Depósitos e incrustações em sistemas de resfriamento

SEU SISTEMA DE RESFRIAMENTO ESTÁ INCRUSTADO? CONHECER AS CAUSAS É FUNDAMENTAL

Se sua resposta foi sim, independentemente da gravidade da situação, indica que alguma condição do sistema de resfriamento não está adequada, seja por deficiência do tratamento químico da água; seja dos procedimentos operacionais e/ou ambos.

Para solução do problema, é FUNDAMENTAL conhecermos a composição da incrustação/depósito e suas causas. À partir daí, implementarmos um plano de ação corretiva e preventiva fica muito mais fácil e no menor período de tempo.

Uma camada fina de incrustação nos tubos de um trocador de calor, reduz significativa na eficiência da troca térmica; eleva a temperatura da água que por sua vez gera mais incrustação; eleva o custo com manutenção de produção; etc. Dependendo da composição e espessura da incrustação, essa perda de eficiência é potencializada, podendo em condição extrema, provocar parada de produção.

O propósito de uma análise de depósitos é determinar a causa mais provável de sua formação e adotar os procedimentos corretivos mais adequados.

A análise elementar dos depósitos deve ser avaliada para determinar a maioria dos compostos formados, que não podem ser avaliados simplesmente através de uma rotina de cálculo das prováveis combinações de compostos específicos, porque as condições variam significativamente durante a operação do sistema e de um sistema para outro, principalmente por interferência dos fatores abaixo, que afetam drasticamente, a forma dos compostos e como eles são formados:

– temperatura – pH – qualidade da água de make-up – velocidade e vazão de água nos tubos – metalurgia – contaminações – etc.

Além disso, de maneira geral, as condições das águas de resfriamento não tendem a formar compostos cristalinos puros e sim depósitos “amorfos”, os quais não apresentam um modelo de características cristalinas quando analisados em laboratório por via úmida, por absorção atômica ou por Raio X, com os resultados expressos como óxidos. Como os produtos de solubilidade dos diversos possíveis compostos variam, conseguimos calcular a composição mais provável nas condições da água de resfriamento.

A composição dos depósito dependem de diversos fatores e varia de sistema para sistema, mas de maneira geral, os compostos mais comuns verificados em sistemas de resfriamento pode ser :

1- CARBONATOS: – Carbonato de Cálcio (CaCO3) – Carbonato de Magnésio (MgCO3)

O CARBONATO DE CÁLCIO é de longe, o mais comum das incrustações em sistemas de resfriamento. Sempre que for detectado CO2 e CaO no depósito, o CaCO3 estará presente. Sua formação é potencializada com os seguintes fatores: – elevação da concentração de Cálcio – elevação pH – elevação da temperatura

Por outro lado, a formação de MgCO3 só ocorre nas seguintes condições: – quando o magnésio for a forma predominante de dureza total – em águas com pH > 9,0

2– LAMAS DE FOSFATO – Fosfato de Cálcio – Ca3(PO4) – Fosfato de Zinco – Zn3(PO4)2

LAMAS DE FOSFATO são formadas quando ORTOFOSFATO provenientes da água de make-up, do programa de tratamento químico utilizado ou de contaminações, reagem com Cálcio; Zinco; Ferro ou Magnésio, normalmente nesta ordem, sendo agravados pelos fatores abaixo: – elevado pH – baixas velocidades de água no trocador de calor – baixo residual de inibidor de depósitos e/ou dispersante

ORTOFOSFATO podem formar-se da reversão descontrolada do inibidor de corrosão à base de Polifosfato utilizado ou quebra de alguns ésteres fosfóricos ou fosfonato.

Reduzir o ciclo de concentração do sistema através da elevação da vazão de purgas, também reduz o teor de ortofosfato gerado e baixos ciclos de concentração significam que o ORTOFOSFATO eventualmente proveniente da água de make-up não concentrará excessivamente e o tempo de residência será reduzido e em consequência, a reversão do POLIFOSFATO para ORTOFOSFATO. Porém, essa ação CORRETIVA provocará a elevação de custo com água, efluente e do tratamento químico e por isso, é FUNDAMENTAL conhecermos as causas do problema.

3- SILICATOS: – Silicato de Cálcio (CaSiO₃) – Silicato de Magnésio (MgSiO₃) – Silicato de Alumínio (Al₂SiO₃)

Sílica em sistemas de resfriamento são geralmente proveniente de: – poeira do ar – barro (mistura de argila com água; mistura de partículas sólidas finamente divididas e água; mistura mole e fluída) e/ou lama (material sedimentar não agregado, constituído de partículas originadas da erosão de rochas – água de poço – partículas mais finas que grãos de areia e maiores que partículas de argila) presentes na água de make-up.

Porém, só quando o depósito é extremamente denso e de aparência vitrificada é que se trata de incrustação de SÍLICA ou SILICATOS.

A presença de ALUMÍNIO no depósito pode ser proveniente do sistema de clarificação (ETA) ou de equipamentos, tubulações e /ou instrumentação construídos em Alumínio, sendo de difícil inibição contra corrosão, devendo sua utilização ser evitada.

4- LOI (Loss On Ignition) / ORGÂNICOS :

LOI é a concentração total de compostos orgânicos presentes na água de resfriamento, que normalmente são provenientes de contaminações atmosféricas; óleos; graxas; insetos; crescimento microbiológico; etc., e são agravados pela deficiência do Biocida Oxidante e/ou Biocida Não Oxidante.

A presença de compostos orgânicos em sistemas de resfriamento provocam a adsorção dos sais inorgânicos, iniciando a formação de depósitos e suas consequências 

5- PRODUTOS DE CORROSÃO: – Óxido de Ferro (Fe2O3) – Óxido de Cobre (CuO) – Óxido de Zinco (ZnO)

6- RELACIONADOS COM O TRATAMENTO: – Fosfato (P2O5) – Zinco (ZnO)

Os compostos relacionados com o tratamento químico mais comuns detectados em sistemas de resfriamento são: – Fosfatos – Zinco

7- COMPOSTOS DE ENXÔFRE: – Sulfato de Cálcio (CaSO4) – Sulfeto de Zinco (ZnS) – Sulfeto de Ferro (FeS3)

Pela cor e pelo odor, podemos identificar qual o composto formado, facilitando sensivelmente a avaliação do depósito.

O sulfato de Cálcio, depósito denso e aderente, geralmente se forma quando o limite de solubilidade do SO4 é ultrapassado. O SO4 pode ser proveniente da própria fonte de água de make-up; do sistema de clarificação com dosagens excessivas de coagulante a base de SO4 ou de dosagens de ácido sulfúrico para correção do pH.

Os compostos a base de Sulfetos podem ser formados em períodos e contaminação com H2S ou SO2 ou por ação de bactérias redutoras de sulfato.

8- OUTROS: – Sódio – Alumina (Al2O3) – etc.

Fonte: José Luiz Brunhara – Brunhara Water