Faz parte do modelo de negócio da Aguaviva Tecnologia Ltda a propagação do conhecimento adquirido ao longo de toda a sua experiência no segmento de tratamento de água industrial. O conhecimento faz com que as pessoas repensem seu modo de utilizar o recurso água e com isso adotem posturas mais sustentáveis.

A Aguaviva acredita e trabalha por um mundo mais consciente e informado sobre os conceitos envolvidos no tratamento da água, de forma que as pessoas utilizem a tecnologia a favor do uso consciente do recurso água, adotando posturas de racionalização, reuso e redução do desperdício. Estas ações geram economia de capital e promovem a sustentabilidade dos processos que utilizam água.

O que fazemos?

A Aguaviva Tecnologia Ltda estará disponibilizando os mais variados assuntos relacionados a tratamento de água, desde incrustações, corrosão, desenvolvimento microbiológico, equipamentos utilizados no tratamento de água, processos de tratamento de água e tratamento de efluentes, promovendo o conhecimento e as soluções mais sustentáveis adotadas atualmente

O fenômeno de incrustação é caracterizado pela deposição e acúmulo de materiais indesejados, com baixa solubilidade em água, tais como produtos de corrosão, partículas e compostos inorgânicos e ou orgânicos, entre outros, sobre a superfície do equipamento ou tubulação. Na indústria a incrustação é uma das maiores causas de problemas quanto a manutenção e operação dos equipamentos uma vez que quando presente, a incrustação ocasiona uma grande perda de performance hidráulica e térmica.

Existem diversos fatores que podem agravar o processo de formação de incrustação, dentre eles podemos destacar:

• O aumento da concentração de sais através da evaporação de água;
• O aumento da concentração de CO2 na água que favorece as reações de formação de carbonatos;
• Diminuição da pressão da linha através de perdas de carga;
• O aumento do pH favorece a precipitação de sais inorgânicos;
• Variações de temperatura favorecem a precipitação de sais;
• Diminuição da velocidade da linha, entre outras.

Estas variações de processo favorecem a nucleação e cristalização dos sais, aderindo as tubulações e formando as incrustações. Equipamentos como torres de resfriamento, trocadores de calor, pré aquecedores, evaporadores, caldeiras, fornos, entre outros, estão mais suscetíveis a incrustação, devido a presença dos fatores apresentados anteriormente.

As figuras 01 e 02 apresentam incrustações inorgânicas e orgânicas, respectivamente.

As incrustações possuem uma característica de isolante térmico, diminuindo a eficiência dissipativa de calor dos equipamentos. A composição química da incrustação formada vai depender da qualidade da água utilizada no equipamento, das interações com o meio, e das variações do processo. Equipamentos que trabalham com temperaturas elevadas, geralmente, apresentam elevadas taxas de evaporação de água, aumentando a condição de supersaturação dos sais, o que aumenta o potencial de incrustação do sistema. Como as temperaturas de trabalho são mais elevadas, as interações intermoleculares são favorecidas, o que gera incrustações mais rígidas e de difícil remoção, quando não são realizados os processos de tratamento adequados.

Para minimizar o processo de formação de incrustação, ou seja, garantir um tempo maior de operação dos equipamentos sem paradas indevidas para manutenção, garantir uma maior eficiência de troca térmica, minimizar custos com gastos energéticos indevidos, aumentar o tempo de vida útil dos equipamentos, manter o processo sem oscilações, entre outros, a água deve ser tratada, sendo que o tratamento pode ser feito através de produtos químicos ou tratamento físico. Para isso, é fundamental conhecer as características do sistema, tais como: Quais são os sais presentes, a concentração dos mesmos, a temperatura e o pH de trabalho, entre outras características.

O que fazemos?

Para o controle das incrustações de sais partimos basicamente de duas frentes que são o controle da super saturação e a modificação da estrutura dos cristais formados. O controle da supersaturação é feito com a retirada dos sais presentes (geralmente por troca iônica ou osmose reversa) ou com o uso de inibidores de incrustação. Para modificar a estrutura dos cristais formados, utilizamos equipamentos Indutores como Vulcan, Calmat ou Eletromagnéticos como o Indutor Eletromagnético, que agem de forma a modificar a estrutura cristalina dos sais presentes na água, fazendo com que os mesmos percam o poder de adesão, deixando assim de causar incrustações. Para remoção de incrustações presentes nos sistemas que estão afetando a eficiência de troca térmica dos equipamentos realizamos limpezas químicas e mecânicas, removendo os compostos indesejáveis presentes na linha instantaneamente.

Abaixo apresentamos as imagens da serpentina de uma torre de resfriamento antes e após as limpezas química e mecânica realizada pela equipe da Águaviva. A limpeza química enfraqueceu as ligações químicas das incrustações removendo grande parte dos compostos indesejáveis e a limpeza mecânica por hidrojateamento removeu as incrustações remanescentes, recuperando a eficiência de troca térmica do equipamento próximo ao nominal.

Figura01: Incrustação inorgânica em Torre de Resfriamento.

Figura02: Incrustação orgânica em trocador de calor.

Figura03: Serpentina Torre antes da limpeza química.

Figura02: Serpentina Torre após limpeza química.

De acordo com Vicente Gentil1, corrosão pode ser definida como a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, estando ou não aliada a esforços mecânicos. A deterioração dos materiais devido à corrosão representa alterações prejudiciais e indesejáveis, causando perdas diretas (como custos de substituição de peças e equipamentos) e indiretas (como paradas acidentais e perda de produto). Há ainda de se considerar, quando falamos em corrosão, fatores não econômicos como a segurança operacional e os problemas ambientais causados por acidentes decorrentes de corrosão.

Existem diferentes tipos de corrosão, que podem ser classificados quanto à forma, sendo os principais tipos apresentados a seguir:

Corrosão uniforme: a corrosão se processa em toda a extensão da superfície, ocasionando assim uma perda de espessura aproximadamente uniforme.

Corrosão por placas: a corrosão se localiza apenas em algumas regiões da superfície metálica, e não em toda a sua extensão, formando assim placas com escavações.

