Manter a qualidade adequada da água industrial pode envolver uma variedade de filtrações, separações ou tratamentos necessários para atender a uma variedade de necessidades, das mais simples às mais complexas.
Com raras exceções, a maioria das instalações industriais utiliza água como refrigerante para transferir energia térmica ou auxiliar processos de fabricação. A extensão do uso de água depende do tipo de uso ou dos processos envolvidos.
A qualidade da água bruta recebida geralmente requer tratamento ou filtragem — com níveis mais altos de gerenciamento e controle de qualidade para atender a necessidades específicas.
A água de processo industrial é utilizada em diversos processos de fabricação, incluindo: lavagem, corte, revestimento, galvanoplastia, enxágue, pulverização, caldeiras e torres de resfriamento. Frequentemente, o processo de tratamento envolve diversas etapas, como coleta, peneiramento, peneiramento, filtração, sedimentação e clarificação, desinfecção, armazenamento, distribuição e liberação por evaporação.
Manter a qualidade adequada da água industrial pode envolver uma variedade de filtrações, separações ou tratamentos necessários para atender a uma variedade de necessidades — das mais simples às mais complexas. Sistemas de tratamento são usados para introduzir e manter a água com a qualidade ideal para uma ampla gama de aplicações.
Alguns dos mais comuns incluem tratamento de água bruta/de entrada, tratamento de água de alimentação de caldeira (focado principalmente no combate à incrustação/mineralização das superfícies do trocador de calor), sistemas de tratamento de água de torre de resfriamento para manter as superfícies de transferência de energia térmica do trocador de calor e do resfriador limpas de incrustações e contaminantes biológicos, ou tratamento de águas residuais para atender aos requisitos de descarte do governo.
O condicionamento industrial de água normalmente envolve o “ajuste” ou a preparação da água como uma solução adequada a uma necessidade específica. Isso envolve a remoção ou minimização das características indesejáveis naturais ou inerentes da água, como a remoção da dureza — por meio de amaciamento — para evitar incrustações, ou a filtragem para minimizar partículas. Além disso, ajustes de pH, remoção de gases dissolvidos, adição de inibidores de corrosão, tratamento de condensado e sequestrantes de oxigênio também podem ser necessários.
As ferramentas e tecnologias empregadas, e a ordem em que são implementadas, variam de acordo com os contaminantes solúveis e insolúveis na água.
Água bruta
Água bruta é a água introduzida em uma instalação de produção, normalmente proveniente de águas subterrâneas, poços, lagos e rios. A água bruta pode ser usada para resfriamento de processos, enxágue, formulação ou diluição de produtos, ou mesmo como produto consumível, se devidamente purificada.
A água bruta usada para fins industriais pode exigir tratamento e filtragem dentro de um circuito de torre de resfriamento — seja aberto (evaporativo) ou fechado — como água de alimentação de caldeira, água de processo ou produção, ou até mesmo para água doméstica dentro de uma instalação — usada para lavar ou beber e em chuveiros de segurança.
Na maioria das vezes, o tratamento de água industrial é personalizado para atender a necessidades específicas de proteção de equipamentos de aquecimento contra contaminantes como incrustação, incrustação ou corrosão, que levam à perda de energia e danos aos ativos.
Os sistemas de tratamento de água bruta normalmente removem materiais como sólidos em suspensão, sílica, ferro, bactérias e dureza. A análise da água em laboratório para determinar materiais indesejáveis costuma ser o primeiro passo na seleção de canteiros de obras para novas instalações.
Água de alimentação da caldeira
Água de alimentação de caldeira é a água enviada às caldeiras para gerar vapor ou água aquecida, que também é utilizada na indústria. O tratamento da água de alimentação é usado para proteger as superfícies de transferência de calor, tubulações, bombas e outros componentes da caldeira contra danos causados por contaminantes presentes na água de reposição — contaminantes como sólidos dissolvidos, ou SDT, sólidos em suspensão e materiais orgânicos como ferro, cobre, sílica, cálcio, magnésio, alumínio, dureza ou gases dissolvidos (com foco em oxigênio e CO2).
