Utilizaçao do CO2 como agente anti-incrustante
Em função da natureza da água de captação ou das características da água residual, a acumulação de sais minerais nas diversas linhas de fluxo das diferentes indústrias ou ETAR, provoca graves problemas de incrustações em poços, orifícios, tubos de revestimento, tubos de produção, válvulas, bombas, etc. Consequentemente, ocorre uma redução significativa da produtividade, aumentando os custos de operação e manutenção.
O CO2, tal como se referiu anteriormente em Utilização de CO2 como agente neutralizante em substituição de ácidos minerais fortes (HCl, H2SO4), reage com a água formando ácido carbónico, reduzindo o valor do pH da água e aumentando o seu teor de CO2 livre; ao reduzir-se o pH, a concentração de bicarbonatos também é reduzida, eliminando as incrustações existentes nas tubagens até alcançar a quantidade de CO2 em equilíbrio, no qual não existe incrustação ou corrosão.
Imagem 1. Tubagens com incrustações antes e depois da dosagem de CO2
FORMAÇÃO E CONTROLO DE ÁGUAS INCRUSTANTES
Tal como referimos, a precipitação de minerais presentes na água de captação-formação ou na descarga produzida nas diferentes atividades industriais (de destacar a indústria de granitos pela elevada concentração de cal no processo) produz incrustações em todas as linhas do processo produtivo e de depuração, obstruindo, (no caso das tubagens, mais de 40% da sua área de influência) ou reduzindo a sua vida útil e resultando em custos elevados de manutenção e consequências graves na produção. A insolubilidade do carbonato de cálcio que se forma na água faz com que este se cristalize e fique depositado nas tubagens.
As consequências são:
- Redução dos diâmetros interiores das tubagens (perda de pressão e de caudal)
- Bloqueio das válvulas e perda de estanqueidade nas torneiras
- Redução da vida útil dos sistemas de bombagem
- Paragens pontuais de diferentes processos na fábrica
- Obstrução das torneiras e cabeças de chuveiro
- Manchas nos sistemas de saneamento e rede de distribuição
- Depósitos de cal nos condensadores
- Aumento das avarias nas redes de transporte
Para determinar o carácter agressivo ou incrustante da água, normalmente tem-se em conta os diversos equilíbrios na água do ácido carbónico, relação bicarbonatos-carbonatos, pH, temperatura, concentração de cálcio e salinidade total; existem vários índices que incluem ou ponderam estes fatores e que obtêm intervalos de valor que permitem definir o carácter dessa água; é normalmente utilizado o Índice de Langelier, que relaciona o pH real com o pH de saturação em função da natureza e das características anteriores da água (ver figura 2).
Figura 1. Carácter agressivo ou incrustante da água segundo o Índice de Langelier
INFLUÊNCIA DO CO2 NESTE TIPO DE ÁGUAS
Em termos gerais, os problemas de corrosão ou incrustação devem-se principalmente à concentração de dióxido de carbono livre (CO2), apesar de também poder existir a intervenção de outros elementos, tais como a dureza, o oxigénio dissolvido, a alcalinidade, os ácidos húmicos, ácido sulfídrico, sais e microrganismos. Para evitar o contacto da água e reduzir as possibilidades de corrosão é importante que os materiais mantenham uma película de carbonato de cálcio (CaCO3). Isto pode ser conseguido através da estabilização química da água, que consiste em ajustar o pH, a concentração de dióxido de carbono livre ou a concentração de carbonatos (CaCO3) da água com o seu equilíbrio de saturação de Ca(HCO3)2. Dado que uma água estabilizada não dissolve nem causa precipitação de CaCO3, não elimina as incrustações de CaCO3 que podem proteger as tubagens contra a corrosão, nem precipita depósitos de CaCO3 que podem obstruí-las.
As águas podem conter diferentes quantidades de CO2 livre, o qual influencia o comportamento do carbonato de cálcio contido nessas águas. Diz-se que o CO2 de equilíbrio é a quantidade de dióxido de carbono que deve estar presente na água para manter em solução o bicarbonato que se encontra na mesma. Se existir CO2 em excesso, este ataca o CaCO3 para aumentar a concentração do bicarbonato e manter o equilíbrio; por outro lado, se existir uma deficiência de CO2, o CaCO3 precipita-se para diminuir a concentração de bicarbonato, aumentando assim o CO2 e restabelecendo o equilíbrio (ver figura 2).
Figura 2. Gráfico de equilíbrio
Se o CO2 livre for superior ao CO2 de equilíbrio, existe excesso de CO2, pelo que se considera que a água é agressiva. Se o CO2 livre for igual ao de equilíbrio, a água está em equilíbrio. No entanto, quando o CO2 livre for inferior ao de equilíbrio, existe uma deficiência no CO2 de equilíbrio, e diz-se que a água é incrustante.
Quando o CO2 se dissolve na água, reage com ela para formar ácido carbónico, o qual se dissocia em iões de hidrogénio e no ião bicarbonato, seguindo a reação:
Figura 3. Reacción de disociación del CO2 en el agua
Através da realização de um ajuste e controlo da dosagem de CO2 graças ao sistema de monitorização AQSCAN® em função do pH de entrada e do Índice de Langelier, é possível evitar a precipitação de carbonatos, favorecendo a formação de ácido carbónico e eliminando progressivamente os cristais de carbonato de cálcio que provocam as incrustações, evitando simultaneamente a formação de novas incrustações na linha de fluxo, reduzindo os custos de manutenção e evitando possíveis paragens parciais de produção.
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