relação entre Na:PO4, 
como mostra a Figura 5. 
FIGURA 05 - CONTROLE CONGRUENTE pH-PO4 
 
 
 
 
 
 
 
FONTE: Davino F. dos Santos Filho (1976) 
 
12 
 
11 
 
10 
 
 9 
 
8 
5 10 5 10 5 10 5 10
2.
2.
2.2.
2.
2.
pH na solução 
a 25 °C 
Na/PO4 
Fosfato na solução em ppm PO4
 47
 As curvas foram traçadas com base na titulação potenciométrica de soluções de 
ácido fosfórico com concentrações conhecidas, adicionando-se a estas, quantidades 
progressivas de NaOH. 
 Foi observado na prática que o uso do controle congruente pH-PO4 permite o 
acondicionamento de águas de caldeiras de alta pressão, livres de NaOH, desde que sejam 
respeitadas as curvas propostas mantendo-se os pontos pH-PO4 abaixo das mesmas. 
 
 
 
 3.5.4.5 - Tratamento Zero Sólido 
 O tratamento Zero Sólido também é conhecido como tratamento volátil ou ainda 
como água pura. Este tipo de tratamento foi criado devido ao desenvolvimento tecnológico 
na construção de caldeiras, que dispensou o uso do tubulão, fazendo que as caldeiras 
modernas não permitissem sólidos em seu interior. 
 A condição básica para o emprego do tratamento zero sólido é de que a caldeira 
possua unidades polidoras de condensado em seu sistema. 
 A alcalinidade neste tratamento é elevada por meio de amônia, cicloexilamina ou 
morfolina quando injetadas na água de alimentação da caldeira. A hidrazina também é 
adicionada na água de alimentação, porém na água da caldeira propriamente dita, nenhum 
produto é adicionado. 
 O tratamento volátil admite um pH em torno de 9,0 na parte do tubulão, quando 
este existir, e de 7,5 a 8,0 na zona de geração de vapor. Jamais deve-se aplicar este 
tratamento em caldeiras que não possuam unidades polidoras de condensado, porque o 
tratamento zero sólido não protege o equipamento contra nenhum tipo de poluição, 
 48
principalmente devida ao cálcio e magnésio. Portanto, fica evidente que o tratamento 
externo deve ser rigoroso e muito bem aplicado para que a água possa ser utilizada na 
alimentação de caldeiras de alta pressão. 
 
 
 
 
 
 3.6 - LIMPEZA QUÍMICA DE CALDEIRAS 
 Em caldeiras aquatubulares pode-se fazer uma limpeza mecânica, a qual facilita a 
limpeza química, porém em caldeiras fumotubulares compactas a limpeza mecânica torna-
se extremamente difícil. 
 Sabe-se que processos de incrustação nas paredes dos tubos diminui 
consideravelmente o rendimento térmico da caldeira, além de submeter o metal a um 
superaquecimento provocando deformações plásticas, abaulamentos e até ruptura do 
material. 
 O tratamento da água de alimentação para a caldeira mesmo sendo eficiente e 
adequado, às vezes não impede que ocorra uma certa quantidade de depósitos na 
tubulação. A Tabela 07 mostra os principais tipos de depósitos encontrados nas caldeiras. 
 
TABELA 07 - DEPÓSITOS ENCONTRADOS NO INTERIOR DE CALDEIRAS 
 
Íon Nome Fórmulas Determinadas pela Análise ao Raio X 
 49
Principal 
Bário Carbonato de bário 
Sulfato de bário 
BaCO3 
BaSO4 
Cálcio Carbonato de cálcio 
Sulfato de cálcio 
Sulfato de cálcio hidratado 
Hidróxido de cálcio 
Hidroxifosfato de cálcio 
Fosfato de cálcio 
B-CaCO3 
CaSO4 
CaSO4 . 1/2 H2O 
CaCOH/2 
Ca10(OH)2(PO4)6 
B-Ca3P2O3 ou Ca3(PO4)2 
Magnésio Hidróxido de magnésio Mg(OH)2 
Sódio Sulfato de sódio Na2SO4 
Silicato Óxido de silício 
Silicato de ferro e sódio 
Silicato de alumínio e sódio
Silicato de cálcio e sódio 
Silicato de cálcio 
Silicato de alumínio e 
cálcio 
Silicato de magnésio 
SiO2 
Na2O . Fe2O3 . 4SiO2 
NaAl(SiO2)2 . H2O 
Na2O . 4CaO . 6SiO2 . H2O 
B-CaSiO3 
4Na2O . CaO . 4Al2O3 . 2CO2 . 2SiO2 . 3H2 
3MgO . 2SiO2 . 2H2O 
Ferro Óxido de ferro II 
Óxido de ferro III 
Magnetita 
Sulfeto de ferro 
FeO 
Fe2O3 
Fe3O4 
FeS 
 50
Cobre Óxido cúprico 
Óxido cuproso 
Cobre metálico 
CuO 
Cu2O 
Cu0 
Alumínio Sulfato de alumínio 
Óxido de alumínio 
Alumínio metálico 
Al2(SO4)3 
Al2O3 
Al0 
Níquel Óxido de níquel 
Níquel metálico 
NiO 
Ni0 
Zinco Óxido de zinco 
Zinco metálico 
ZnO 
Zn0 
FONTE: Davino F. dos Santos Filho (1976) 
 
