CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA

ANÁLISE COMPARATIVA DE ÁGUAS DE REUSO INDUSTRIAL

NA REGIÃO DO VALE DO TAQUARI

Fernando Feil

Lajeado, Junho de 2016.

Fernando Feil

ANÁLISE COMPARATIVA DE ÁGUAS DE REUSO INDUSTRIAL

NA REGIÃO DO VALE DO TAQUARI

Artigo apresentado na disciplina de Estágio, ao Curso Técnico em Química, do Centro Universitário UNIVATES, como requisito para obtenção do título de Técnico em Química.

Orientadora: Professora Ruthineia da Luz

Lajeado, Junho de 2016.

ANÁLISE COMPARATIVA DE ÁGUAS DE REUSO INDUSTRIAL

NA REGIÃO DO VALE DO TAQUARI

Fernando Feil 1

Ruthineia da Luz2

RESUMO: A água na indústria de alimentos é fundamental, devido às várias funções que desempenha. Sendo

assim, ela deve apresentar dois requisitos importantes: qualidade e quantidade. A quantidade deve ser

suficiente para desempenhar todas as atividades na indústria e a qualidade faz referência às suas características

químicas e físicas. Assim, o controle da água em seus aspectos químicos e físicos é fundamental para

racionalizar seu uso nas indústrias alimentícias. Foram realizadas coletas em indústrias de alimentos cujos

dados foram interpretados para a obtenção de um diagnóstico da qualidade da água e avaliação das possíveis

modificações em seu tratamento, uma vez que uma água fora de padrão pode causar danos a estrutura de

tubulações e caldeiras e também prejuízos com gasto desnecessário de energia e tratamento químico. O

presente trabalho objetivou a análise de parâmetros físico-químicos (pH, condutividade, dureza, TDS,

alcalinidade, cloretos e alcalinidade) das águas de abastecimento, reposição e caldeira, para a elaboração de um

comparativo de águas de reuso industrial na região do Vale do Taquari.

Palavras - chave: Água de reuso. Caldeira.

1. INTRODUÇÃO

Sabe-se o quão importante é a água para nossa sobrevivência. Baseando-se no

controle de qualidade da água, pouco mais de 95% de toda a água do planeta é salgada e o

restante doce. Por outro lado, dos quase 5% de água doce disponível, a maioria está

congelada ou é inadequada ao consumo humano. De fato, apenas 0,147% são realmente

consideradas potáveis. O Brasil, por sua vez, possui a maior quantidade de recursos hídricos

do mundo, porém de forma muito mal distribuída. De toda a água disponível no planeta,

1Aluno do curso Técnico em Química, Centro Universitário – UNIVATES, Lajeado/RS. fernando_feil@hotmail.com 2 Química Industrial, Centro Universitário – UNIVATES, Lajeado/RS. ruthi@univates.br

13,7 % está no Brasil sendo que a maioria se situa na Bacia Amazônica, local onde a

densidade demográfica é muito baixa. Por isso que hoje em dia tanto se fala sobre os

cuidados que se deve ter com a água. “O desenvolvimento dos recursos hídricos não pode se

desassociar da conservação ambiental, já que na essência envolve a sustentabilidade do

homem no meio natural” (CORNATIONI, 2003).

Merten e Minella (2002) relatam que a qualidade da água destinada a consumo pode

ser afetada por efluentes domésticos sendo caracterizadas por contaminantes orgânicos e

patogênicos, efluentes industriais que pode ser complexa de acordo com sua natureza e grau

de concentração. Sabendo-se que a água é considerada como solvente universal e assim

sendo, dissolve alguns dos materiais orgânicos, o que pode acarretar uma série de problemas

para os seres humanos ao consumi-la, ao dissolver compostos orgânicos esse recurso hídrico

torna-se veículo favorável a transmissão de doenças.

Nas indústrias, dependendo do processo industrial, a água pode ser tanto matéria-

prima, sendo incorporada, portanto, ao produto final, como um auxiliar na preparação de

matérias-primas, fluído de transporte, fluído de aquecimento e/ou refrigeração ou nos

processos de limpeza de equipamentos, etc. Os padrões de qualidade da água dependem de

como ela será aplicada, podendo ser mais rigorosos, como no caso de indústrias alimentícias

e farmacêuticas, ou menos rigorosos, como no caso de sistemas de refrigeração (MIERZWA

& HESPANHOL, 2005).

1.1 USO DA ÁGUA E SUA IMPORTÂNCIA

A agricultura emprega grande quantidade de água (chegando a até 80% do uso

consumido, em alguns países). Por tal motivo, atenção especial deve ser atribuída ao reuso

para fins agrícolas. No Brasil, esta porcentagem chega muito próxima a 70%, merecendo,

portanto, a atenção dos tomadores de decisão no tocante às prioridades para reuso

(HESPANHOL, 2003).