Corrosão alveolar: a corrosão se processa na superfície metálica, produzindo escavações arredondadas, de diâmetro relativamente grande quando comparado a profundidade.

Corrosão puntiforme ou por pite: a corrosão se processa na superfície metálica, produzindo pites, que são cavidades que apresentam profundidade grande, quando comparadas ao diâmetro, chegando muitas vezes a perfurar a parede metálica.

O que fazemos?

Para a minimização do maleficio do meio aquoso – Corrosão – agimos basicamente em duas frentes que são o controle da supersaturação e a modificação da estrutura dos cristais formados. O controle da supersaturação é feito com a retirada dos sais presentes (geralmente por troca iônica ou osmose reversa) ou com o uso de inibidores de incrustação. Para modificar a estrutura dos cristais formados, utilizamos equipamentos Indutores como Vulcan, Calmat ou Indutor Eletromagnético, que agem de forma a modificar a estrutura cristalina dos sais presentes na água, fazendo com que os mesmos percam o poder de adesão, deixando assim de causar incrustações e corrosão. Controlamos os elementos físico-químicos: pH, Oxigênio Dissolvido e CO2. Quando o processo corrosivo não tem a sua origem na água, identificamos a origem, e informamos o cliente para que este tome as medidas preventivas ou corretivas necessárias.

É sabido que a vida surgiu através da água e sem água não há vida. Ao pegarmos uma gota de água que não passou por processo de desinfecção e analisarmos em um microscópio, é possível notar que nela há diversos microrganismos, desde bactérias, vírus, protozoários, fungos, algas, entre outros.

Em se tratando de água de consumo humano a desinfecção deve ser feita para evitar a contaminação das pessoas que consomem ou manipulam essa água. A portaria 2.914 do Ministério da Saúde especifica que é necessário manter um cloro residual com valor acima de 0,2 mg/L e um valor máximo de 5 mg/L. Esse cloro residual é importante para evitar a contaminação da água nas linhas de distribuição e nos reservatórios. Os parâmetros microbiológicos a serem monitorados são: Coliformes totais, Escherichia Coli e Bactérias Heterotróficas.

Em águas de utilidades a desinfecção da água também se faz necessária, mas muitas vezes esta operação é negligenciada. Em circuitos de resfriamento pelo contato continuo entre a água e o ar há uma contaminação elevada da água, com proliferação de algas, bactérias e fungos, que geram diversos problemas para os equipamentos e para as pessoas que trabalham próximas ao local. Podemos destacar como principais problemas:

• Deposição de algas e matéria orgânica em regiões de troca térmica, como enchimento da Torre de Resfriamento, Serpentina da Torre, Trocadores de Calor, entre outros, diminuem a eficiência de dissipação de calor dos equipamentos;
• Entupimento de bicos aspersores, distribuidores rotativos, obstrução de enchimento, obstrução de rotor de bomba, presença elevada de lama no fundo da bacia da Torre de Resfriamento, entre outros, diminuem a eficiência do equipamento;
• Reações de metabolismo celular podem gerar despolarização catódica o que favorece o processo corrosivo de ligas metálicas;
• Excreções de microrganismos podem reagir com outros compostos presentes na água gerando incrustações;
• Alguns microrganismos como as Bactérias Redutoras de Sulfato causam corrosão em ligas metálicas;
• A bactéria Legionella Pneumophila pode causar a morte por pneumonia em pessoas que inalam aerossóis de Torres de Resfriamento.

Como vimos os microrganismos presentes na água, além de alterar suas propriedades, podem interferir também na vida útil de equipamentos industriais, causando corrosão e/ou incrustação. Podem causar também danos em tubulações e componentes de distribuição de água, além de danos às pessoas que consomem a água e/ou trabalham próximas a equipamentos que não possuem tratamento adequado. A Legionella Pneumophila é um exemplo típico de microrganismo patógeno maléfico ao ser humano, que muitas vezes não recebe a devida importância. Ela foi descoberta por volta de 1976 quando ocorreu a morte de 40 Legionários nos Estados Unidos, através da contaminação pela inalação de aerossóis de uma Torre de Resfriamento que não possuía tratamento de água adequado.

Diversos são os fatores que influenciam a presença de microrganismos em água de utilidades, como pH, temperatura da água, presença de nutrientes, oxigênio dissolvido na água, entre outros. Em sistemas de resfriamento as condições para proliferação de microrganismos são favorecidas, já em sistemas de aquecimento pela temperatura de operação ser elevada a proliferação é dificultada.

Abaixo podemos verificar a presença elevada de microrganismos em um sistema de resfriamento.

Diante do exposto verifica-se que é imprescindível realizar a desinfecção da água, independente da finalidade de utilização. Em Torres de Resfriamento o processo de desinfecção e controle microbiológico deve ser realizado continuamente, evitando danos ao equipamentos e tubulações que compõe o sistema e pessoas que trabalham próximas a região.

O que fazemos?

A Águaviva Tecnologia LTDA oferece uma solução completa de tratamento de água para controle microbiológico, sendo água de consumo humano, água de utilidades, água de processo, ou seja, para qualquer finalidade. Desde o fornecimento de produtos químicos até equipamentos para dosagem dos produtos. A Águaviva dispõe de corpo técnico treinado e capacitado para atuar no tratamento, controle e monitoramento da qualidade da água, evitando os malefícios do desenvolvimento microbiológico.

Figura01: Deposição de algas em sistema de resfriamento.

Figura02: Colmeia de uma Torre de Resfriamento com microrganismos.

Tratamento de Água é um conjunto de procedimentos físicos e químicos que são aplicados na água para que esta fique em condições adequadas para o consumo, ou seja, para que a água se torne potável. O processo de tratamento de água remove qualquer tipo de contaminação, ou reduz suas concentrações a níveis bastante baixos, evitando a transmissão de doenças e deixando a água apta para a utilização.