 Estes depósitos acarretam uma série de inconvenientes, já citados anteriormente, 
que comprovam a necessidade de uma limpeza química para a remoção dos mesmos. 
 Segundo SANTOS FILHO (1976), nos EUA e Europa a consciência dessa 
necessidade é tão evidente que os engenheiros de manutenção programam lavagem ácida 
das caldeiras de suas indústrias regularmente a cada 3 ou 5 anos de operação e às vezes em 
prazos até mais curtos. O boletim do Instituto Brasileiro de Petróleo recomenda que se faça 
limpeza química ácida em caldeiras a cada 12 meses. 
 O resultado deste trabalho é obtido a médio e longo prazo, pois desaparecem 
processosde corrosão e incrustação, melhorando consideravelmente a eficiência do 
equipamento e por conseqüência reduz em cerca de 25% o consumo do combustível. 
Podemos observar no Anexo 6, uma caldeira incrustada que sofreu uma limpeza química 
ácida obtendo-se um ótimo resultado. 
 51
 O processo de limpeza química de caldeiras pode ser dividido em limpeza pré-
operacional e limpeza de caldeiras usadas. 
 
 
 
 
 3.6.1 - Limpeza Química Pré-Operacional 
 
 Os geradores de vapor devem sofrer uma preparação especial antes que inicie sua 
operação, isto se faz necessário porque durante o período de construção o equipamento 
pode ficar sujeito a chuvas, umidade, poeira, barro, exposição ao ar, entre outros fatores de 
deterioração. As caldeiras ainda podem conter óleo e graxa sobre a tubulação, resíduos de 
solda, limalhas de ferro, etc. 
 Portanto o objetivo principal da limpeza pré-operacional é a retirada de depósitos 
soltos no interior da caldeira e a parte oxidada do metal, preparando-o para receber um 
tratamento químico adequado. 
 A remoção de óleos, graxas e sujeiras em geral deve ser efetuada antes da lavagem 
ácida, utilizando um detergente alcalino à quente (150 a 200°F) com duração de 6 a 8 
horas recirculando a solução. 
 Para a remoção de óxidos de ferro existem diversos tipos de processos, entre os 
quais serão mencionados os mais utilizados. 
 
 3.6.1.1 - Ácido Clorídrico com Inibidor 
 O ácido clorídrico em soluções a 5% com a presença de um inibidor, cuja 
 52
concentração fica em torno de 0,3%, é o ácido mais utilizado em limpezas químicas e tem 
demonstrado uma grande eficiência na remoção de depósitos em relação ao tempo de 
circulação da solução no equipamento. O inibidor de ácido é um composto orgânico ou 
mistura de compostos orgânicos, os quais são adicionados a solução ácida evitando que o 
ácido clorídrico ataque o metal base, mas não minimizando o ataque do ácido sobre o 
óxido de ferro. Os inibidores de ácido são formulados à base de compostos químicos, 
como por exemplo: sais de bário, gelatina, anilina, piridina, formoldeído, tiouréia, amido e 
óxidos de arrênio. 
 A Tabela 8 mostra a eficiência de remoção de óxidos em função do tempo de 
circulação. 
TABELA 08 - REMOÇÃO DE ÓXIDOS 
 
 Tempo 
Soluções e condições de limpeza 15 
min
30 
min
1 
hora
2 
horas
3 
horas
4 
horas 
5 
horas 
6 
horas
Ácido clorídrico 5% 
60 cm/seg 
160 - 170 °F 
 
P 
 
C 
 
C 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
Ácido Fosfórico 3% 
60 cm/seg 
212 °F 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
 
U 
 
U 
 
C 
 
__ 
 
__ 
Citrato de amônio 3% 
60 cm/seg 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
 
U 
 
U 
 
P 
 
C 
 53
200 - 220 °F 
Ácidos fórmico e hidroxiacético 3%
60 cm/seg 
200 - 220 °F 
 
__ 
 
__ 
 
__ 
 
U 
 
P 
 
 
C 
 
__ 
 
__ 
Etilenodiaminotetra-acetato de 
amônio 3% 
60 cm/seg 
275 - 300 °F 
 
 
__ 
 
 
__ 
 
 
__ 
 
 
U 
 
 
 
U 
 
 
P 
 
 
C 
 
 
C 
U- remoção de apenas 10% do total de depósitos. 
P - remoção parcial dos depósitos (estimado entre 20 e 90% de remoção do total de depósitos). 
C - remoção completa dos depósitos (estimado entre 95 e 100% de remoção). 
 
