CICLO DE CONCENTRAÇÃO (Ȼ) – Caldeiras e Sistemas de Resfriamento

Não se calcula o balanço de massa de uma caldeira ou de um sistema de resfriamento, sem o ciclo de concentração.

SE UM OPERADOR DE UTILIDADES NÃO ENTENDE E DOMINA O CÁLCULO DO CICLO DE CONCENTRAÇÃO, COMO ELE PODERÁ INTERPRETAR UM LAUDO DE ANÁLISE DE ÁGUAS E TOMAR AS AÇÕES CORRETIVAS?

Se fala muito em redução de consumo de água e efluente pela melhoria na qualidade da água de reposição e com redução de consumo de químicos através desmineralização por osmose reversa e/ou troca ionica; novas tecnologias químicas que permitem operação com ciclos de concentração mais elevados; etc. Mas tudo isso, passa principalmente, pelo CICLO DE CONCENTRAÇÃO. Por isso, apresento esse artigo para tentar esclarecer um pouco mais esse conceito.

Afinal, o que é CICLO DE CONCENTRAÇÃO? Podemos definir da seguinte forma: É A QUANTIDADE DE VEZES QUE UM DETERMINADO ÍON SE CONCENTRA NO SISTEMA (seja torre de resfriamento ou caldeira) em RELAÇÃO QUANTIDADE DESSE MESMO ÍON NA ÁGUA DE ENTRADA (alimentação ou make up).

Apenas como exemplo vamos considerar: Uma caldeira operando com 150 ppm de sílica e com 10 ppm de sílica na água de alimentação, o ciclo de concentração seria: 150 ÷ 10 = 15 ciclos ou seja, a sílica se concentrou na caldeira 15 vezes. Esse resultado de sílica analisado na água da caldeira deve então, ser comparado com o limite especificado pelo tratamento da água do sistema, lembrando que o teor de sílica ou de qualquer outro elemento pode aumentar ou diminuir na água de alimentação, mas o limite na caldeira SERÁ SEMPRE O MESMO, pois segue orientações de normas específicas e assim, o ciclo também poderá variar. No caso de torres de resfriamento, esses limites são estabelecidos pelo programa de tratamento da água, dependendo de cada fornecedor.

O ciclo de concentração é controlado manualmente ou de forma automática através de DESCARGAS e/ou PURGAS, que no caso de caldeiras, pode ser continua e/ou de fundo, dependendo do tipo de caldeira. Então, se melhorarmos a qualidade da água de entrada, poderemos elevar significativamente o ciclo de concentração até atingirmos o LIMITE ESTABELECIDO, que como dissemos anteriormente, SERÁ SEMPRE O MESMO. Então, quanto melhor a qualidade da água de entrada (menor quantidade de íons) maior será o ciclo de concentração e consequentemente, menor será a vazão de descargas; menor será o consumo de combustível; menor será o consumo de químicos; etc.

O ciclo de concentração de caldeiras deverá ser o maior possível, porém, limitado em 100 pela ASME.

Exemplificando: Vamos considerar uma caldeira operando com ciclo de 15 com abrandador e temos um projeto para instalação de um sistema de desmineralização da água de reposição, seja através de osmose reversa e/ou troca iônica, permitindo a operação com ciclo de 50, teríamos então as seguintes economias:

Evidentemente que, para se elevar o ciclo de concentração não é simplesmente fechar a vazão da  válvula de descargas do sistema, pois, isto provocará a concentração de todos os íons presentes na água de entrada, provocando outros problemas, caso o programa de tratamento não seja revisado para esta nova condição, como formação de incrustações, que reduzirá a troca térmica, elevando significativamente o consumo de combustível.

Para conseguirmos a elevação do ciclo de concentração e as economias exemplificadas acima, mantendo o sistema dentro das condições ideais de segurança operacional, confiabilidade e preservação do sistema, é imprescindível realizar uma série de avaliações prévias, tais como: a qualidade de água de reposição; qual será o novo ciclo de concentração; qual será o impacto no programa de tratamento químico; qual ao ROI; etc.

Se sua empresa tem sistemas de geração de vapor ou de resfriamento, esperamos que este conceito BÁSICO apresentado aqui, possa auxiliá-lo a decidir quais as melhorias viáveis podem ser implementadas para atingirmos os objetivos de toda indústria, que é a redução de custo e de consumo de água, que em muitas regiões além de representar um custo considerável de R$/m³, também existe um problema maior que é a escassez desse precioso recurso.

Fonte: José Luiz Brunhara – Brunhara Water