As etapas mais comuns em um processo de tratamento de água em uma ETA são:

– Gradeamento: Esta etapa do tratamento dependerá do tipo de local de captação de água, utilizada principalmente em tratamento de águas de rios e lagos. O gradeamento destina-se a remoção de sólidos grosseiros sobrenadantes na água, como plásticos, folhas, madeiras, etc.

– Aeração: A água apresenta em sua constituição diversos componentes, entre eles: gases dissolvidos, compostos orgânicos provenientes da decomposição de algas e outros vegetais aquáticos, ferro e manganês solúveis. A aeração da água oxida os compostos orgânicos, eliminando gosto e odor, os gases dissolvidos indesejáveis também são removidos, como o gás carbônico, e a areação também oxida o ferro e manganês, passando da forma solúvel para insolúvel, podendo então ser removidos nos processos subsequentes. Existem diversos tipos de aeradores e os mais comuns são: aeradores de queda por gravidade, aeradores de repuxo e aeradores de borbulhamento.

– Coagulação: É o processo de formação de coágulos pela ação de compostos químicos nas impurezas presentes em suspensão na água. Os compostos químicos que possuem essa finalidade são chamados de coagulantes, e eles apresentam a capacidade de aglutinação (formação de flocos) de impurezas finas, para que estas possam ser removidas posteriormente por sedimentação e/ou filtração. A dosagem e o tipo de coagulante dependem da qualidade da água a ser tratada, os coagulantes mais aplicados são: Sulfato de Alumínio, Cloreto Férrico e Poli Cloreto de Alumínio. A dosagem do coagulante é feita na unidade ou câmara de mistura rápida alocadas antes dos tanques de floculação, muitas vezes utiliza-se a calha “Parshall” com esta finalidade, além de medir a vazão. A coagulação reduz, principalmente, turbidez, substâncias orgânicas e inorgânicas maléficas aos seres humanos, e outras substancias passíveis de conferir odor e sabor a água.

– Floculação: Esta etapa ocorre em tanques denominados de floculadores, localizados imediatamente após a unidade de mistura rápida. Neste tanque, a água é agitada lentamente para que as partículas aglutinadas sejam atraídas umas às outras, formando flocos, com o aumento dos diâmetros das partículas os flocos tornam-se pesados, podendo ser removidos nas etapas de decantação/flotação ou filtração direta.

– Decantação: É o processo mais comum no tratamento de água, onde a força gravitacional separa os flocos com maior densidade que a água, sedimentando-se no fundo do tanque. Os flocos ou as partículas que possuem densidade próximas a da água que continuam em suspensão serão removidas na filtração. A eficiência desse processo está diretamente ligada a coagulação e floculação, quanto maior a eficiência da decantação menos partículas irão para o filtro, aumentando o tempo entre uma lavagem e outra.

– Filtração: É a passagem da água com impurezas em um leito de material granular, ficando retido no leito as partículas indesejáveis. O processo de filtração separa da água materiais finos, que não foram removidos nos processos anteriores, sendo compostos orgânicos ou inorgânicos, responsáveis pela cor e turbidez da água. Dependendo do leito filtrante é possível remover também bactérias e as impurezas que provocam sabor e odor.  Conforme dito anteriormente, cada ETA possui processos unitários que dependerão da qualidade da água a ser tratada, mas em todas as ETAs o processo de filtragem faz-se necessário.

– Desinfecção: É o processo de remoção de microrganismos remanescentes presentes na água. Os processos anteriores não garantem a remoção total dos microrganismos, por isso, a desinfecção faz-se necessário. Os processos mais usuais de remoção de microrganismos são: cloração, ozonização e desinfecção por raios ultravioletas. Sendo que para tratamento de água em ETAs a cloração é o processo mais utilizado. O cloro além de eliminar os microrganismos patógenos como bactérias, protozoários e vírus possui um caráter preventivo, pois é possível manter uma concentração residual na água que evitara a contaminação da água nas linhas de distribuição.

– Fluoretação: É a adição de flúor a água para prevenção de caries, a fluoretação previne a perda de minerais do esmalte dos dentes, tornando-os mais resistentes a ação de agentes nocivos. No brasil esta prática teve início em 31 de outubro de 1953 e os principais componentes adicionados são: fluoreto de sódio, fluorsilicato de sódio e ácido fluorssilícico com níveis ideais residuais na faixa de 0,7 a 1,0 mg por litro.

– Correção de PH: realizada junto com a desinfecção e fluoretação onde são adicionados alcalinizantes ou acidificantes para ajuste do pH da água de acordo com as especificações do Ministério da Saúde.

Lembrando que a água tratada, sendo ela de qualquer fonte de captação (rios, lagos, águas subterrâneas, etc.), quando utilizada para consumo humano, deverá atender aos padrões exigidos pela Portaria 2.914 do Ministério da Saúde.

Existem diversos tipos de ETAs e a definição do projeto com as operações unitárias mais adequadas, os tipos de produtos químicos aplicados, as concentrações e o tempo de exposição em cada etapa dependerá da qualidade da água de entrada e da finalidade do uso.

Por isso é importante fazer uma análise laboratorial completa da água que será tratada, para verificar quais os parâmetros estão em desacordo com a finalidade de utilização. Pois dependendo da finalidade de utilização os parâmetros restritivos de qualidade da água mudam, variando assim as operações unitárias de tratamento, os produtos químicos e suas concentrações, ou seja, todo o processo de tratamento da água.

O que fazemos?

A Aguaviva realiza coleta e análise completa dos parâmetros de qualidade da água, desenvolve as operações unitárias de tratamento da água para ser utilizada em qualquer finalidade, água de consumo humano, água de processo, utilidades, entre outros, independente da fonte de captação. Fornece produtos e equipamentos (venda e locação), mão de obra especializada, capacitada e treinada para desenvolver as atividades rotineiras de tratamento, controle e monitoria dos processos, desenvolve projetos de melhorias em operações já instaladas, entre outras atividades.

Toda atividade industrial, seja ela qual for, acaba por gerar efluentes provenientes tanto do processo quanto da presença humana relacionada a ele (sanitários, lavatórios, chuveiros entre outros), e para que esse efluente possa ser descartado corretamente e de acordo com a legislação o mesmo deverá passar por tratamento.