Segundo HESPANHOL (2003), a agricultura depende, atualmente, de suprimento de

água em um nível tal que a sustentabilidade da produção de alimentos não poderá ser

mantida sem o desenvolvimento de novas fontes de suprimento e a gestão adequada dos

recursos hídricos convencionais. Esta condição crítica é fundamentada no fato de que o

aumento da produção não pode mais ser efetuado através da mera expansão de terra

cultivada. Com poucas exceções, tais como áreas significativas do Nordeste, que vêm sendo

recuperadas para uso agrícola, a terra arável, em nível mundial, se aproxima muito

rapidamente de seus limites de expansão. Além disso, durante as últimas décadas, o uso de

esgotos tratados para irrigação de culturas aumentou significativamente devido a uma série

de fatores, entre eles a dificuldade crescente de identificar fontes alternativas de água para

irrigação, o custo elevado de fertilizantes e os custos elevados dos sistemas de tratamento,

necessários para a descarga de efluentes em corpos receptores. A aplicação de esgotos no

solo é uma forma efetiva de controle da poluição e uma alternativa viável para aumentar a

disponibilidade hídrica em regiões áridas e semiáridas. Os maiores benefícios dessa forma

de reuso são os associados aos aspectos econômicos, ambientais e de saúde pública.

Nos municípios, o reuso de água pode ser dividido em usos urbanos para fins

potáveis e para fins não potáveis. No primeiro caso, a presença de organismos patogênicos e

de compostos orgânicos sintéticos, na grande maioria dos efluentes disponíveis para reuso,

principalmente naqueles oriundos de estações de tratamento de esgotos de grandes

conturbações com polos industriais expressivos, classifica o reuso potável como uma

alternativa associada a riscos muito elevados, tornando-o praticamente inaceitável. Além

disso, os custos dos sistemas de tratamento avançados que seriam necessários, levariam à

inviabilidade econômico-financeira do abastecimento público, não havendo, ainda, face às

considerações anteriormente efetuadas, garantia de proteção adequada da saúde pública dos

consumidores (HESPANHOL, 2003).

Conforme Hespanhol (2003), com relação aos usos urbanos para fins não potáveis,

os mesmos envolvem riscos menores e devem ser considerados como primeira opção de

reuso na área urbana. Entretanto, cuidados especiais devem ser tomados quando ocorre

contato direto do público com gramados de parques, jardins, hotéis, áreas turísticas e

campos de esporte. Os maiores potenciais de reuso são os que empregam esgotos tratados

para:

- Irrigação de parques e jardins públicos, centros esportivos, campos de futebol,

quadras de golfe, jardins de escolas e universidades, gramados, árvores e arbustos

decorativos ao longo de avenidas e rodovias;

- Irrigação de áreas ajardinadas ao redor de edifícios públicos, residenciais e

industriais;

- Reserva de proteção contra incêndios;

- Controle de poeira em movimentos de terra, etc.;

- Sistemas decorativos aquáticos tais como fontes e chafarizes, quedas d’água;

- Descarga sanitária em banheiros públicos e em edifícios comerciais e industriais;

- Lavagem de trens e ônibus públicos.

Os altos custos da água industrial, associados às demandas crescentes, têm levado as

indústrias a avaliar as possibilidades internas de reuso e a considerar ofertas das companhias

de saneamento para a compra de efluentes tratados, a preços inferiores aos da água potável

dos sistemas públicos de abastecimento. Um abastecimento industrial a custos razoáveis

consiste na “água de utilidade”, produzida através de tratamento de efluentes secundários e

distribuídas por adutoras que servem um grupamento significativo de indústrias

(HESPANHOL, 2003).

É recomendável concentrar a fase inicial do programa de reuso industrial, de acordo

com HESPANHOL (2003), em torres de resfriamento. Esgotos domésticos tratados têm sido

amplamente utilizados como água de resfriamento, com ou sem recirculação. Os esgotos

apresentam uma pequena desvantagem em relação às águas naturais: possuem temperatura

um pouco mais elevada. Entretanto, a oscilação de temperatura é muito menor nos esgotos

domésticos do que em águas naturais.

1.2 O REUSO DA ÁGUA COMO UMA PRÁTICA DE SUSTENTABILIDADE

Segundo Telles e Costa (2007), o Brasil caminha lentamente na direção da

sustentabilidade, uso inteligente da água, todavia, já é uma realidade que se esbarra em

contextos políticos, na dificuldade de integração das organizações públicas e privadas,

porém, muitas seriam as vantagens se houvesse o empenho conjunto da iniciativa privada e

órgãos públicos com o setor educacional, onde estes poderiam agir diretamente em uma

formação consciente de cada indivíduo para com o meio ambiente, implantando a

conscientização e a prática de atos sustentáveis em grande parte da sociedade.