FONTE: Davino F. dos Santos Filho (1976) 
 
 3.6.1.2 - Ácido Fosfórico com Inibidor 
 O ácido fosfórico não possui uma eficiência tão grande como a do ácido clorídrico 
na limpeza química de caldeiras, mas seu emprego em tempos mais longos oferecem uma 
boa eficácia na remoção de óxidos. Geralmente o ácido fosfórico é usado em caldeiras que 
apresentam partes de aço inoxidável, o que impede a utilização do ácido clorídrico por ser 
corrosivo ao material. 
 3.6.1.3 - Ácido Fórmico e Ácido Cítrico com Inibidor 
 A mistura destes ácidos na proporção de 2% de ácido fórmico e de 1% de ácido 
cítrico mais a presença de um inibidor conferem uma boa eficiência na remoção de óxidos 
de ferro. Sua utilização é frequente, porém a solução deve circular por um tempo maior e 
com velocidade mais alta quando comparado com o uso de uma solução de ácido 
clorídrico. 
 
 54
 3.6.1.4 - Citrato de Amônio 
 Cerca de 2,5 a 3,0% de citrato de amônio em solução resultam uma boa remoção 
de óxidos de ferro combinado com uma elevação de pH em cerca de 3 ou 4, o que torna o 
citrato de ferro um composto solúvel. O citrato de amônio tem grande poder de remoção de 
depósitos de óxido de ferro magnético. Este processo de lavagem de caldeira foi 
aperfeiçoado recebendo o nome de CITROSOLV, no qual usa-se uma solução de 
monoamônio em pH alcalino não precipitando compostos de ferro insolúveis, somente 
dissolvendo óxido de ferro. Após elevar o pH da solução com amônia a solução deve ser 
aerada para passivar a superfície do metal e o tempo mínimo de circulação é de 6 horas a 
uma velocidade não inferior a 30 cm/s. 
 
 3.6.1.5 - Etileno-diamino-tetracetato de Amônio 
 O uso de etileno-diamino-tetracetato de amônio em solução a 3,0% num meio 
alcalino possue grande emprego em lavagens químicas de caldeiras. Foram obtidas efetivas 
remoções de óxidos de ferro a uma temperatura superior a 200°F, com a vantagem da 
solução em questão ser alcalina, e portanto não necessitar neutralização após a lavagem. 
 
 3.6.1.6 - Ácido Sulfâmico Inibido 
 Esta solução é empregada numa concentração de 3,0% junto com um inibidor, 
quando o material a sofrer limpeza química trata-se de aço inoxidável, o que inviabiliza o 
uso do ácido clorídrico. 
 
 3.6.1.7 - Ácido Sulfúrico com Inibidor 
 55
 O uso do ácido sulfúrico é reduzido a casos onde o ácido clorídrico não pode ser 
empregado por atacar o metal base. Quando utilizado para limpeza química ácida o ácido 
sulfúrico é encontrado em soluções a 5,0% juntamente com um inibidor. 
 
 3.6.2 - Limpeza Química de Caldeiras em Operação 
 As caldeiras sujeitas a operação por um determinado período de tempo, apresentam 
uma série de depósitos diferentes daqueles encontrados em geradores de vapor novos. 
Podemos citar como exemplo de depósitos existente em caldeiras os carbonatos e sulfatos 
de cálcio, sulfatos de sódio, silicatos, óxidos de ferro e hidróxido de magnésio entre outros. 
 Geralmente a remoção destes depósitos é feita por meio de uma solução ácida que 
é circulada no interior da caldeira tendo o seu tempo de residência uma função da 
quantidade, espessura e tipos de depósitos encontrados. 
 Costuma-se fazer uma lavagem alcalina à quente antes de proceder a limpeza 
química ácida, com a função de amolecer e tornar porosos os depósitos facilitando a reação 
ácida. 
 Para uma operação de limpeza química devem ser removidas todas as conexões e 
válvulas que possuam cobre, bronze, latão e alumínio. Devem ser abertas as bocas de 
inspeção, válvulas de segurança e demais aberturas da caldeira para a eliminação dos gases 
formados durante a limpeza química. 
 A Figura 6 mostra o fluxograma básico para a realização de uma limpeza ácida em 
caldeiras. 
 
FIGURA 06 - FLUXOGRAMA DE LIMPEZA ÁCIDA 
 
 56
VÁLVULAS DE AÇO CARBONO - 150 
1 - Válvula de entrada da solução no tanque 
2 - Válvula de saída da solução do tanque 
3 - Válvula de recalque da bomba 
4 - Válvula para drenagem da caldeira 
5 - Válvula do ″Blow-down″ (extração de fundo) 
6 - Válvula dos coletores das paredes 
7 - Válvula de saída do tubulão superior 
 ( Flange de uma das válvulas de segurança) 
Bomba
Serpentina 
de vapor 
Caldeira
7
6 5