O tratamento de efluentes é um termo geral que designa uma vasta gama de técnicas e tecnologias utilizadas para retirar todos os tipos de impurezas da água. Este tratamento geralmente é realizado em estações de tratamento de efluentes comumente abreviadas como ETE. O tratamento é dividido basicamente em 4 classes de procedimentos: o pré-tratamento, o tratamento primário, o tratamento secundário e o tratamento terciário.

Pré-tratamento: é destinado à remoção de sólidos grosseiros através de sistemas de gradeamento e desarenação, e também à remoção de óleos e graxas, através de separadores água-óleo como a caixa de gordura.

O gradeamento destina-se a remoção de sólidos grosseiros sobrenadantes na água, como plásticos, folhas, madeiras, etc., com a finalidade de proteger os equipamentos, como bombas, nas etapas subsequentes.

Já a desarenação remove areia presente no efluente por sedimentação, evitando o processo abrasivo e ou entupimento dos equipamentos e tubulações subsequentes.

Óleos e graxas além de serem contaminantes inibem os processos biológicos de tratamento do efluente, por isso é necessária a remoção nesta etapa do tratamento.

Tratamento primário: tem como objetivo remover poluentes presentes na água, tais como poluentes inorgânicos e metais pesados, através de floculação e decantação.

É um tratamento físico-químico do efluente com adição de produtos como coagulantes, floculantes e auxiliares de floculação, podemos citar como exemplo a Cal, Sulfato de Alumínio e Poliacrilamida. Estes produtos são adicionados na etapa de floculação, e possuem a capacidade de aglutinação (formação de flocos) de impurezas finas, para que estas possam ser removidas posteriormente por sedimentação e/ou filtração. A dosagem e o tipo de coagulante dependem da qualidade do efluente a ser tratado.

Após a floculação o efluente passa pelo processo de sedimentação em um decantador. A decantação separa por força gravitacional os flocos com maior densidade que a água, sedimentando-se no fundo do tanque. O lodo gerado no fundo do tanque pode ser adensado e descartado ou enviado para digestão.

Dependendo do tipo de efluente a ser tratado, como resíduos de tinta de macharia de industrias de fundição, o tratamento pula a etapa secundária. Após a decantação o lodo é enviado para adensamento em filtro prensa e a água remanescente é filtrada em filtro de carvão ativado, para ser descartada. Se o efluente for descartado em rede coletora de esgoto não é necessário fazer a digestão do lodo nem a desinfecção, pois os níveis de carga orgânica são baixos, agora se for descartado em rede pluvial será necessário fazer análises de DBO e DQO para verificar se atendem as legislações específicas e caso positivo deverá realizar a desinfecção da água tratada.

Tratamento secundário: É a etapa que remove a matéria orgânica e as substancias remanescentes presentes no efluente por reações bioquímicas.

Os compostos orgânicos e as partículas finas remanescentes que não sedimentaram na decantação são removidas por microrganismos presentes no próprio efluente. A degradação da matéria orgânica acontece em tanques denominados de reatores biológicos, e se a reação for realizada com insuflação de ar (oxigênio) ou agitação o processo é denominado aeróbico. Neste caso, bactérias, fungos, protozoários, entre outros microrganismos se alimentam da matéria orgânica para realizar o crescimento celular, gerando gás carbônico e água. Já a estabilização dos resíduos na ausência de ar (oxigênio) é denominada de processo anaeróbico.

Após o tratamento biológico o efluente é enviado para o decantador secundário com a finalidade de separar o lodo gerado da água. Na parte superior do tanque fica a água clarificada e na parte inferior o lodo ativado. Parte do lodo ativado volta para os reatores biológicos por possuir uma carga de microrganismos elevada. Ao se reaproveitar os microrganismos a etapa de degradação nos reatores é favorecida. O lodo remanescente é enviado para adensamento e a água clarificada pode ser descartada ou enviada para o tratamento terciário, com a finalidade de reaproveitamento da mesma.

Tratamento Terciário: O tratamento terciário é conhecido como “polimento final da água”. Se a água for descartada em rede pluvial e dependendo das exigências legais estaduais é necessário realizar uma filtração e desinfecção para realizar o descarte. Mas se a água for reutilizada no processo produtivo ou nas utilidades, os processos de tratamento dependerão da finalidade do uso. Podendo empregar filtração com areia, absorção com carvão ativado, abrandamento, desmineralização, osmose reversa, desinfecção, entre outros.

O que fazemos?

A Águaviva realiza análises laboratoriais a fim de determinar os contaminantes que estão em desacordo com as legislações vigentes, realiza testes para determinar as operações unitárias necessárias ao tratamento do efluente, definindo os produtos químicos e suas concentrações para adequar o tratamento a necessitado do cliente (descarte ou reuso). Fornece mão de obra capacitada e treinada para executar as atividades de rotina de tratamento, controle e monitoria dos processos envolvidos em uma ETE. Desenvolve projetos e melhorias em ETEs já instaladas, entre outras atividades.

O indutor eletromagnético é um equipamento industrial utilizado para tratamento físico da água, ou seja, não necessita de produtos químicos. É uma solução ambientalmente eficaz que não gera resíduos e não altera a composição química da água tratada.

O equipamento consiste em um conjunto de componentes elétrico eletrônicos, fixados à uma tubulação, protegidos por uma carcaça, com alimentação elétrica fornecida por um painel. No painel é possível variar a corrente elétrica aplicada na bobina, variando o campo magnético gerado. O campo magnético uniforme gerado inibe o processo de formação de incrustação calcaria e remove também as incrustações já existentes.

Mas como ocorre o processo de formação das incrustações? A água apresenta em sua constituição diversos componentes, entre eles carbonato de cálcio e magnésio. O aumento da concentração de sais através da evaporação de água, aumento da concentração de CO₂ na água, diminuição da pressão da linha através de perdas de carga, aumento do pH, entre outras variações, favorecem a nucleação e cristalização dos sais de cálcio, aderindo às tubulações, formando as incrustações. Normalmente a cristalização do carbonato de cálcio ocorre com arranjo geométrico romboédrico, conhecida como calcita, sendo mais estável e menos solúvel em água que a aragonita e vaterita. Como as incrustações apresentam micro poros, o que gera um diferencial de concentração de oxigênio, a corrosão também é favorecida.