Telles e Costa (2007), abordam em seus estudos a questão da demanda de água para

a produção de alimentos que vem aumentando progressivamente, e uma das principais

alternativas de reuso se aplica na agricultura. A utilização de efluente tratado na irrigação

auxilia a diminuição dos grandes volumes gerados e que seriam descartados diretamente nos

corpos hídricos, racionalizam o uso da água potável disponibilizando maior volume de água

oriunda de companhias de abastecimento para ser utilizada no abastecimento da população,

auxiliam no controle da poluição e de impactos ambientais, contribuem para o aumento da

área cultivada e aumento da produção e viabilizam a agricultura em regiões onde há carência

de água.

O reuso da água ainda é uma questão que necessita de muito estudo para viabilizar e

divulgar a sua aplicação. Já existem diversas aplicações para tal reuso, no entanto, ainda

associadas a iniciativas isoladas e na maioria das quais, dentro do setor privado. Estas ações

isoladas são extremamente eficazes no que diz respeito, por exemplo, ao reuso industrial

utilizando seu próprio efluente e o transformando em água apta a reutilização. Os usos

industriais com maior potencial de aproveitamento de águas de reuso são os seguintes: torres

de resfriamento; caldeiras; construção civil, para cura de concreto, compactação do solo e

irrigação de áreas verdes. Para a empresa em questão, o reuso seria o principal meio de

aproveitamento de um recurso que seria desperdiçado e que possui um elevado custo

(BRAGA et al, 2005).

Segundo Cheis (2010), foi instituído a cobrança pelo uso dos recursos hídricos como

um instrumento de gestão no Brasil a partir da implantação da Lei 9.433, de 1997, que veio

a colaborar para tomada de ações planejadas de reuso de águas residuais, conceito este

praticado há muitos anos em todo o mundo.

1.3 TRATAMENTO DA ÁGUA DAS CALDEIRAS

São vários os objetivos atribuídos ao tratamento de água, porém, a qualidade da água

a ser usada nas caldeiras é muito importante. A seca vivida em regiões altamente

industrializadas tem feito com que a água coletada nessas regiões apresente qualidade

inferior à usual, o que significa que os tratamentos aplicados usualmente na indústria não

atendam às necessidades reais. Existem padrões específicos de qualidade da água de

caldeiras para que ela possa ser usada na geração de vapor e produção de energia. Quando

estes níveis não são alcançados, corre-se o risco de danificar parcialmente ou integralmente

os equipamentos onde a água é utilizada dentro da indústria. A falta de qualidade dessa água

pode trazer problemas desde danos aos equipamentos até acidentes. Com a falta da

qualidade ocorre a incrustação (FIGURA 01) e corrosão dos equipamentos e tubulações

(FIGURA 02), danificando-os, o que pode causar, como consequência, prejuízos e acidentes

(BUCKMAN, 1997).

FIGURA 01: Formação de incrustação

Fonte: Marchand Chimie, 2016

FIGURA 02: Formação de Corrosão

Fonte: Marchand Chimie, 2016

Tendo-se em mente que a água é amplamente usada em aplicações industriais, é

possível concluir a importância do tratamento eficaz para garantir a operação e eficiência da

indústria, independentemente do segmento em que ela esteja alocada. Alguns dos objetivos

para os tratamentos são: evitar a formação de incrustações; evitar os processos corrosivos e

eliminar as ocorrências de arrastes de água (BUCKMAN, 1997).

1.4 CICLO DE VAPOR

O controle efetivo da água de alimentação requer a compreensão do ciclo

termodinâmico do qual a água sofre as transformações de fase e a importância de manter a

qualidade adequada da água para evitar complicações nos diversos componentes do sistema.

Resumidamente, a planta de propulsão a vapor pode ser compreendida como um ciclo

fechado em que a água de alimentação da caldeira é aquecida para geração do vapor. Este

vapor realiza então trabalho nas turbinas principais e é condensado, retornando para o

sistema. Quando há a necessidade de completar as perdas do sistema, esta água é bombeada

para o sistema de condensado onde é misturada com o condensado. O condensado é então

bombeado para o tanque aquecedor desaerador que remove o oxigênio dissolvido e outros

gases. Nesta condição a água é chamada de água de alimentação, podendo ser é bombeada

para a caldeira (BUCKMAN, 1997).

1.5 CONTROLE DA PUREZA DO VAPOR

Assim como a água de alimentação, o vapor saturado e o condensado, a pureza do

vapor também pode ser monitorada “online” com a instalação de instrumentos de última

geração. Alguns parâmetros podem ser adotados para avaliar a qualidade do vapor no

sistema pós caldeira: pH, alcalinidade, dureza total, sílica, ferro total, índice TDS 80 (sólidos

totais dissolvidos), cloretos e condutividade (BUCKMAN, 1997).

1.6 TIPOS DE CALDEIRAS

Conforme Bazzo (1992), podemos classificar as caldeiras em três tipos básicos:

flamotubulares (FIGURA 01), onde os gases de combustão circulam por dentro de tubos,

vaporizando a água que fica por fora dos mesmos, aquatubulares (FIGURA 02), as

incrustações presentes nas caldeiras Aquatubular e Flamotubular estão ilustrados da figura

03. Para caldeiras mistas os gases circulam por fora dos tubos, e a vaporização da água se dá

dentro dos mesmos que conciliam ambos sistemas de funcionamento (FIGURA 04).

