Falando um pouco mais sobre caldeiras, abordaremos um assunto ao qual muitas vezes é dado pouca atenção, o ciclo de concentração e a taxa de descarga de fundo.
Um ponto importante de controle na operação de caldeiras, com foco na longevidade, eficiência e segurança, é a qualidade da água de alimentação e a qualidade da água dentro da própria caldeira.
A menos que se tenha um super tratamento por osmose reversa e zero de contaminação do retorno de condensado, a água de alimentação da caldeira sempre apresentará minerais e outras moléculas em sua composição (Si4+, Cl-, Mg2+, Ca2+, Fe2+…), denominados impurezas. Conforme a caldeira gera vapor, teoricamente água pura no estado gasoso, essas impurezas que não evaporam permanecem dentro da caldeira, e com a entrada de mais água e a contínua geração de vapor, sua concentração aumenta. A esse processo dá-se o nome de Ciclo de Concentração e essa “água concentrada” dentro da caldeira, chama-se comumente de “LODO”.
Esse processo de concentração é essencial para elevar o pH da água dentro da caldeira, para minimizar o processo de corrosão e evitar incrustação de sílica por passivação, e ajuda a diminuir a quantidade de O2 dissolvido na mesma, que também minimiza o processo de corrosão do vaso de pressão.
Durante o processo de concentração, a quantidade de sólidos dissolvidos (TDS, medido em ppm) também aumenta, aumentando assim a condutividade elétrica da água dentro da caldeira. O valor ideal depende do tipo de caldeira e sua operação, mas como parâmetro de referência, para as caldeiras fogotubulares comuns, o ideal é trabalhar com a água da caldeira entre 4.000 e 5.000 microS/cm. Quando a caldeira trabalha com condutividade inferior a esse valor, provavelmente o pH também estará baixo. Quando superior, pode ocorrer o problema de arraste de umidade com o vapor, prejudicando a qualidade do vapor e causando problemas como o golpe de aríete.
Para corrigir esse parâmetro, pode-se adotar as seguintes ações:
Condutividade muito alta: para esse controle realiza-se a purga da caldeira. Essa purga pode ser realizada manualmente ou por válvulas controladas. A quantidade de água a ser eliminada, o tempo de abertura das válvulas e a frequência dependem fortemente das condições de operação do equipamento, do tratamento de água utilizado e da tubulação de purga do equipamento.
Uma das formas mais sofisticada de se controlar a concentração de TDS é automatizar o processo de purga com válvulas controladas por sinal de um sensor de condutividade. Essa é uma solução mais cara no que se refere ao investimento inicial, mas traz vantagens operacionais e energéticas a médio e longo prazo.
Exemplo de aplicação das soluções Spirax Sarco
Exemplo de solução da Miura Boiler para controle de TDS
Condutividade muito baixa: Nesse caso, basta esperar que a caldeira mantenha sua operação e continue o ciclo de concentração. Mas é recomendado verificar o porquê da baixa condutividade: pode ser erro ou falha na aplicação de produtos químicos ou falha no procedimento de purga da caldeira.
Para monitorar a condutividade da água da caldeira há basicamente 02 formas: instalação de um condutivímetro na caldeira (como apresentado) ou implantar uma rotina de coleta e análise de amostras e água.
Para o segundo caso, atente para as condições de segurança, pois a água a ser recolhida estará quente. Recomenda-se utilizar resfriadores de amostras. Colhidas as amostras, aguarde o resfriamento à temperatura ambiente e utilize um condutivímetro. Há vários modelos disponíveis no mercado.
A ideia desse artigo era apenas apresentar o conceito de ciclo de concentração da água na caldeira e a importância e formas de seu controle. É importante ressaltar que o correto controle de TDS e o adequado procedimento de purga da caldeira são fundamentais para preservar o equipamento, preservar a linha de distribuição de vapor (evitar o arraste) e evitar o desperdício de energia (melhor eficiência no uso de vapor, redução da energia eliminada no processo de purga, etc).
E na sua caldeira, como é realizado o controle de purga e de concentração? Gostaria de automatizar e melhorar a performance e segurança de seu equipamento? Entre em contato que podemos ajudá-lo.
Como sempre, caso tenham alguma dúvida sobre esse assunto ou qualquer outro, correção, sugestão, indicação…., entre em contato. Deixe uma mensagem abaixo ou nos envie um e-mail para: contato@togawaengenharia.com.br.
Até a próxima
Gostei da explanações, mas qual q a faixa de controle de Dureza Total num tratamento com TDS. Algumas empresas estabelecem até 20 ppm e outras até 70 ppm. Qual o certo?
Armando.
Boa tarde Armando,
Obrigado por acompanhar nosso blog.
Sobre a faixa de controle de dureza total e/ou sólidos totais na água da caldeira depende da especificação de cada fabricante da caldeira. Há fabricantes que possuem uma faixa extremamente restrita e alguns que afirmam que não há problemas em níveis elevados.
De maneira geral recomendo os seguintes parâmetros máximos para a água da caldeira.
Dureza total: < 5 ppm (isso mesmo. próximo de zero. A presença de dureza causa incrustação que por sua vez diminui a eficiência do equipamento e aumenta o risco de ruptura do vaso). Sólidos totais (TDS): < 6.000 ppm. Maior que isso pode causar arraste de condensado. Espero ter ajudador. Qualquer dúvida, estamos à disposição. Grato, Equipe Togawa Engenharia
Boa tarde! Uma caldeira de alta pressão precisa ter sua água de alimentação bem tratada, seguindo todos os parâmetros técnicos de processo. Esse vapor proveniente da Caldeira vai alimentar as Turbinas, por isso monitorar essa água de alimentação é de extrema importância. Queria saber sobre o teor de “sílica”, porque a água do balão tem uma condutividade e sílica maior de que a agua de alimentação..?. O Ph normalmente sempre é mais alto devido a dosagem do fosfato. Mais a sílica e condutividade sobe porque?
Bom dia Enio,
Obrigado por nos acompanhar.
O teor de sílica e outros componentes presentes na água e a condutividade aumentam por causa do ciclo de concentração. Por serem elementos que não são transportados com o vapor, acumulam dentro da caldeira. E a quantidade aumenta com a entrada de nova água de alimentação.
O mesmo serve para o pH. Não é apenas o produto químico que faz ele aumentar. O ciclo de concentração também.