E como o indutor eletromagnético diminui o processo de formação das incrustações? O campo magnético gerado pelo indutor atua na formação do cristal, modificando a estrutura atômica do cristal de carbonato de cálcio, passando de romboédrica para polimorfa ortorrômbica, conhecida como aragonita.  A estrutura molecular da aragonita é menos estável e mais solúvel em água que a da calcita, caracterizada por ter aspecto semelhante a agulhas finas. Por ter essa conformação tipo agulhas finas o potencial de interação entre uma estrutura e outra é menos favorecida, diminuindo o processo de formação de incrustação. O que também diminui o processo de corrosão, pela diminuição do diferencial de concentração de oxigênio.

E como o indutor eletromagnético retira as incrustações já existente? Como a interação entre uma estrutura e outra diminui, diminuindo a formação da incrustação, o equilíbrio da reação é deslocado para o sentido dos reagentes, aumentando a quantidade de ácido carbônico na água. O ácido carbônico remanescente redissolve as incrustações presentes no sistema, sendo um processo lento, mas eficaz na remoção das incrustações.

Os indutores eletromagnéticos Aguaviva são projetados de acordo com a vazão e diâmetro da tubulação de água. O equipamento pode ser instalado em tubulações de aço carbono, aço inoxidável, ferro galvanizado, metais em geral. Pode ser empregado em linhas de água de Torres de Resfriamento, Fornos de Indução, Painéis de Fornos, Trocadores de Calor, Injetoras, Chillers, Condensadores, Evaporadores, Usinas de Açúcar e Alcool nas linhas do caldo, Caldeiras de baixa pressão, entre outras.

Definição: Torre de Resfriamento Evaporativo ou Torre de Arrefecimento: É um equipamento / dispositivo utilizado nas plantas industriais, e em todo o processo que se faz necessário em algum estágio a dissipação de calor (transferir calor residual de processo para a atmosfera).

O princípio de operação de uma Torre de Resfriamento é a troca simultânea de massa e calor, com a grande vantagem de reduzir o desperdício do insumo água. Os desperdícios são reduzidos pois as Torres de Resfriamento que utilizam o fluido água, para a remoção de calor, trabalham com a recirculação de água, e as perdas são somente por evaporação, gotejamento e purga. A purga é necessária para diminuir a incrustação, corrosão e o desenvolvimento microbiológico.

Segundo Lavoisier “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, este princípio se aplica perfeitamente na transferência de energia. Pois na operação de fornos, máquinas e equipamentos o calor gerado é retirado por um fluido (geralmente água) que é enviado para a Torre de Resfriamento, que em contato com o ar refrigera a água, removendo o calor do equipamento para o meio ambiente. Assim, a Torre de Resfriamento é de vital importância para todos os processos industriais que gerem calor.

A escolha do modelo, do tipo e do porte da Torre de Resfriamento depende do processo onde ela será empregada, o que exige total atenção, principalmente, nas fases de projeto. Deve-se levar em consideração todas as variáveis para a escolha adequada da Torre o que evitará a compra do modelo inadequado e ou a inadequada instalação, principalmente no que toca a variável localização geográfica. Possíveis aumentos de produção, picos de calor, variação da temperatura ambiente, da qualidade da água utilizada como água de make up, tipo de processo industrial, layout, disposição dos equipamentos, entre outras variáveis, podem afetar o funcionamento do equipamento. A não consideração destas variáveis no projeto podem acarretar no sub dimensionamento do equipamento. Já o superdimensionamento da Torre acarreta em gastos elevados na fase inicial do projeto e custos com manutenção até que seja atingida a capacidade de operação total do equipamento.

Funcionamento: A água aquecida proveniente de uma fonte geradora de calor (fornos, trocador de calor, injetoras, etc.) é enviada para a Torre de Resfriamento. Na parte superior da Torre a água é aspergida de forma a diminuir o tamanho da gota aumentando a área de troca térmica, a água escorre pelos enchimentos e ou pela serpentina, o que também aumenta a área de troca térmica, e em contracorrente o ar a temperatura ambiente entra em contato com a água. O resfriamento da água acontece através de dois processos:

Transferência de calor sensível (por convecção), da fase líquida para a fase gasosa, devido ao contato e ao gradiente de temperatura entre o ar e a água. Este processo só corre quando o ar possui uma temperatura inferior a temperatura da água quente e, normalmente, é responsável por cerca de 20% do calor transferido.

Transferência de calor latente por evaporação de certa quantidade de água, ou seja, é a transferência de massa da fase líquida para a fase gasosa, devido ao contato e ao gradiente de concentração entre o ar e a água. Quanto mais úmido estiver o ar que entra na Torre de Resfriamento menor é a eficiência de remoção de calor. Este processo é responsável por cerca de 80% da transferência global de calor de operação.

Devido aos fenômenos anteriormente citados podemos concluir que uma Torre de Resfriamento é uma coluna de transferência de massa e calor. A sua estrutura é projetada de forma a permitir uma grande área de contato entre a fase líquida e a fase gasosa, aumentando a eficiência de troca térmica. Isto é obtido mediante a aspersão da água líquida na parte superior e dos “enchimentos” da Torre, isto é, bandejas perfuradas, colmeias de materiais plástico ou metálico, serpentinas, etc., que aumentam o tempo de permanência da água no seu interior e a superfície de contato água – ar.

Tipos de Sistemas:

Sistema é todo o conjunto de equipamentos envolvidos no processo de resfriamento da fonte geradora de calor, podendo ou não possuir Torre de Resfriamento.