Figura 01: Caldeira Flamotubular (Fogotubular)

Fonte: Marchand Chimie, 2016

Figura 02: Caldeira Aquatubular

Fonte: Marchand Chimie, 2016.

Figura 03: Localização da incrustação na Caldeira Aquatubular e Flamotubular

Fonte: Marchand Chimie, 2016

Figura 04: Caldeira Mista

Fonte: Marchand Chimie, 2010

1.7 MANUTENÇÃO DAS CALDEIRAS

Dentro de uma unidade de processo, a caldeira é um equipamento de elevado custo e

responsabilidade, cujo projeto, operação e manutenção são padronizadas e fiscalizadas por

uma série de normas, códigos e legislações. No Brasil, o Ministério do Trabalho é

responsável pela aplicação da NR-13, que regulamenta todas as operações envolvendo

caldeiras e vasos de pressão no território nacional. Para o projeto desses equipamentos,

normalmente adotam-se códigos específicos; no Brasil, é comum o uso do código ASME

(American Society of Mechanical Engineers, 2000).

Em geral, para caldeiras de baixa pressão (até 10 kgf/cm2) é recomendada uma

análise química pelo menos semanal e que inclua os itens: pH, alcalinidade, dureza, fosfatos,

sulfitos ou hidrazina, cloretos, sólidos totais. Para os itens de pH, dureza e cloretos, é

comum que sejam feitas análises mais regulares, devido à facilidade de execução (BIZZO,

2003).

Já para as caldeiras média pressão (de 11 a 40 kgf/cm2) e alta pressão (>40 kgf/cm2),

é indicada pelo menos uma análise diária da água da caldeira e abrangendo todos os itens

acima. Outro aspecto na manutenção é a limpeza das caldeiras. Mesmo com a água bem

tratada, nas superfícies interna das caldeiras se acumulam com o tempo, certa quantidade de

depósitos de várias naturezas. Para tanto, pode ser realizado a limpeza regular a cada 5 ou 6

anos para obter bons resultados. O procedimento pode evitar o aparecimento de corrosões,

além de melhorar o rendimento da caldeira, podendo chegar até 20% na redução de consumo

(BIZZO, 2003).

Há vários agentes de limpeza para evitar a corrosão acentuada na parte interna da

caldeira. Outro método preventivo é a proteção de caldeiras contra corrosão, que se baseia

em evitar a entrada de ar na caldeira. Pode-se controlar isso pela análise de Sulfitos. Outra

forma para minimizar a ocorrência de corrosão galvânica é evitar a construção de

equipamentos que usa metais ou ligas com potenciais de oxidação muito diferentes e evitar o

contato elétrico direto entre os metais, colocando materiais isolantes entre os mesmos

(plástico, borracha, etc). Aliado a isso, a manutenção de valores baixos de sólidos

dissolvidos na água contribui para uma diminuição na condutividade elétrica da mesma e,

assim, ajuda a minimizar os processos corrosivos como um todo, inclusive os de origem

galvânica (BIZZO, 2003).

Bazzo (1992), outros procedimentos e formas de manutenção podem ser feitas na

parte operacional. Porém, especialistas da área, caracterizam como uma solução de

remediação, que poderia ser evitado se a água usada fosse adequada, com baixo teor de

sólidos e sílica. Com o aumento da pressão de trabalho pelo operador, ao chegar ao limite

permitido, deve-se desligar a caldeira, esperar um longo período para seu resfriamento e

abri-la para a remoção mecânica das incrustações.

É um trabalho custoso e desnecessário quando não se utiliza a água adequada. Há

quem se utilize de produtos químicos cujas reações não permitem ou dificultam o depósito,

mas existe um limite, pois vai se aumentando a concentração do mesmo e o operador fica

condicionado a fazer a purga, isto é, descartar vapor produzido para receber água nova,

baixando assim a concentração. É claro que descartar vapor se está descartando energia

(BAZZO, 1992).

Admite-se isso para caldeiras pequenas em vez de se usar um pequeno abrandador,

mas isso é um problema de critério e também econômico. Em geral, o controle das

condições incrustantes das águas é feito pelo controle de índices analíticos que indicam se

uma água tende a ser corrosiva ou incrustante. Contudo há quem controle pela medição da

dureza da água, conforme mencionado (BAZZO, 1992).

O presente trabalho tem por objetivo a realização de uma análise comparativa de

amostras de águas de reuso industrial, sendo que a coleta das amostras de água será realizada

em indústrias de alimentos na região do Vale do Taquari.

2. METODOLOGIA

As coletas das amostras foram realizadas no período compreendido entre os meses de

abril e maio de 2016 obedecendo às normas estabelecidas pela Marchand Chimie. As

amostras foram cedidas por cinco indústrias, sendo todas do ramo alimentício.

