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Mar 31, 2023

Conceitos avançados de tratamento de água de resfriamento (Parte 6)

Nota do editor: Esta é a parte final de uma série de seis partes de Brad

Nota do editor: esta é a parte final de uma série de seis partes de Brad Buecker, presidente da Buecker & Associates, LLC.

Leia a Parte 1 aqui.

Leia a Parte 2 aqui.

Leia a Parte 3 aqui.

Leia a Parte 4 aqui.

Leia a Parte 5 aqui.

Nas partes anteriores desta série, examinamos muitas questões relacionadas ao tratamento primário de água de resfriamento em usinas elétricas e industriais. No entanto, a maioria das grandes fábricas possui vários sistemas de água fechados que fornecem resfriamento auxiliar para equipamentos como mancais de bombas, resfriadores de óleo lubrificante, resfriadores de hidrogênio de gerador e assim por diante.

Esses subsistemas são críticos para a operação da planta, e o mau desempenho ou falha de um sistema fechado pode potencialmente desligar a planta. Nesta parte, examinaremos vários dos aspectos mais importantes do tratamento de água de resfriamento fechado.

O termo água de resfriamento "fechada" é um pouco enganador, pois muitos sistemas apresentam vazamentos ou pequenas perdas que requerem reposição. (Se tiver ocorrido corrosão grave, essas perdas podem ser significativas.) Além disso, os sistemas costumam ter um tanque principal para introdução de reposição e para lidar com mudanças na demanda, que é outra fonte de infiltração de oxigênio. Digno de nota é que alguns sistemas fechados são resfriados a ar, que se aproximam mais completamente do status "fechado".

Embora seja possível utilizar água com qualidades variadas em sistemas CCW, uma escolha frequente, e o foco deste artigo, é a água condensada ou desmineralizada que é tratada dentro do sistema.

O material de tubulação típico para redes CCW é o aço carbono. Ligas de cobre, aço inoxidável ou, às vezes, titânio são as escolhas usuais para tubos de troca de calor ou placas em um trocador de placa e estrutura.

Ao planejar um programa de tratamento, é importante conhecer a metalurgia completa do sistema.

Em sistemas com água de alta pureza, a formação de incrustações geralmente não é um problema, mas a corrosão é o principal problema. (A incrustação microbiológica também pode ser problemática, o que exploraremos mais adiante neste artigo.) Os mecanismos de corrosão mais comuns, muitos dos quais foram descritos para sistemas de recirculação abertos em capítulos anteriores desta série, incluem:

Da mesma forma que os sistemas de recirculação abertos em meados do século passado, o cromato era muito popular para controle de corrosão em sistemas fechados. Após o início do tratamento, o cromato eventualmente formará o que foi denominado uma camada de "pseudo aço inoxidável" no aço carbono que é bastante protetora. No entanto, problemas de toxicidade com cromo hexavalente (Cr6+) levaram à sua eliminação de quase todas as aplicações de água de resfriamento.

O nitrito de sódio (NaNO2) tem sido um substituto comum para o cromato. O composto é barato e seguro de manusear e geralmente inclui um agente de condicionamento de pH ou tampão, como hidróxido de sódio ou tetraborato de sódio, para manter o pH dentro de uma faixa de 8,5 a 10,5. (2)

O nitrito promove a formação de uma camada passiva de óxido de ferro na superfície do metal.

9Fe(OH)2 + NO2 → 3Fe3O4 + NH4 + 2OH + 6H2O Eq. 1

9Fe(OH)2 + NO2 → 3(Fe2O3) + NH4 + 2OH + 3H2O Eq. 2

O nitrito reage primeiro nos ânodos e, por esse motivo, é comumente conhecido como um inibidor "perigoso", porque se os resíduos caírem abaixo dos limites, um pequeno número de ânodos pode se desenvolver em um grande ambiente catódico. Pode então ocorrer corrosão rápida. Uma faixa residual de nitrito geralmente segura é de 500-1.000 ppm para inibir a corrosão geral e a formação de pitting, mas toda aplicação deve ser cuidadosamente monitorada e controlada. Se vazamentos do sistema impedirem a capacidade de manter resíduos adequados, o tratamento provavelmente deve ser interrompido até que os vazamentos sejam reparados.

De acordo com a experiência deste autor de tratamento de nitrito para sistemas fechados, a introdução de produtos químicos frescos foi direta – uma carga uma vez por semana de nitrito de sódio granular misturado com tampão de pH em comedouros de pote.

A alimentação em lote é realizada destravando a tampa superior, despejando a quantidade medida de produto químico sólido, travando novamente a tampa e, em seguida, abrindo a válvula no alimentador por vários minutos para garantir que os sólidos se dissolvam e sejam transportados para o fluxo de água de resfriamento.