Á água é utilizada em sistemas de resfriamento pelo seu elevado calor específico, Cp = 1 kcal/kg°C. Mas o que significa isso?  1 kcal/kg°C significa que é necessário fornecer 1 kcal de calor em 1 kg de água para se elevar 1°C. Se compararmos com o ar temos, Cp = 0,24 kcal/kg°C, se utilizarmos ar no sistema de resfriamento somente 0,24 kcal em 1kg de ar elevam em 1°C. Desta forma, verificamos que os resfriadores a ar necessitarão de uma quantidade maior de ar para remover o mesmo calor se comparados com os resfriadores à água.

Existem diversos tipos de sistema de resfriamento:

Sistemas Abertos: Também conhecido como sistema de uma só passagem “once-through”, geralmente utilizado em locais onde existe água em abundância com qualidade e temperatura que satisfaçam as mínimas necessidades do processo.

Este sistema é utilizado em algumas unidades de processamento de Gás nos Estados Unidos, e em hidrelétricas, onde a água do mar ou água doce de rios e lagos são captadas e enviadas para as unidades condensadoras, refrigerando o sistema, por fim é descartada próximo ao local de captação com uma temperatura mais elevada.

Sistemas Semiabertos (ou Abertos de Recirculação): Este sistema é utilizado na maioria das indústrias que possuem disponibilidade limitada de água e elevada fonte geradora de calor.  A água passa pela fonte geradora de calor (Máquinas Hidráulicas, Moldes, etc.) removendo o calor do equipamento, então, a água aquecida é enviada para as Torres de Resfriamento reduzindo sua temperatura, para posteriormente ser reenviada para a fonte geradora de calor, fechando o ciclo.

É considerado sistema semiaberto pois a mesma água que entrou em contato com o ar é enviada para o resfriamento do processo, retornando para a Torre de Resfriamento. Neste sistema, caso não haja a adequada operação de limpeza e manutenção, pode ocorrer a concentração de sais e microrganismos que podem danificar os equipamentos e tubulações que compõe o sistema.

Sistemas Fechados: Nos sistemas fechados a água que refrigera a fonte geradora de calor não entra em contato com o ar atmosférico. Podemos citar como exemplo os sistemas de resfriamento de fornos de indução. O sistema fechado é geralmente empregado onde o equipamento a ser refrigerado necessita de uma água com características e pureza constante, para minimizar os danos causados no equipamento.

Como a água não entra em contato com o ar, minimizando o processo de evaporação e contaminação, não ocorre concentração de sais minerais e a proliferação de microrganismo é reduzida. A completa e total estanqueidade do sistema, é uma variável que se observada minimizará os malefícios do meio aquoso, como a corrosão por oxigenação.

Cuidado especial deve ser dado ao projetar e instalar os sifões, que devem sempre serem alagados e jamais atmosféricos em linha reta. Os custos gerados pela não observância desta variável podem impactar diretamente nas manutenções e na redução da vida útil de todo o sistema.

Os sistemas fechados ao serem projetados serão contemplados com uma Torre de Resfriamento de circuito fechado. Esta Torre possui serpentina interna confeccionada em INOX, cobre ou aço carbono galvanizado, fechando o circuito de água resfriada e garantindo a preservação das características e a pureza do fluido a ser resfriado. Outra forma de montar um sistema fechado é incorporar um trocador de calor casco tubo ou placas entre a Torre de Resfriamento de circuito aberto e a fonte geradora de calor.

Um sistema de circuito fechado, com Torre com serpentina,  tem duas águas circulando, uma água  que é refrigerada na Torre de Resfriamento e é aquecida ao tocar a serpentina,  e a outra que é resfriada na Torre e  aquecida na fonte geradora de calor; e  nos sistemas com Torre aberta com trocador de calor também há duas águas circulando: uma água  que é refrigerada na Torre de Resfriamento e é aquecida no Trocador de calor, e outra que é resfriada no trocador de calor e é aquecida na fonte geradora de calor.

Fonte: http://www.asminternational.org/documents/10192/1914143/htp00906p21.pdf/b6bb09ea-6492-4331-b39d-2d8d761f70aa/HTP00906P21

Figura01: Sistema aberto.

FONTE: http://www.evapco.com.br/catalogos/sistema_aberto_sistema_fechado.pdf

Figura02: Sistema Fechado.

FONTE: http://www.evapco.com.br/catalogos/sistema_aberto_sistema_fechado.pdf

Escolha do Sistema:

A determinação da escolha do tipo, do modelo, do porte e do sistema de Trabalho da Torre de Resfriamento a ser utilizada vai depender da necessidade do processo. Não se deve utilizar sistema aberto em fornos de indução devido a concentração de sais minerais e proliferação de microrganismos neste tipo de sistema, e o risco da oclusão do fluxo da água na serpentina por Sólidos Insolúveis.

Recomenda-se entrar em contato com os fabricantes dos equipamentos que serão utilizados no processo e solicitar a qualidade da água especificada para o resfriamento do equipamento, principalmente a água interna do circuito selado. Para assim determinar qual o melhor sistema de resfriamento a ser empregado.

Deve-se evitar a utilização de ligas metálicas dissimilares ligadas diretamente entre si, principalmente quando alagadas, como por exemplo: bobina do Forno de cobre, tubulação em aço carbono e Torre de Resfriamento com serpentina de aço Inox.

 Tipos de Torres de Resfriamento:

As Torres de Resfriamento podem ser classificadas de acordo com a aspersão da água ou na forma de movimentação do ar.

No primeiro caso existem dois métodos básicos: estender a água em fina camadas sobre superfícies (chamada enchimento laminar) ou produzir gotas através do choque da água em sua queda (chamada de respingo ou gotejamento).

Já segundo a classificação pela movimentação do ar, tem-se Torres de Fluxo em Contracorrente (em que o fluxo de água cai verticalmente após passar pelo enchimento enquanto ao mesmo tempo o fluxo de ar sobe verticalmente ocasionando a troca térmica entre o ar e a água) ou Torres de Fluxo Cruzado (o fluxo de água cai verticalmente após passar pelo enchimento, enquanto o fluxo de ar segue na horizontal, ou seja, perpendicular ao fluxo de água ocasionando a troca térmica).