As coletas foram realizadas em três pontos: nos reservatórios de alimentação, na

água de reposição e no local de saída das águas (válvulas de purga de vapor). As águas

retiradas dos reservatórios de reposição águas com características de águas naturais retiradas

de poços artesianos e água de mananciais. Já as águas de alimentação, são águas

provenientes de retornos e reposição.

Para cada caldeira foi realizado o levantamento de como a mesma era alimentada

conforme Tabela 01. As fontes de alimentação foram quanto ao uso de água natural

proveniente de poços artesianos, de água recuperada do processo produtivo e ou de água

natural que foi abrandada para eliminar os sais como cálcio e magnésio.

TABELA 01: Especificações de alimentação das caldeiras quanto as fontes de alimentação.

Empresa Água de poço Água de retorno

C1 x x

C2 x x

C3 x x

C4 x x

C5 x x

Fonte: Do Autor, 2016

2.1 ANÁLISES

O pH, potencial hidrogeniônico, pode ser de origem natural ou antropogênica, sendo

identificada por meio de substâncias que aderem à água. Neste parâmetro leva-se em

consideração a concentração de íons hidrôgenio (H+) que determina o índice de

concentração numa faixa que vai de 0 a 14, sendo considerada ácida (quando pH < 7); neutra

(quando pH = 7) e básica (quando pH > 7). Para esta análise utilizou-se o pHmetro marca

Digimed, modelo DM-22, calibrado com padrões pH: 4,01/6,86/10,0.

A alcalinidade, por sua vez, apresenta-se quando o pH da água está acima de 7. Os

principais constituintes que determinam este parâmetro são os íons: bicarbonato (HCO-3),

carbonato (CO3-2) e hidróxidos (OH-), esta análise é realizado por meio de titulação

(CORNATIONI, 2010). O resultado é expresso como mg/L de CaCO3.

A dureza total de uma amostra de água é determinada por titulação dos íons cálcio e

magnésio, com solução de EDTA em pH 10, usando o negro de eriocromo T como

indicador. O resultado é expresso como CaCO3 mg/L.

As análises de sílica e ferro são realizadas usando o espectrofotômetro, marca Femto,

modelo 600 Plus. O resultado é expresso como mg/L SiO2 e mg/L Fe.

A análise de STD é realizada pelo aparelho modelo TDS 80, marca Hanna, que se

objetiva na finalidade de medir os sólidos totais dissolvidos na água. Os resultados obtidos

são expressos em STD mg/L.

A análise de cloretos além de ser uma forma de obter um resultado importante

também permite encontrar a salinidade (descrito posteriormente) de forma mais rápida e

fácil. O ânion cloreto (Cl-) se instala na água especialmente através das descargas sanitárias.

A metodologia utilizada na análise de cloreto se baseia na volumetria de precipitação,

usando o dicromato de potássio (K2CrO4) como indicador e o nitrato de prata (AgNO3)

como titulante, baseando-se no método de Mohr (SANTOS, 2010). Os resultados obtidos

são expressos em mg/L.

A condutividade refere-se à capacidade que a água tem de transmitir corrente elétrica

devido aos cátions (cargas positivas) e aos ânions (cargas negativas) presentes nela, a partir

da dissociação de outras substâncias. Para esta análise utilizou-se o condutivímetro de

bancada calibrado em PPM com padrão marca Hanna, modelo 1382. O resultado é expresso

como µS/cm.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os diversos tipos de águas encontrados na natureza não são puros, pois todos

apresentam certa quantidade de impurezas particuladas, moleculares ou iônicas. Em seu

estado químico puro a água é um líquido incolor, insípido e inodoro, representada pela

fórmula H2O, sendo reconhecida como solvente universal.

Neste trabalho são discutidos a média dos resultados obtidos e apresentados nos

gráficos 01 até 08 das análises físico-químicos das águas da reposição, alimentação e

caldeira das empresas, provenientes dos meses de abril e maio de 2016. Para a avaliação do

desempenho das caldeiras foram levados em consideração os valores padrões da Marchand

Chimie e de Trovati (2014), conforme Tabela 03. As águas de alimentação das indústrias

são provenientes de poços artesianos, e sofrem tratamento físico-químico prévio antes de

alimentar as caldeiras.

TABELA 03: Especificações da Marchand Chimie quanto aos parâmetros físico-químicos

de águas de caldeira.

Caldeira

pH 11,0 a 12,0

Alcalinidade 150 a 600 mg/L CaCO3

Dureza < 50,0 mg/L CaCO3

Sílica < 250,0 mg/L SiO2

Ferro total < 5,0 mg/L Fe

Índice TDS <1500mg/L (*)

Cloretos <150mg/L (*)

Condutividade <3000 S/cm, 25ºC (*)

Fonte: Marchand Chimie, 2016. * Trovati, 2014

Importante salientar que para as águas de reposição e alimentação, não há padrões

recomendados pela Marchand Chimie, mas que as análises das mesmas são necessárias para

avaliar como a fonte de alimentação das caldeiras se se encontravam no mesmo dia da

coleta. Bem como servir de ponto de rastreabilidade se caso a água da caldeira apresentar

resultados extremamente fora dos padrões recomendados.