Sem o tratamento adequado, a água de alimentação da caldeira danificará equipamentos e tubulações devido à formação de incrustações (que podem inibir gravemente a transferência de calor ou a operação de bombas/válvulas), corrosão por pites de oxigênio, corrosão e/ou incrustação da caldeira e de outros equipamentos a jusante, como trocadores de calor e purgadores de vapor. Quando isso acontece, resulta em custos elevados de paradas da planta, altos custos de manutenção, perda de eficiência operacional ou energética e potencial falha do equipamento.
Sem dúvida, faz sentido comercialmente focar na manutenção da qualidade consistente da água de alimentação da caldeira. Os tipos de tratamento e filtragem são projetados para remover impurezas nocivas antes de entrarem na caldeira ou para controlar os parâmetros de qualidade da água. Um sistema de tratamento de água de alimentação da caldeira geralmente incorpora o seguinte:
- Entrada de água de reposição. As caldeiras perdem água devido ao consumo de vapor, perda de retorno de condensado e vazamentos. A reposição/reposição é feita a partir do abastecimento municipal tratado ou de sistemas de tratamento de água bruta.
- Filtração (Micro-Z). A água é normalmente filtrada para remover sedimentos, turbidez e matéria orgânica. Quando utilizadas para pré-tratamento, as unidades de filtração por membrana podem ser mais econômicas.
- Amolecimento. Usado para remover a dureza de cálcio e magnésio. Isso é realizado por meio de uma resina amolecida, normalmente uma resina fortemente ácida que permite capturar e remover eficazmente os íons de dureza do fluxo.
- Osmose reversa (OR). A OR pode ser muito útil para a remoção de bactérias, sais, compostos orgânicos, fosfatos, sílica e dureza. A OR (e a nanofiltração) utilizam filtração por membrana para capturar contaminantes. Os sistemas de OR para fins industriais normalmente proporcionam uma taxa de recuperação de 65% a 75%, mas podem ser ampliados para mais de 90% à medida que os esforços para economizar água aumentam.
- Troca iônica primária (IX). Para grandes volumes de água ou caldeiras de alta pressão, deionizadores podem ser usados em vez da filtração por membrana. A IX normalmente produz água de qualidade e resistividade comparativamente maiores, além de melhores rendimentos.
- Desaeração ou desgaseificação. Após todas as outras etapas do tratamento, a água de reposição e o condensado do sistema da caldeira são combinados e desgaseificados, removendo oxigênio e, em alguns casos, dióxido de carbono — ideal para a prevenção da corrosão na caldeira e nos sistemas de condensado.
- Distribuição. Após todas as etapas de tratamento, a água de alimentação da caldeira é canalizada para uma caldeira, onde é aquecida para formar vapor. A partir deste ponto, o condensado da caldeira pode ser combinado com a água de reposição tratada… e o ciclo recomeça.
Água da torre de resfriamento
A água da torre de resfriamento é a água que flui para e através das torres de resfriamento como água de reposição, água para circulação dentro de um resfriador ou água de purga; ela requer tratamento e/ou filtragem. Equipamentos e tubulações devem ser protegidos contra cloretos, dureza, ferro, materiais biológicos, sílica, sulfatos ou sólidos dissolvidos totais (SDT), entre outros desafios.
Com água circulada — a água que flui entre a planta e uma torre de resfriamento — os gerentes de instalações sabem como manter um controle rigoroso sobre os níveis de SDT. Em níveis elevados, o desafio do SDT deve ser tratado normalmente por meio de purga. Grande parte do volume de água deve ser descartado e, à medida que a água de reposição/reposição entra, surgem novas preocupações para manter a água em condições ideais. Quanto melhor a condição da água de reposição, mais fácil é manter as condições ideais da água. Normalmente, a condutividade e o SDT da torre de resfriamento são aumentados ou ciclados para conservar a água. Isso é feito com tratamento mecânico e químico adequado.
