O documento descreve os processos de tratamento de água para caldeiras, incluindo clarificação, filtração, abrandamento, desmineralização e outros. Detalha os tipos de impurezas comuns na água e como elas podem causar incrustação, corrosão e arraste se não forem adequadamente tratadas. Também explica conceitos importantes como pH, condutividade, solubilidade e dureza em relação ao tratamento da água para caldeiras.

1. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
A água na sua forma líquida é encontrada na
natureza sob duas condições:
Águas de superfície (mares, rios, lagos e
lagoas);
Águas subterrâneas.

2. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Águas de superfície:
instáveis
são saturadas em O2 dissolvido e baixa concentração de
CO2 dissolvido
baixos teores de STD (sólidos totais dissolvidos)
altos teores de SS (sólidos suspensos),
elevados teores de matéria orgânica
temperatura variável.

3. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Águas subterrâneas:
são mais estáveis
possuem maior concentração de CO2 dissolvido
altos teores de sólidos dissolvidos
apresentam baixos teores de sólidos em suspensão
menores teores de material orgânico
têm temperatura constante

4. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
A água, como todo elemento da natureza apresenta uma
série de impurezas, das quais podem ser citadas:
 Gases dissolvidos como o oxigênio, o dióxido de
carbono e o gás sulfídrico;
 Sólidos em suspensão;
 Sólidos dissolvidos

5. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Quando o tratamento da água da caldeira é
inadequado, esses fatos trazem
consequências como:
• Corrosão
• Incrustação
• Arraste

6. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
• Dureza são sais de cálcio e magnésio e a principal fonte
de incrustações nos equipamentos de troca de calor,
caldeiras, tubos, etc.
• Alcalinidade, devido a bicarbonatos, carbonatos e
hidróxidos, causam espuma e arraste de sólidos; torna o
aço da caldeira quebradiço; produz CO2 no vapor .

7. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
• Sulfatos (SO4
-2), geralmente de cálcio (Ca), sódio (Na)
e magnésio (Mg), apresentam concentração na faixa de
0,5 a 200 ppm
• Cloretos (Cl-) quase sempre estão presentes na forma de
cloreto de sódio (NaCl), de cálcio (CaCl2) e de
magnésio (MgCl2), em concentrações bastante
variáveis, desde 10 até 250 ppm.

8. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
• Ferro (Fe) normalmente está presente como bicarbonato
de ferro (Fe(HCO3)2), em concentrações variáveis,
podendo alcançar, embora raramente, os 100 ppm.
• Sílica (SiO2) está presente normalmente como ácido
silícico (H4SiO4) e na forma de silicatos solúveis (SiO4
-
4) em concentrações variando de 01 a 100 ppm.

9. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
• Gás carbônico (CO2) encontra-se dissolvido na água
bruta superficial, em teores que variam de 02 a 15 ppm.
Também origina-se da decomposição de bicarbonatos.
• Oxigênio dissolvido (O2) está presente em teores
máximos de 10 ppm. Sua presença é bastante prejudicial
aos equipamentos, já que é corrosivo ao ferro e ligas de
cobre.

10. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
• Gás sulfídrico (H2S) provoca corrosão nas superfícies
metálicas e pode estar presente na água de alimentação
por causa da absorção pela água do meio ambiente;
decomposição do sulfito de sódio (Na2SO3)
contaminação do sulfito de sódio por sulfeto (Na2S).
• Amônia (NH3) apresenta-se algumas vezes, dissolvida
na água bruta em concentrações que podem variar até 20
ppm. Às vezes, pode estar combinada na forma de
compostos orgânicos.

11. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Impurezas da água:
• Sólidos totais dissolvidos é a medida da quantidade total
de materiais dissolvidos; quanto maior, maior a
velocidade de incrustação e corrosão, e causa espuma
nas caldeiras.
• Sólidos em suspensão é a medida da matéria não
dissolvida; provocam depósitos em equipamentos de
troca térmica, caldeiras. Tubulações, etc.

12. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Incrustações:
• Formadas pela concentração e sais dissolvidos na água:
carbonatos , sulfatos, cálcio, magnésio, sílica e
silicatos, fosfatos, compostos de ferro e cobre.
• Dizemos que uma água apresenta dureza, quando a
mesma apresenta sais de cálcio e magnésio. Em função
da dureza da água, será determinado o tipo de
tratamento para cada aplicação.

13. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Incrustações:
• As incrustações podem ainda ser aumentadas se a água
contiver sílica em suspensão.
• A sílica forma incrustações muito resistentes,
praticamente impossíveis de serem removidas.

14. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Os depósitos e incrustações causam uma série de
problemas que interferem no desempenho do
equipamento, como:
• Redução ou perda da capacidade de transferência de
calor;
• Superaquecimento localizado
• Corrosão sob depósito
• Ruptura de tubos sob pressão
• Aumento do consumo de combustível

15. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
• Aumento da demanda de água e do custo de
bombeamento;
• Elevação dos custos de manutenção;
• Redução da vida útil do equipamento;
• Redução do poder dos inibidores de corrosão.
• Parada de equipamento
• Explosões

16. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Corrosão
O grau de corrosão em caldeiras depende de fatores como:
• Tipo de metal;
• Condição da superfície metálica;
• Grau de deposição sobre o metal;
• Temperatura;

17. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Corrosão
O grau de corrosão em caldeiras depende de fatores como:
• Concentração de oxigênio;
• pH;
• Sólidos suspensos;
• Sólidos e gases dissolvidos;
• Contaminantes existentes no retorno de condensado,
onde existente.

18. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Corrosão
A reação fundamental de corrosão de uma caldeira em operação, na
ausência de Oxigênio é:
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
Ferro Água Magnetita Gás
Hidrogènio
A estabilidade da camada de magnetita formada é altamente
dependente do pH da água ( faixa de 8,5 a 12,7)
A água corrói o aço fraco
óxido preto
de ferro

19. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Corrosão
corrosão por ação do dióxido de carbono, CO2 dissolvido
Na HCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
Na 2CO3 + H2O Na OH + CO2
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
-
Ácido carbônico
Aplicação de produto para neutralizar o CO2 gerado pela
decomposição térmica da alcalinidade
Controlar adequadamente o pH do condensado
Linhas de condensado
Solução

20. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Corrosão
Os sistemas de condensados podem ser tratados
quimicamente com aminas voláteis:
Aminas neutralizantes
Aminas fílmicas
Combinação de ambas

21. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Arraste
O arraste é a passagem de água em uma mistura entre a
fase líquida e a gasosa, junto com o vapor para o
superaquecedor e o sistema de distribuição de vapor,
carregando também sólidos em suspensão e material
orgânico.
Essa mistura geralmente contém materiais insolúveis,
prejudiciais ao processo.

22. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Razões mecânicas :
danos no aparelho separador de vapor,
pelo nível de água elevado
pelas condições de carga excessiva ou projeto da
caldeira
Razões químicas:
Altas concentrações de sólidos totais dissolvidos
(STD) ou suspensos, matéria orgânica (óleo, graxas,
etc.)

23. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Tipo
Incrustação
Corrosão
Arraste
Problemas
Incrustação devido a carbonatos
diversos ou sílica no interior da
caldeira ou superfície de quecimento
(Perda de calor, transferido na
interface ases/água e redução da vida
útil da caldeira).
Corrosão nas linhas de condensado e
superfície de aquecimento devido aos
gases dissolvidos e contaminantes
.
Deterioração da pureza do vapor
Depósito de sedimentos nas
tubulações e nos equipamentos
usuários de vapor
Causas prováveis
Inexistência de abrandadores ou
operação deficiente.
Deficiência no controle de qualidade da
água de caldeira no que tange a dureza.
Falha na adição de produtos químicos e
descargas de fundo.
Tratamento deficiente de remoção de
oxigênio e do controle do pH.
Reutilização de condensado
contaminado.
Corrosão provocada por equipamentos
parados por longos períodos sem os
cuidados necessários.
Controle deficiente na água da caldeira
do índice de cloretos.
Problema no separador de vapor ou
controle de água de alimentação.

24. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
CONCEITOS
O pH indica o grau de acidez ou da alcalinidade de uma solução.
Ele é um indicador das características de deposição ou dispersão da
água de alimentação da caldeira.
neutro
0 _________7_________14
ácido alcalino
A alcalinidade pode ser medida como:
• Alcalinidade total : carbonato + bicarbonato + (hidroxila)
• Alcalinidade parcial: hidroxila + ½ carbonato
• Alcalinidade hidróxida: hidroxila

25. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Condutividade é a capacidade que a água tem de
conduzir a corrente elétrica.
água pura não é boa condutora de eletricidade
água com sais dissolvidos é condutora de
eletricidade

26. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Solubilidade é a capacidade de uma substância
de se dissolver em outra. As impurezas presentes
na água podem ter seu grau de solubilidade
modificado, dependendo de fatores tais como:
pH; temperatura; pressão; outros solutos; saturação

27. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Dureza total é a soma de concentrações de cálcio
(Ca) e magnésio (Mg).
É devido a bicarbonatos (HCO3
-), sulfatos (SO4
-2),
cloretos (Cl-) e nitratos (NO3
-)
.

28. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Dureza total
(mg/L CaCO3)
< 15
15 - 50
50 - 100
100 - 200
> 200
Classificação
muito branda
branda
moderadamente dura
dura
muito dura
classificação da dureza total.
Classificação da dureza total.

29. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Os devem ser controlados por meio de tratamento da água
DEPÓSITOS , INCRUSTAÇÕES,
CORROSÃO E ARRASTE
TRATAMENTO EXTERNO DA ÁGUA
DE ALIMENTAÇÃO
E
TRATAMENTO INTERNO DA ÁGUA
DA CALDEIRA

30. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
TRATAMENTO EXTERNO DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
• Clarificação;
• Filtração;
• Abrandamento;
• Desmineralização;
• Osmose reversa;
• Destilação;
• Desgaseificação
ou desaeração

31. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Clarificação : A clarificação engloba três etapas, cada uma constituindo um
processo diferente que exige certos requisitos para assegurar os resultados
esperados. Elas são:
• Coagulação (2)
• Floculação (3)
• Decantação (4)

32. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
2. Coagulação
– aglutinação das partículas neutralizadas
• Al2 (SO4)3 – Sulfato de Alumínio
• PAC – Policloreto de Alumínio
• Fe Cl3 – Cloreto Férrico
• Ca(OH)2 - Hidróxido de Cálcio
• Polímeros (aniônicos, não-iônicos
e catiônicos)
3. Floculação
– crescimento dos flocos
• velocidade da água deve ser
suficiente para promover o
contato;
• adição de polieletrólitos (auxiliares
de floculação);
– “pontes” entre as partículas já
coaguladas e a cadeia do
polímero.

33. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
4. Decantação ou Sedimentação
– decantação dos flocos
• quanto maior a velocidade de decantação menor
o tempo de residência no clarificador
• velocidade de sedimentação depende
principalmente do diâmetro da partícula e de
sua densidade.

34. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Teste de jarro “jar test”
Clarificação : ajuste do pH e da dosagem de produtos

35. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
• Abrandamento
Consiste na remoção de Ca2+ e Mg2+ da água.
Faz uso de resinas que trocam íons sódio
(Na+) ou hidrogênio (H+). Após saturação do
leito, a regeneração é feita com NaCl ou HCl
(as vezes H2SO4).

36. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Abrandamento com
resina catiônica

37. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
• Desmineralização
Processo completo, removendo íons positivos e negativos da
água, deixando-a praticamente isenta de materiais
dissolvidos.
Consiste em fazer a água passar por um abrandador
operando com resina de ciclo H+ e, após, passar por um leito
de resina aniônica, que troca íons OH-. Este procedimento
remove sílica e silicatos solúveis, além de carbonatos,
sulfatos e cloretos. Após saturação do leito, normalmente é
feita regeneração com soda cáustica (NaOH).

38. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Desmineralização ou deionização da água com resinas de
troca iônica

39. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
CONJUNTO DE VASOS DE UM SISTEMA DE DESMINERALIZAÇÃO DE
ÁGUA PARA CALDEIRA

40. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Tratamento por Osmose Reversa
Consiste em fazer a água previamente filtrada passar por
dispositivo normalmente cilíndrico denominado
“permeador”, onde os sais presentes na água são retidos por
membranas seletivas especialmente fabricadas.

41. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
• A água pura é eliminada radialmente pelo
permeador, enquanto que a parcela de água não
permeada é descartada a uma concentração mais
elevada de sais.
• Este fato constitui uma das desvantagens do
sistema, além do alto custo e da necessidade de se
operar com vários permeadores em paralelo para
obtenção de uma vazão razoável.

42. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Tratamento por Osmose Reversa

43. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Osmose Reversa

44. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
DESAERAÇÃO MECÂNICA
ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO DO DESAERADOR.
MODELO BANDEJA. MODELO SPRAY

45. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
DESAERAÇÃO QUÍMICA
Para remoção de traços de oxigênio após a desaeração mecânica, aplicando-se um
sequestrante químico :
 sulfito de sódio: 2 NA2SO3 + O2 2 NA2SO4
 Hidrazina: N2H4 + O2 2H2O + N2
 Hidroquinona
 Carbohidrazina
 Ácido ascórbico
Mais modernos

46. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
TRATAMENTO INTERNO DA ÁGUA DA CALDEIRA
COM PRODUTOS QUÍMICOS
Os mais utilizados são:
 Controle do pH e alcalinidade – geralmente com adição de hidróxido de sódio ou
carbonato de sódio
 Redutor es de dureza , tais como:
 Fosfatos
 Agentes quelantes: EDTA (ácido etilenodiaminotetracético);
 Polifosfatos;
 Ésteres de fosfatos;
 Fosfonatos;
 Dispersantes, etc

47. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
 Tratamento com aminas fílmicas e /ou neutralizantes (condensado);
 Morfolina
 Dietilamina-etanol (DEAE)
 Dimetilisopropanolamina (DMPA)
 Ciclohexilamina
 Amônia

48. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Ciclos de concentração: Os ciclos de concentração
auxiliam no controle da formação de incrustação, na conservação
da água, na limitação dos efluentes e na redução de custos
resultantes do tratamento químico.
Os parâmetros mais usados nos ciclos de concentração são os
cloretos, os sólidos totais dissolvidos e a sílica. Por exemplo: um
teor de sílica na água de alimentação de 20 ppm contra um teor de
sílica na água da caldeira de 50 ppm pode significar que há
contaminações no processo, ou que a descarga de fundo não está
sendo realizada.

49. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
até
Parâmetro uni 13,0 kgf/cmm2 13,1 a 20 20,1 a 30 30,1 a 40
pH 10,5 a 11,5 10,5 a 11,5 10,5 a 11,0 10,5 a 11,0
Dureza
Alcalinidade a fenoftaleina como
CaCO3
Alcalinidade metil-orange -CaCO3
ppm
ppm
ppm
ppm
0
-
< 700
0
-
< 700
0
-
< 600
0
-
< 500
Alcalinidade hidróxida - CaCO3 ppm 150 a 250 150 a 250 100 a 200 80 a 120
Cloretos como Cl
-
Fosfatos como PO4
-3
Sílica como SiO2
Sulfitos como SO3
2-
Sólidos dissolvidos
Sólidos em suspensão
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
< 500
30 a 50
< 180
20 a 50
< 2800
< 300
< 400
30 a 50
< 120
20 a 50
< 2500
< 200
< 300
20 a 40
< 80
20 a 40
< 2000
< 150
< 150
20 a 40
< 40
20 a 40
< 1500
< 50
Hidrazina como N2H4 ppm 0,1 a 0,2 0,1 a 0,2 0,05 a 0,15 0,05 a 0,15
pH do condensado (sem arraste) 7,2 a 8,0 7,2 a 8,0 7,2 a 8,0 7,2 a 8,0

50. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
TUBULÃO SUPERIOR DE CALDEIRA AQUATUBULAR
CONTENDO ELEVADA QUANTIDADE DE LAMA DE
ORIGEM ARGILOSA (ÁGUA BRUTA)
TUBO DE CALDEIRA AQUATUBULAR INCRUSTADO COM
PRODUTOS DE CORROSÃO (ÓXIDO DE FERRO)

51. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
TUBO DE CALDEIRA AQUATUBULAR
INCRUSTADO .

52. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
Superaquecimento

53. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
PARTE INFERIOR DE CALDEIRA
FOGOTUBULAR MOSTRANDO TUBOS
INCRUSTADOS DE ASPECTO
ESBRANQUIÇADO (DUREZA) E ACÚMULO DE
LAMA E DEPÓSITOS NO FUNDO. OBSERVE AS
ARCAS ESVERDEADAS NOS TUBOS,
EVIDENCIANDO DEPÓSITOS DE ÓXIDOS
DE COBRE PROVENIENTES DE PROCESSOS
CORROSIVOS NA SEÇÃO PRÉ-CALDEIRA.
TUBULAÇÃO DE CALDEIRA FOGOTUBULAR
MOSTRANDO INCRUSTAÇÕES.

54. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
MATERIAL ORGÂNICO : ÓLEO E GRAXA
ENCONTRADOS EM EQUIPAMENTOS NOVOS E
USADOS DURANTE A MONTAGEM DO
DEVE SER PREVIAMENTE REMOVIDO,
ATRAVÉS DE LIMPEZA QUÍMICA ANTES DE
INICIAR A OPERAÇÃO .
JANELAABERTA EM TUBULAÇÃO MOSTRANDO
INCRUSTAÇÕES COM PREDOMINÂNCIA DE
SÍLICA; BAIXO: MESMO EQUIPAMENTO, APÓS
EXECUÇÃO DE LIMPEZA QUÍMICA . OBSERVE A
LAMA DE COLORAÇÃO ACINZENTADA,
CONSTITUÍDA PELAS INCRUSTAÇÕES
DISSOLVIDAS, E TAMBÉM ÓXIDOS DE FERRO
(COLORAÇÃO AMARELADA) GERADOS POR
PROCESSOS CORROSIVOS EXISTENTES

55. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
TUBO DE 3” DE UMA CALDEIRA QUE
SOFREU ATAQUE CÁUSTICO. PRESSÃO
DE OPERAÇÃO: 150 KGF/ CM2 (PORT &
HERRO, 1991).
ESQUERDA: COSTADO DE BALÃO DE UMA
CALDEIRA DE 65 KGF/CM2 DE PRESSÃO,
VITIMADA PELO ATAQUE CÁUSTICO.
DIREITA: PEDAÇO DO COSTADO REMOVIDO,
ONDE É POSSÍVEL VISUALIZAR A TRINCA
OCORRIDA. O PROCESSO OCORREU
JUNTO A UMA SOLDA CIRCUNFERENCIAL
EXISTENTE NO BALÃO.

56. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
RUPTURA EM UM TUBO DE CALDEIRA
(PRESSÃO DE OPERAÇÃO: 136 KGF/ CM2)
DEVIDO A FRAGILIZAÇÃO POR HIDROGÊNIO
(PORT & HERRO, 1991).
Fragilização por Hidrogênio:
A reação é:
4H + Fe3C 3Fe + CH4
A formação da molécula de metano,
relativamente grande, no interior do
Metal causa uma tensão enorme, o que
pode causar ruptura.

57. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
VÁLVULA DE REGULAGEM DE VAPOR DE
UMA TURBINA COM DEPOSIÇAO DE SAIS
ORIGINADA DE ARRASTES.
DEPOSIÇÃO DE SAIS NO PRIMEIRO
ESTÁGIO DE UMA TURBINAA
VAPOR, PROVENIENTE DE
ARRASTES.

58. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
SEPARADORES DE GOTÍCULAS (CHEVRONS), DE
UMA CALDEIRA AQUATUBULAR MOSTRANDO
SINAIS DE ARRASTE (EQUIPAMENTO NO ALTO)
E SEM EVIDÊNCIAS DO MESMO (BAIXO)

59. OPERAÇÃO DE CALDEIRAS
Tratamento de água
INTERIOR DE UMA LINHA DE RETORNO
DE CONDENSADO QUE SOFREU
PROCESSO INTENSO DE CORROSÃO
(PORT & HERRO, 1991)
TUBO QUE RECEBEU TRATAMENTO
COM AMINA FÍLMICA. OBSERVAR A
REPULSÃO EXERCIDA NAS GOTAS
DE ÁGUA (KEMMER, 1988