GRÁFICO 01: Resultados de análise de pH das águas de reposição, alimentação e caldeira

de cada empresa

Fonte: Do Autor, 2016

Pela apresentação dos resultados das análises da caldeira acima, verifica-se que todos

os resultados estão dentro do parâmetro recomendado pela Marchand Chimie. Esses

resultados, vem de encontro ao trabalho realizado por Vasconcelos e Silva (2012), sobre

Avaliação físico-química e microbiológica da qualidade da água de pequenos laticínios da

região de Francisco Beltrão /PR, onde 8 amostras se enquadraram dentro dos valores de

referência. Apenas uma agroindústria apresentou pH da água abaixo de 6 e uma acima de

9,5, os valores encontrados para as amostras foram 5,58 e 9,86 respectivamente.

Nas amostras das empresas acima, percebe-se a diferença entre os valores de pH nas

cinco empresas analisadas é justificada pelos dias diferentes de coleta, onde os valores de

substâncias químicas podem ter aumentado ou diminuído de acordo com o tratamento

químico dado.

De acordo com Naime (2009), quando realizou sua pesquisa sobre Avaliação da

Qualidade da Água Utilizada nas Agroindústrias Familiares do Vale dos Sinos, vários

fatores influenciaram o pH, desde a ausência de substâncias salinas disponíveis nas rochas

para solubilização e neutralização da água, até contaminações com excreções animais, que

contribuem para a redução dos níveis de pH.

GRÁFICO 02: Resultados de análise de alcalinidade das águas de reposição, alimentação e

caldeira de cada empresa

Fonte: Do Autor, 2016

Verifica-se que os resultados obtidos para as águas das caldeiras e expressos no

gráfico 02, estão dentro do paramento adequado. Importante salientar que as águas de

reposição e alimentação apresentaram resultados para alcalinidade em zero, indicando que a

água utilizada para tratar a caldeira não havia interferentes. Importante salientar que a

alcalinidade somente aumenta na água da caldeira, em função do ciclo de concentração,

onde permanecem concentrados todos as substâncias da própria água, incluído os Sólidos

Totais Dissolvidos. Além disso, a água da caldeira recebe tratamento químico permanecendo

com o índice de pH elevado.

GRÁFICO 03: Resultados de análise de dureza, alimentação e caldeira de cada empresa:

Fonte: Do Autor, 2016

No gráfico 03 estão indicados os resultados de dureza e os mesmos apresentaram-se

dentro do paramento recomendado, sendo que para as análises das águas de caldeiras a

dureza deve ser zero. Para que se alcance os resultados “zero”, faz-se o uso de produtos

químicos adequados para a remoção dos sais de cálcio e magnésio presentes. Santos e

Feliciano (2008), percebeu também em seu estudo, que das dez amostras das águas de

caldeira analisadas, grande parte ficou abaixo de 50mg/L CaCO3, o que caracterizou água

mole, apenas a amostra da agroindústria D apresentou dureza de 55,00mg/L CaCO3 e a

amostra F 52,00mg/L CaCO3, caracterizando dureza moderada. Visto que, a água é

classificada quanto à dureza em: menor que 50mg/L CaCO3 água mole, entre 50 e 150 mg/L

CaCO3 água com dureza moderada, entre 150 e 300 mg/L CaCO3 água dura e maior que 300

mg/L CaCO3 água muito dura.

Verifica-se neste estudo, que nos resultados de dureza das águas de reposição, a

mesma permanece mais elevada do que as águas de alimentação. Explica-se esse fato devido

aos retornos de condensado que algumas empresas fazem uso. Já para as águas de

alimentação das empresas C4 e C5, a dureza permanece sempre baixa, pois são dosados

produtos químico já no tanque de alimentação. Esse perfil de trabalho foi tratado também

por Pereira (2009), quando desenvolveu estudo sobre nanofiltração nas caldeiras e que

foram utilizados dois produtos para tratamento, um anti-incrustante e um anti-corrosivo.

Ambos são adicionados com uma bomba doseadora à água de alimentação da caldeira. Para

garantir que a dosagem efetuada é eficiente, fazem-se análises periódicas à água para ver se

esta possui o valor residual de químico recomendado pelo fornecedor. Assim se faz o

controlo destes dois produtos.

Santos e Feliciano (2008), realizaram estudo para avaliar a dureza de onze poços no

município de Ourinhos – SP, os resultados foram amostras de água mole e água com dureza

moderada, caracterizando água adequada para o uso no abastecimento público, estando em

conformidade com a determinação dos padrões da MS 1469 (2000) onde o valor máximo de

dureza para consumo humano é de 500 mg/L CaCO3.

Esse estudo vem de encontro ao trabalho realizado por Castro (2006), que salientou

que as água duras quando fervidas, precipitam os carbonatos, formando depósitos nos

equipamentos que usam essa água. Esse depósito pode se comportar como uma capa

isolante.

Segundo Trovati (2012), as incrustações são formadas pelo aumento da concentração

dos sais e outras substâncias presentes na água, se estes materiais não saem junto com o

vapor, ao atingirem o ponto de saturação, estas substâncias iram se precipitar formando um

agregado duro e aderente nas superfícies de troca térmica. Em razão da formação dessas

incrustações,

Ocorre a diminuição da transferência de calor, aumentando o consumo de combustível e

queda na produção de vapor.

Já Pereira (2009), concluiu em seu trabalho sobre Optimização do Tratamento

Químico de Água e sua Reutilização usando Nanofiltração, que a dureza total se refere à

concentração de cálcio e magnésio na água. Com a análise efetuada pôde-se ver que estes

dois íons se encontraram em pequeníssima quantidade nas três caldeiras. A contribuição

total que cada íon numa solução é calculado multiplicando o fator de condutividade

específica do respectivo íon pela sua concentração em solução. Como a concentração destes

íons é muito pequena, a sua contribuição para a condutividade total da água é desprezável.

Mesmo antes de qualquer tratamento posterior a concentração de Mg2+ e Ca2+, íons

responsáveis pela maior parte de incrustações, é praticamente nula.

GRÁFICO 04: Resultados de análise de sílica das águas de reposição, alimentação e caldeira

de cada empresa

Fonte: Do Autor, 2016

No gráfico 04, o índice de sílica apresentou-se elevado nas coletas da empresa C2.

Isso explica-se devido ao ciclo de concentração da água, que é controlado via descarga de

fundo da caldeira e STD elevado. A Sílica elevada pode provocar incrustação nas tubulações

da caldeira e aumento do consumo de energia, portanto demanda o uso de maior quantidade

de produtos químicos para tentar reverter o quadro para que os resultados permaneçam

dentro dos padrões indicados.

Já para as demais empresas, os resultados analíticos ficaram dentro do esperado

segundo recomendações e não se necessita de uma ação emergencial. Esses resultados estão

de acordo com os trabalhos realizados por Rothbarth (2011), que executou testes sobre o

Tratamento de água para caldeiras de alta pressão, informando que os teores de sílica abaixo

de 0,02 ppm ou 20 ppb no vapor, garantem um excelente condicionamento do sistema.

Teores maiores de sílica no vapor, juntamente com teores significativos de sódio podem

complicar o sistema de geração de energia através da turbina. Os depósitos em palhetas de

turbinas não são raros.

GRÁFICO 05: Resultados de análise de ferro das águas de reposição, alimentação e caldeira

de cada empresa

Fonte: Do Autor, 2016

O índice de ferro expresso no gráfico 05, também se apresentou elevado no resultado

médio das amostras da empresa C2, esse percentual mais alto é devido ao ciclo de

concentração da água, que é controlado via descarga de fundo da caldeira e ao elevado teor

de sólidos totais dissolvidos elevados conforme verificado no gráfico 06. Cabe a essa

empresa um olhar técnico mais crítico nas próximas coletas e análises da caldeira. E se

necessário, o tratamento precisará ser reforçado com produtos químicos e ou tempo de

purgas maiores para eliminar essa concentração de ferro que pode não somente influenciar

na caldeira, mas também nas linhas de vapor.

Importante salientar que teores de ferro elevado pode ser em decorrência de alguma

oxidação na linha de vapor e poderá levar a algum índice de corrosão e concentrar-se na

caldeira, prejudicando o funcionamento. Além de poder ocasionar corrosão, esses índices

também poderão provocar incrustações nas tubulações da caldeira devido ao fato do ferro

ser um ligante, bem como aumento intenso do consumo de energia. No informativo técnico

da Geothermo (2010), sobre o estudo sobre Tratamento de Água de Caldeiras e Sistemas

para geração de vapor, que o metal da caldeira pode sofrer corrosão por baixo pH e por

ataque pelo oxigênio dissolvido na água da caldeira. A correção do pH é feita através de um

álcali e a remoção do oxigênio desaerando-se a água e alimentando-se a seção pré-caldeira

um sequestrante de oxigênio, que normalmente são agentes redutores, como o sulfito de

sódio e hidrazina. O sulfito reage com o oxigênio formando sulfato. A hidrazina reage com o

oxigênio formando nitrogênio e água.

De acordo com Andrade e Macedo (2008), os cloretos podem estar presentes na

forma de sais de cálcio, ferro e magnésio. E se, em concentrações altas, esses íons podem

causar corrosão em tubulações e caldeiras, equipamentos de aço inoxidável, formar

incrustações em pisos, paredes e equipamentos.