Os sistemas de tratamento devem remover impurezas nocivas de acordo com as recomendações do fabricante para a qualidade da água. Normalmente, os sistemas de tratamento de água de torres de resfriamento incluem o seguinte:
- Entrada de água de reposição. Na maioria das torres de resfriamento — especialmente aquelas projetadas para resfriar por evaporação — a água precisa ser reposta. A água de reposição para uma torre de resfriamento pode ser obtida de diversas fontes. Em alguns casos, a água da fonte também precisa ser tratada para verificar dureza, sílica, ferro e/ou ajuste de pH. A torre utilizará calor latente de vaporização para resfriar a água e pode ser bastante afetada pelas temperaturas de bulbo úmido e pela carga térmica das instalações.
- Filtração. A água da fonte é normalmente filtrada por um ou mais tipos de filtragem para remover sedimentos, turbidez ou matéria orgânica, proporcionando um método econômico de prevenção de incrustações e evitando manutenção desnecessária de equipamentos a jusante.
- Abrandamento. Se a água tiver alta dureza, pode-se usar uma resina amaciadora. Caso contrário, contaminantes causariam depósitos de incrustação. Dependendo da qualidade da água de alimentação, o abrandamento pode melhorar a eficiência operacional das torres de resfriamento.
- Produtos químicos. Frequentemente, a água para torres de resfriamento pode exigir algum tipo de tratamento químico. Isso pode incluir inibidores de corrosão, algicidas/biocidas e/ou inibidores de incrustação. Mais recentemente, o risco de bactérias — e especificamente a Legionella — em torres de resfriamento ganhou maior visibilidade, visto que as gotículas contendo Legionella podem viajar grandes distâncias. Um plano de gerenciamento adequado levará em conta a dosagem consistente, mas também planos de remediação caso os parâmetros se desviem das especificações.
- Filtros de fluxo lateral. Muitas torres de resfriamento recirculam água. A filtragem de fluxo lateral pode ser útil para remover contaminantes que entraram pela contaminação atmosférica, sendo considerada uma necessidade prática recomendada para sistemas de circulação aberta. A remoção de material pode ajudar a evitar que detritos obstruam os bicos de pulverização ou formem depósitos nas superfícies do trocador de calor. A filtragem também pode proteger equipamentos como bombas do sistema.
- Pós-tratamento. Se o volume de água utilizada for uma preocupação, os gestores da instalação podem optar por tratar a água de descarga por meio de filtragem por RO para reuso. Outros sistemas/métodos de pós-tratamento também podem ser úteis antes do descarte. Muitas vezes, essa água pode ser recuperada e usada para economizar água em outras partes da instalação.
Águas residuais
A água utilizada em uma planta industrial acaba sendo perdida devido à evaporação, vazamento, consumo (se for um ingrediente de um produto) ou é descartada como efluente. Ela pode ser reutilizada ou descartada com segurança — seja de volta ao meio ambiente ou em uma estação de tratamento.
Comumente, a necessidade de evitar danos ao meio ambiente é primordial. A complexidade relativa de um tratamento de águas residuais dependerá principalmente das normas de conformidade que afetam a estação. Após a conformidade, muitas vezes é possível otimizar equipamentos como peneiras de barril, filtros de correia, flotação por ar dissolvido (FAD) e clarificadores. Essas otimizações podem ser realizadas mecanicamente, quimicamente ou até mesmo eletricamente, no caso de um compressor de ar FAD otimizado para conservar energia elétrica.
Conclusão
Como você pode ver, há uma ampla gama de requisitos para o tratamento de água industrial. Cada área apresenta um conjunto único de desafios e, frequentemente, diversos equipamentos para atingir o objetivo final. Ao focar na qualidade da água, você pode garantir a segurança dos usuários do sistema de água, maior vida útil dos equipamentos e conformidade.
Fonte: Water Technology