Todavia, a classificação mais difundida e de maior importância na avaliação de Torre de Resfriamento é a baseada na forma de movimentação do ar através da mesma. De acordo com esta classificação, tem-se:

• Torres de tiragem Mecânica:

Nestes modelos, a utilização de ventiladores para mover o ar através da Torre proporciona um controle total da entrada de ar. Podem ser de Tiragem Mecânica Forçada ou Tiragem Mecânica Induzida.

• Torres de Tiragem Mecânica Forçada (Insuflamento de Ar);

São Torres nas quais os ventiladores são posicionados na entrada de ar, de tal forma que forçam a passagem do ar através do enchimento.

• Torres de Tiragem Mecânica Induzida (Aspiração de Ar);

São Torres nas quais os ventiladores são posicionados na saída de ar, geralmente na parte superior da Torre.

Recomendações

Podemos ver que a Torre de Resfriamento é um equipamento que depende estritamente das condições climáticas da região, principalmente, temperatura e umidade do ar, bem como da localização geográfica. Variações atípicas nas condições ambientais podem influenciar consideravelmente na eficiência de remoção de calor do equipamento.

Outra variável de suma importância é a observação da  correta e adequada  instalação da Torre de Resfriamento no que se refere a localização geográfica, isto é, deve-se instalar a Torre de Resfriamento pelo menos 2,5d (duas vezes e meia) o seu diâmetro, longe do primeiro obstáculo,  o que  permitirá que a eficiência dissipativa, corresponda ao nominal,  que além de não resultar em aumento de custos de manutenção e redução de produção, ocasionadas por paradas não programadas e sucessivas por desarme por alta e aquecimento, proporcionará economia de energia elétrica, menor desgaste de peças e partes, prolongamento da vida útil da Torre e funcionamento da planta dentro da programação.

Como existem também outras variáveis que podem influenciar no processo de resfriamento do equipamento, tais como: picos de aquecimento locais, aumento de produção, variações na qualidade da água, variações na qualidade do ar, perda de eficiência dos motores, variações no controle do processo, aumento no consumo de energia, diminuição na eficiência de troca térmica dos equipamentos, mudanças de layout, entre outras. É imprescindível considerar um coeficiente de segurança quando determinar a carga térmica necessária da Torre de Resfriamento.

Então, ao se determinar a carga térmica de uma Torre de Resfriamento pela equação Q = m.cp.(tq – tf) é imprescindível multiplicar o valor encontrado da carga térmica pelo coeficiente de segurança. Não existe um valor fixo para o coeficiente de segurança, cada projetista utiliza um valor, normalmente trabalha-se com 0,3, ou seja, ao se determinar a carga térmica da Torre de Resfriamento multiplica-se o valor por 1,3. Se o processo e o ambiente possuir oscilações consideráveis é interessante aumentar o coeficiente de segurança. O coeficiente de segurança serve para absorver as oscilações evitando a parada do processo pelo aquecimento por alta de temperatura.

Dimensionamento (Parâmetros Restritivos):

Além dos parâmetros citados anteriormente é imprescindível levar em consideração:

1. Tipo de uso: Tais como o Resfriamento de fornos que exigem Torres com Circuito Selado, resfriamento de fluídos com alta carga orgânica, resfriamento de água com carga pesada de sólidos insolúveis com alta abrasividade, como por exemplo água de resfriamento de escória, de granulação e de moldagem. Resfriamento que tem como água de make up, água de reuso e ou água de chuva sem o first flush etc;
2. Ligas metálicas: evitar a utilização de ligas metálicas dissimilares entre si, no que se refere as peças e partes alagadas, como por exemplo: Forno de Indução com a bobina com a serpentina em cobre e Torre de Resfriamento com trocador de calor em Inox e ou Torre de Resfriamento com serpentina em Inox e tubulação de aço carbono. Diferentes ligas metálicas interligadas sem isolamento entre si podem gerar corrosão galvânica;
3. Garantir os parâmetros de qualidade da água de make up e de recirculação, que deverão atender as exigências dos fornecedores dos Fornos, das máquinas e equipamentos;
4. Material da Torre de Resfriamento (liga metálica, PRFV – Fibra e ou Concreto);
5. Volume da água da bacia, bem como a altura da bacia;
6. Acesso a bacia da Torre, para aspiração dos Sólidos Insolúveis precipitados e demais saturações;
7. Localização geográfica (local aonde a Torre será instalada na planta).

Escolha das Torres (Parâmetros Seletivos):

Alguns parâmetros podem ser estabelecidos como consequência do dimensionamento do equipamento, todavia, podem e devem ser considerados como fatores facilitadores para os processos de manutenção, facilidade na limpeza e melhoria na qualidade e conservação da Torre:

1. Fácil acesso a bacia para a aspiração;
2. Fácil acesso ao sistema de dispersão de água (caixa coletora, árvore de distribuição e bicos aspersores);
3. Fácil acesso e remoção dos eliminadores de gotas para a limpeza;
4. Robustez do equipamento;
5. Facilidade para montagem e desmontagem;
6. Possibilidade de troca de peças e partes;
7. Facilidade para limpeza do enchimento/colmeia.

Recomenda-se avaliar, tipo, modelo e porte considerando as características das Torres de Resfriamento para cada aquisição, caso a caso, considerando não só os custos de aquisição, como também os custos de manutenção.

Variável Localização Geográfica

A localização / posição disponível para a instalação da Torre de Resfriamento é uma variável crucial para o bom funcionamento do sistema. Este item deverá ser verificado in loco desde a fase inicial do projeto, e por isso está sendo aqui tratado com maior ênfase, pois dependendo das restrições existentes, a interferência poderá ser tamanha a ponto de ser determinante para a escolha da Torre a ser instalada. Optar sempre que possível, pela instalação na Vertical, ou seja, elevar a Torre, como forma de otimizar o seu funcionamento, pois a Torre ficará em espaço vão livre, com o fluido ar com menor temperatura e menor carga de Sólidos Insolúveis.

