Aqui em nosso blog já falamos sobre diversos assuntos relacionados a todo tipo de caldeira. Mas, no artigo de hoje optamos por abordar um assunto um pouco diferente e que costuma ter pouca atenção: o ciclo de concentração e a taxa de descarga de purga em sistemas de resfriamento.

Mas afinal, o que é o ciclo de concentração da caldeira e qual a importância para o processo operacional de uma caldeira que influencia na qualidade da água utilizada?

Ciclo de concentração em caldeiras: O que significa?

De forma geral, mesmo com um excelente tratamento, a água de alimentação da caldeira sempre apresentará minerais e muitas outras moléculas na composição (Cl-, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Si4+, entre outras), denominados impurezas. 

O que ocorre, no entanto, é que assim que a caldeira vai gerando vapor – com a água pura passando para o estado gasoso – essas impurezas tendem a não evaporar, permanecendo dentro da caldeira. Com a entrada de mais água e uma geração de vapor contínua, a concentração aumenta. 

Todo esse processo recebe o nome de Ciclo de Concentração, com a “água concentrada” dentro da caldeira sendo comumente chamada de “lodo”.

Em uma explicação mais técnica, o ciclo de concentração é a razão entre a concentração de um determinado íon no sistema (na torre ou na caldeira), dividido pela concentração deste mesmo íon na alimentação do sistema. 

Ainda está complicado? Então veja um exemplo prático:

Imagine uma torre de resfriamento que possui um uma concentração de 100 ppm de sulfato e que a água de reposição adotada para esta torre contenha um teor de sulfatos de 20 ppm. Assim, teremos 5 ciclos (divisão de 100/20 = 5 ciclos), ou seja, a água da torre de resfriamento está 5 vezes mais concentrada em relação a água de reposição para este cenário.

Por que o ciclo de concentração é tão importante para uma caldeira?

O ciclo de concentração representa um processo essencial para caldeira, sendo responsável pelos seguintes resultados: 

• Elevar o pH da água dentro da caldeira; 
• Minimizar o processo de corrosão e evitar incrustação de sílica por passivação;
• Ajuda a diminuir a quantidade de O2 dissolvido na caldeira, que também ajuda a minimizar o processo de corrosão do vaso de pressão.

Além do mais, durante o processo de concentração, a quantidade de sólidos dissolvidos (TDS, medido em ppm) também irá aumentar, fato que aumenta a condutividade elétrica da água dentro da caldeira. 

Dessa forma, é importante que entendamos que existe um valor ideal de TDS e isso depende do tipo de caldeira e a operação. Como referência, para as flamotubulares comuns, o ideal é trabalhar com a água entre 4.000 e 5.000 micros/cm.

Tal fato é essencial, pois quando a caldeira trabalha com condutividade inferior ao valor de referência, provavelmente o pH também estará baixo. Quando a condutividade é superior, pode ocorrer o problema de arraste de umidade com o vapor, prejudicando a qualidade e causando problemas como o golpe de aríete.

Redução de purga da caldeira: ideal para reduzir a “água concentrada”

Como vimos, o consumo de água de uma caldeira é uma função diretamente relacionada ao ciclo de concentração deste equipamento. Assim, quando a vazão de recirculação e a carga térmica são mantidas constantes, é possível imaginar que aumentar o ciclo de concentração implicará em menor purga e consequentemente em economia de água.

Uma das formas mais sofisticadas de se controlar os níveis de TDS da caldeira é automatizar o processo de purga.

Na caldeira, as purgas de fundo são indispensáveis para manter a concentração de sólidos dissolvidos na água dentro dos limites de controle e evitar problemas de corrosão/arraste de água para o vapor.

Neste cenário, as maneiras mais efetivas de assegurar a operação da caldeira com uma quantidade mínima de purgas (e consequentemente valor máximo de ciclo de concentração) são:

• Pré-tratamento adequado de água de reposição;
• Aproveitamento máximo de condensado, melhorando assim a qualidade da água de alimentação;
• Utilização de produtos químicos adequados no tratamento de manutenção.

Por fim, todo esse conceito irá ajudar as indústrias a nortearem as escolhas e projetos que visam economizar água, trazendo redução no custo total de operação de tratamento da água de alimentação.

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