GRÁFICO 06: Resultados de análise de Sólidos Totais das águas de reposição, alimentação

e caldeira de cada empresa:

Fonte: Do Autor, 2016

Os resultados expressos no gráfico 06 demonstram que os resultados estão dentro dos

parâmetros estabelecidos. Todavia cada empresa possui um padrão específico de acordo com

a origem de sua água. Os sólidos totais dissolvidos elevados, na empresa C2 é justificado

pois verifica-se que esses STD podem ter influencias de outras substâncias como a sílica.

Pereira, 2009, no estudo sobre a optimização do tratamento químico de água e sua

reutilização usando nanofiltração, salientou que é fundamental que a purga contínua da

caldeira 2 e da cogeração sejam conduzidas para a cisterna que também armazena as purgas

das caldeiras 1 e 3. Assim, aproveitar-se-á mais água. Como a água das purgas passa a ser

aproveitada, deixando de ser água perdida, as purgas podem estar abertas de modo a garantir

os níveis de condutividade das caldeiras no ponto recomendado para o seu bom

funcionamento.

GRÁFICO 07: Resultados de análise de Cloretos das águas de reposição, alimentação e

caldeira de cada empresa:

Fonte: Do Autor, 2016

No gráfico 07 foram encontrados valores encontrados para cloretos em todas as

análises estão adequadas, para as águas de reposição, alimentação e caldeira.

No estudo realizado por Leite et.al (2003), se a água utilizada na indústria apresentar

alto nível de cloretos expressos em mg/L de NaCL, acarretará em problemas principalmente

nas instalações das unidades. Ainda, o excesso desse íon pode representar foco de

contaminação fecal, devido ao fato de urina em esgotos domésticos, dessa forma, com o teor

de cloretos na água, é possível saber o grau de mineralização ou obter indícios de poluição.

Além disso, os cloretos podem ser originados de processos de fertilização do solo, que

devido a processos de lixiviação causados pela chuva, atingem os solos e consequentemente

as águas subterrâneas, e também oriundas de lixo doméstico e industrial disposto

inadequadamente nas agroindústrias.

De acordo com Andrade e Macedo (2008), os cloretos podem estar presentes na

forma de sais de cálcio, ferro e magnésio. E se, em concentrações altas, esses íons podem

causar corrosão em tubulações e caldeiras, equipamentos de aço inoxidável, formar

incrustações em pisos, paredes e equipamentos. Assim fica clara, a importância do uso de

água com baixo nível de cloretos, pois esse parâmetro é um fator de grande importância,

podendo 20 causar problemas com equipamentos, prejudicando o andamento do processo na

indústria.

GRÁFICO 08: Resultados de análise de condutividade das águas de reposição, alimentação

e caldeira de cada empresa

Fonte: Do Autor, 2016

Os valores encontrados para condutividade em todas as análises expressas no gráfico

08, estão normais para as águas de reposição, alimentação e caldeira, ou seja, se a

concentração de sais dissolvidos na água de caldeira, estivessem acima dos padrões

implicariam no bom funcionamento da caldeira devido a probabilidade de formação de sais

insolúveis que poderão ocasionar conseqüências danosas na geração de vapor.

Importante salientar que na prática, o tratamento para as caldeiras não consiste

apenas em um processo químico, mas bem como devem ser realizadas as descargas de fundo

com maior frequência para que haja maior redução dos parâmetros danosos para a operação

das mesmas. O tratamento químico realizado deve ter maior constância e regularidade para

um melhor funcionamento e durabilidade dessas caldeiras.

Rothbarth (2011), salienta que boas práticas operacionais não são suficientes para

garantir a não volatilidade destes elementos. Estudos realizados em laboratórios de pesquisa

de fabricantes de equipamentos demonstraram que as variações de concentrações de sílica e

sódio levam à ocorrência arraste volátil para turbinas e periféricos.

4. CONCLUSÃO

Portanto conclui-se, que caldeiras tem grande valor funcional dentro de uma

indústria e deve ser avaliada com grande importância.

Por fim, para a prevenção dos problemas que causam estes prejuízos são

normalmente adotados procedimentos operacionais adequados ao sistema e adicionam-se

produtos químicos específicos, como mostrado a seguir:

• Inibidores de corrosão, a base de álcalis e sequestrantes de oxigênio;

• Dispersantes, a base de polímeros, para atuação em sólidos suspensos, sais

dissolvidos, matéria orgânica e outros contaminantes;

• Controle de descargas para prevenir depósitos e arraste. Mas, para uma eficiente

prevenção de problemas, não basta um bom controle operacional do sistema e a adição de

bons produtos químicos à água, é necessário também se efetuar um acompanhamento das

características da água do sistema, dos teores de produtos químicos, de contaminantes

eventuais e de efetuar-se um monitoramento que permita avaliar o nível de proteção que se

está conseguindo com o tratamento contra a corrosão, a deposição e o arraste. Só assim será

possível detectar as falhas e corrigi-las a tempo, antes de piores consequências e prejuízos.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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