Atenção especial deve ser dada à Localização Geográfica da Torre:

• A Torre de Resfriamento deverá ser instalada em vão livre e distante de paredes e outros obstáculos que fiquem acima do chapéu, que é o ponto de soltura do ar quente e úmido.

Fonte: http://www.asminternational.org/documents/10192/1914143/htp00906p21.pdf/b6bb09ea-6492-4331-b39d-2d8d761f70aa/HTP00906P21

1. Caso haja a necessidade de instalação de mais do que uma Torre em uma mesma localização, deverá ser respeitado o afastamento lateral de 1,5h até o anteparo lateral e 2h caso o anteparo lateral seja a outro equipamento (ex: se os equipamentos possuem 3m de altura, o afastamento lateral ao anteparo deverá ser de 1,5 x 3,0 = 4,5m ou se o anteparo for outra Torre, o afastamento deverá ser de 2,0 x 3,0 = 6 m ao todo).
2. Para Torres a serem instaladas no nível do solo, preferencialmente optar pela instalação da Torre de Resfriamento na vertical, ou seja, elevada, de forma que o ventilador não puxe o ar aquecido pelo solo, nem tão pouco a poeira ambiental e ou de tráfego de veículos automotores.
3. A Torre de Resfriamento deverá ser instalada longe de fonte geradora, transportadora e ou refletora de calor.
4. As Torres de Resfriamento não deverão ser instaladas embaixo de linhas de alta tensão.

A água possui em sua constituição diversos compostos orgânicos e inorgânicos, que podem gerar problemas industriais dependendo de sua aplicação. Os sais minerais presentes na água favorecem o processo de formação de incrustação, além de aumentar a condutividade elétrica da água. Em se tratando de água de resfriamento de painéis de fornos de indução, a condutividade elétrica da água deve possuir valores ótimos na faixa de 10 µS/cm, com um máximo de 50 µS/cm, para evitar a queima de componentes elétricos dos painéis. Já para água de caldeira a recomendação é que a água de Make up esteja isenta de dureza.

A diminuição da condutividade elétrica da água é realizada pela remoção dos cátions metálicos e dos ânions. Devido ao fato da dureza da água ser causada, predominantemente, pela presença de sais de Cálcio e Magnésio, ao realizar a remoção dos cátions metálicos da água ocorre também a remoção da dureza.

Uma alternativa eficiente para remover cátions metálicos e aníons presentes na água com baixo custo de aquisição, operação e manutenção é a utilização de resinas de troca iônica. Além de serem amplamente utilizadas para se obter água desmineralizada ou abrandada, as resinas de troca iônica podem ser utilizadas em industrias de galvanoplastia, para recuperação de íons metálicos como zinco, cobre, cromo, níquel, entre outros. Nas indústrias de mineração, utilizadas na recuperação de urânio, platina, ouro, entre outros, e para potabilidade da água, removendo boro, arsênio, nitrato, entre outros. Mas para estes íons metálicos, trabalha-se com resinas de troca iônica que possuem seletividade específica para tais finalidades.

Mas o que é resina de troca iônica?

Resina de troca iônica são grânulos poliméricos sintéticos, na forma de partículas esféricas, que tem em sua estrutura molecular radicais ácidos ou básicos. Possuem a finalidade de realizar a troca iônica, ou seja, trocam o seu radical removendo os íons presentes na água. Dependendo da sua conformação podem ser enquadradas em resinas catiônicas ou aniônicas.

Resina Catiônica: Possuem em sua terminação grupamentos ácidos que removem cátions metálicos da água por troca iônica, tais como: magnésio, cálcio, ferro, entre outros. Ao remover os cátions presentes na água a resina doa para a mesma H⁺ ou Na⁺, isso vai depender de qual regenerante for utilizado na resina. Ao se regenerar a resina com ácido ela estará no ciclo ácido, ou seja, removerá os cátions da água doando H⁺ para a mesma, diminuindo o pH da água. Ao se regenerar a resina com sal isento de iodo ela estará no ciclo sódio, ou seja, removerá os cátions da água doando Na⁺ para a mesma.

Resina Aniônica: Possuem em sua terminação grupamentos básicos que removem aníons da água por troca iônica, tais como: cloretos, sulfatos, nitratos, entre outros. Ao remover os aníons presentes na água a resina doa para a mesma OH^-, a tendência é que o pH da água aumente após as resinas aniônicas.

Resina mista: Composta por resina catiônica e aniônica, podendo ser fortemente ou fracamente ácida com fortemente ou fracamente básica. Removem os cátions e os aníons presentes na água, por ser uma composição mista de resinas.

Regeneração: As resinas, sendo catiônica, aniônica ou mista, realizam a troca iônica até a saturação de seus sítios ativos. Elas possuem uma capacidade máxima de sequestrar os íons. Quando atingem a capacidade máxima, elas ficam saturadas e precisam ser regeneradas para continuar a remover os compostos indesejáveis presentes na água. Para resinas aniônicas, geralmente, utiliza-se uma solução de soda cáustica. Já para resinas catiônicas pode ser utilizado uma solução de ácido, para desmineralizadores, ou uma solução salina com sal isento de iodo, quando o equipamento for um abrandador. As resinas mistas devem ser separadas, parte catiônica da parte aniônica, para que possa ser realizada a regeneração.

Resina catiônica

Resina aniônica

Resina mista

O que fazemos?

Para água desmineralizada atuamos no desenvolvimento de projetos e implementação de estações de desmineralização de água para aplicação em painéis de fornos de indução, caldeiras e demais setores que necessitam de remoção de íons indesejáveis, além de realizarmos o controle diário da qualidade da água, análises laboratoriais, regeneração das resinas de troca iônica, ou seja, todo o suporte técnico necessário para que a água se mantenha com os parâmetros dentro do especificado pelos fabricantes dos equipamentos ou pelos processos industriais.

• Consumo Humano: Portaria MS Nº 2914 DE 12/12/2011 (Federal); NBR 13.969:1997
• Processo:
• Reuso: Recomendação da Agência Nacional de Águas / (NBR 13.969:1997) / Especificação do Equipamento ou Processo;
• Descarte: