Tratamento de água Água Potável Água para refrigeração

Apresentação em tema: "Tratamento de água Água Potável Água para refrigeração"— Transcrição da apresentação:

1 Tratamento de água Água Potável Água para refrigeração
Água para produção de vapor Isaias Masiero

2 Água Potável Água para consumo humano é aquela cujos parâmetros microbiológicos físicos, químicos e radioativos atendam os padrões de potabilidade e que não ofereça riscos a saúde.

3 Ciclo hidrológico

4 Potabilidade da água A potabilidade de uma água é definida através de um conjunto de parâmetros e padrões estabelecidos por normas e legislações sanitárias. O padrão de potabilidade da água, está definido na Portaria nº 518 de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde, é um conjunto de valores máximos permissíveis das características fisico-químicas, microbiológicas e organolépticas das águas destinadas ao consumo humano.

5 Controle de qualidade da água
Controle de qualidade da água: Conjunto de ações adotadas continuamente pelos responsáveis pela pelos sistemas de abastecimento da água, que assegure a manutenção da qualidade da água. Vigilância da Qualidade da água: Conjunto de ações adotadas continuamente pelas autoridades de Saúde Pública, para verificar se a água consumida atende a legislação e avaliar os riscos para a saúde humana.

6 Impurezas da água : • Grosseiras: facilmente capazes de flutuar ou decantar, quando a água estiver em repouso (ex: folhas, sílica, restos vegetais, etc.). • Coloidais: emulsões (CO2), argila, ferro e manganês na forma de hidróxidos, etc. Dissolvidas: a dureza (sais de cálcio e magnésio), ferro e manganês não na forma de hidróxidos, etc.

7 Alguns conceitos importantes
Turbidez: provocada por matéria suspensa de qualquer natureza, presente na água. Cor: devido a presença de matéria orgânica proveniente de matéria vegetal em decomposição.

8 Alguns conceitos importantes
Ferro: a forma mais comum é ferro solúvel que está na forma de bicarbonatos ferrosos – Fe(HCO3)2. Dureza: é proporcional ao conteúdo de sais de cálcio e magnésio. Águas brasileiras: 5 mg/L a 500 mg/l Sílica: Constituinte das águas naturais. Varia de 3 a 50 mg/l como SiO2

9 Gases diversos CO2 – decomposição de materiais orgânicos
O2 – contato do ar com a água H2S – decomposição de materiais orgânicos CH4 – decomposição de material biológico.

10 Consistem de partículas insolúveis e de sedimentação lenta.
Sólidos suspensos: Consistem de partículas insolúveis e de sedimentação lenta. Sólidos Suspensos Tempo para Decantação Areia grossa Segundos Areia Fina Minutos Barro Horas Argila Anos

11 Objetivos do tratamento
Higiênico : remoção de bactérias, elementos venenosos ou nocivos, minerais e compostos orgânicos em excesso, protozoários e outros microorgânicos. - Estético : correção da cor, turbidez, odor, sabor. - Econômico : redução da corrosividade, dureza, cor, turbidez, ferro, manganês, odor, sabor, etc.

12 Tratamento de água potável
Água Bruta Clarificação: neutralização Desinfecção Coagulação Decantação Filtração Isaias Masiero

13 CLARIFICAÇÃO DA ÁGUA Representação esquemática do processo de clarificação da água

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15 MECANISMO DE COAGULAÇÃO

16 Reações de coagulação Com a alcalinidade natural:
a) Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2  2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 + 18H2O b) 2 FeSO4.7H2O + 3Ca(HCO3)2 + 1/2O2  Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 4CO2 + 6H2O c) 2 FeSO4.7H2O + 3Ca(HCO3)2 + Cl2  Fe(OH)3 +2CaSO4 + CaCl2 + 6CO2 + 7H2O d) Fe2(SO4) Ca(HCO3)2  2Fe(OH)3 +3CaSO4 + 6CO2 Com a alcalinidade adicionada: a) Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 4H2O  2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2 + H2O b) Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2  2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 18H2O c) Fe2(SO4) Ca(HO)2  2Fe(OH)3 +3CaSO4 d) Fe2(SO4) Na2CO3 + 4H2O  2Fe(OH)3 +3Na2SO4 + 3CO2 + H2O Com coagulantes naturais a) Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2  Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O b) MgSO4 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaSO4

17 Desinfecção A desinfecção pode ser feita por um grande número de métodos: 1) Agentes oxidantes: Cloro, oxido de cloro, ozônio, iodo, permanganato de potássio, brometo, 2) Radiações ultravioleta 3) Extremos em pH que geralmente não é prático. 4) Aquecimento em operações de pequena escala em industria (alimento) 5) Ondas ultra sônica não fornece proteção residual 6) Íons metálicos- tóxicos – questionáveis devido a implicação quanto a saúde

18 Sistema de fabricação de hipoclorito para tratamento direto da água: NaCl + H2O  NaOCl + H2

19 Cloro e substâncias orgânicas
Trihalometanos Os trihalometanos constituem um grupo de compostos orgânicos que, se originam de substâncias orgânicas que reagem com o cloro durante a desinfecção. Valor Máximo Permissível é 0,1mg/L

20 Águas Industriais Recebem a denominação de água industrias aquelas que se destinam a: Produção de vapor Refrigeração Lavação e outros

21 Ciclo da água utilizada na industria
Isaias Masiero

22 Propriedades da água Águas Doces no Brasil-Rebouças, A .C.;Braga, B.; Tundisi, J.G.

23 Impurezas da água em suspensão
Geralmente, nas águas superficiais e subterrâneas que são usadas nos processos industriais contem materiais em suspensão na forma grosseira e partículas coloidais. A forma de remoção e a já descrita no capitulo água potável na etapa clarificação.

24 Substâncias dissolvidas
Dureza, representada basicamente pelos íons cálcio e magnésio (Ca2+ e Mg2+), principalmente os sulfatos (SO42-), carbonatos (CO32-) e bicarbonatos (HCO3-). Sílica solúvel (SiO2) e silicatos (SiO32-) associados a vários cátions. Óxidos metálicos (principalmente de ferro), originados de processos corrosivos. Diversas outras substâncias inorgânicas dissolvidas. Material orgânico, óleos, graxas, açúcares, material de processo, contaminantes de condensados, etc. Gases, como oxigênio, gás carbônico, amônia, óxidos de nitrogênio e enxofre.

25 Dureza da água Dureza total : Somatória da dureza temporária com a permanente. Água doce - 10 a 200 ppm, Água salgada - até ppm. Dureza permanente é devido à ocorrência de íons sulfato, cloreto, nitrato ou silicato de cálcio ou magnésio. Dureza temporária, essencialmente devido aos bicarbonatos e pode ser eliminada pelo aquecimento da água até o ponto de ebulição. Os sais resultantes se precipitam por ser insolúveis. A reação de decomposição é a seguinte: Ca(HCO3)2  CaCO3 + H2O + CO2

26 Unidades de dureza da água
Mili equivalente Grau francês Grau inglês Grau americano Grau alemão ppm de CaCO3 1 miliequivalente 1 5 3,5 2,9 2,8 50 1 grau francês 0,2 0,70 0,58 0,56 10 1 grau inglês 0,286 1,43 0,83 0,80 14,3 1 grau americano 0,34 1,72 1,2 0,96 17,2 1 grau alemão 0,358 1,79 1,25 1,04 17,9 1 ppm CaCO3 0,02 0,1 0,07 0,058 0,056 Mili equivalente é unidade internacional = meia molécula sal de cálcio por metro cúbico de água. Isaias Masiero

27 Sistemas de refrigeração
Sistema aberto Sistema semi aberto Sistema Fechado

28 Sistema de água de refrigeração aberto com circulação (ou semi aberto)
(Livro:Águas & Águas - Jorge A. Barros de Macedo) Isaias Masiero

29 Especificação de água de refrigeração – sistema semi-aberto
Isaias Masiero

30 Sistema de água de refrigeração fechado

31 Àgua de refrigeração – sistema fechado
Especificação: Neste caso, não existe uma especificação genérica, uma vez que neste sistema não há perdas de água. Uma exemplo a água de refrigeração de fornos de indução é: Dureza total 9,5 a 10 °dH (5 a 100 mg/l em CaCO3) Dureza de carbonatos 6,5 a 8,5 °dH (65 a 85 mg/l em CaCO3) pH - 6 a 8 Condutividade < 600S/cm Proteção contra incrustação: Melhor maneira de evitar incrustações é o uso de água abrandada ou desmineralizada pois o consumo é pequeno. Ou aplicação de agentes de superfície como: polifosfatos fosfonatos, esteres de fosfatos e polieletrólitos sintéticos. Proteção contra a corrosão: Uso de inibidores de corrosão tais como : NaNO2,Na2CrO4, polifosfato de sódio, sal solúvel de zinco,molibidatos e ésteres de fosfatos.

32 Balanço de massa em sistemas de refrigeração
Informações da Nalco Isaias Masiero

33 Cálculo dos ciclos de concentração
O número de ciclos será o maior valor encontrado. Informações da Nalco Isaias Masiero

34 Problemas dos sistemas de refrigeração abertos
Sólidos em suspensão: Causam erosão e depósitos que podem formar pilhas de aeração diferencial. Crostas:Depósitos aderentes causados por sais de Ca e Mg. Depósitos biológicos: Proliferação de algas, fungos e bactérias. Além da transferência de calor há os problemas de corrosão por aeração diferencial e com redutores de sulfato. Corrosão: Galvânica e por aeração diferencial. Erosão, Cavitação e Impingimento: Causa são os sólidos suspensos, próprio projeto do sistema e a velocidade da água. Gentil, V. Corrosão – 3a edição – LTC Editora S.A Isaias Masiero

35 Problemas dos sistemas de refrigeração semi - abertos
Depósitos:Clarificação deficiente, absorção de poeiras pela água na torre, teores elevados de íons ferro proveniente da ação das bactérias ferro- oxidantes. Crostas: Dureza temporária e sais de Mg e silicatos solúveis Na2SO3 + MgSO4 MgSiO3 + Na2SO3 Depósitos metálicos: Proveniente da redução de sais metálicos. Borras ou lamas de fosfatos: São comuns quando o tratamento anticorrosivo é realizado com trifosfatos e polifosfatos de sódio. P3O H2O  2HPO42- + H2PO42- H2PO42-  HPO42-  PO43- Ca2+ + PO43-  Ca3 (PO4)2 Mg2+ PO43-  Mg3(PO4)2 Gentil, V. Corrosão – 3a edição – LTC Editora S.A Isaias Masiero

36 Problemas dos sistemas de refrigeração semi - abertos
Poluentes atmosféricos: Principalmente na torre de refrigeração. gasosos – Sulfeto de hidrogênio, dióxido e trióxido de enxofre, amônia e dióxido de carbono. sólidos – Poeiras características de cada industria. Corrosão: SO2 reduz o pH e aumenta o teor de sulfatos na água favorecendo aparecimento de bactérias redutoras de sulfatos como a Desulfovibrio desulfuricans que causa sérios problemas de corrosão. A amonia aumenta o pH causando ataque em ligas de cobre. O dióxido de carbono também reduz o pH aumentando a tendencia a corrosão. Controle de corrosão:Uso de inibidores de corrosão tais como : NaNO2,Na2CrO4, polifosfato de sódio, sal solúvel de zinco,molibidatos e ésteres de fosfatos. Gentil, V. Corrosão – 3a edição – LTC Editora S.A Isaias Masiero

37 Controle microbiológico
Isaias Masiero

38 Proteção contra a corrosão
Controles: Biológico – biocidas (CuSO4, NaClO, Cl2, NaBrO) Controle do pH Inibidores de corrosão Proteção catódica Inibidores de corrosão: Inibidores anódico oxidantes – cromatos e molibidatos (somente em meio aerado); Inibidores anódicos não-oxidântes – silicatos, ortofosfatos alcalinos, fosfino e fosfocarboxílicos; Inibidores catódicos – sais de zinco, polifosfatos, fosfonatos orgânicos e ésteres de fosfatos; Inibidores específicos para cobre – benzotriazol, toliltriazol e mercaptobenzotiazol. Gentil, V. Corrosão – 3a edição – LTC Editora S.A Isaias Masiero

39 Dureza temporária – Bicarbonatos de Ca e Mg
Processo de redução de dureza pela precipitação com cal sodada(até 20ppm)     Ca++  CaCO Mg++  Mg(OH)2 Dureza temporária – Bicarbonatos de Ca e Mg Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  MgCO3 + CaCO3 + 2H2O MgCO3  Muito solúvel MgCO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3 Dureza permanente : Sais Ca e Mg não carbonatos MgCl2 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCl2 CaCl2 + Na2CO3  CaCO3 + 2NaCl CaSO4 + Na2CO3  CaCO3 + Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4 Isaias Masiero

40 Redução da dureza a zero
Uso de ortofosfato em meio alcalino e a 80°C 3CaSO4 + 2Na3PO4  Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4 Uso de resinas catiônica trocadoras de íons de cátion sódio Uso de resinas catiônica trocadoras de íons de cátion hidrogênio Isaias Masiero

41 Outros tratamentos externos
Desmineralização Com resina fortemente ácidas, para eliminar cálcio, magnésio, sódio e potássio. Resinas fortemente básicas, para eliminar cloretos, sulfatos, nitratos, bicarbonatos e silicatos Remoção de gases Aquecimento da água com vapor em contracorrente, removendo O2, CO2, H2S, NH3 Deaeração por jateamento ou escoamento em grande superfície e em contracorrente com vapor Deaeração a vácuo – Reduz até 95% do O2 dissolvido Isaias Masiero

42 Incrustação e corrosão
Controle da água para evita incrustação e corrosão: Índice de Langelier Indice de Ryznar Indice de Puckorius Indice de Larson-Skold: É mais conhecido como indice de corrosão IC = 1,408*ppmCl- + 1,042*ppmSO42-/ppm alcalinidade total Se IC<1/2 corrosão uniforme e se IC> 1/2 Corrosão por pites.

43 Deionização da água (Livro:Águas & Águas - Jorge A. Barros de Macedo)
Isaias Masiero

44 Osmose Reversa Isaias Masiero

45 Eficiência de remoção de contaminastes por cada processo de tratamento
Isaias Masiero

46 Tratamento de água para a produção de vapor
Incrustações e corrosão

47 Condutividade térmica de várias incrustações e materiais
(Livro:Águas & Águas - Jorge A. Barros de Macedo) Isaias Masiero

48 Água para fabricação de vapor ( Especificações da American Boiler and Affiliated Industries Manufactures Association´s) Isaias Masiero

49 Especificação de água de alimentação de caldeiras segundo a ASME
Isaias Masiero

50 Caldeira de produção de vapor

51 Tratamentos internos Remoção química do O2
Deaeração com sulfito de sódio Na2SO3 + 1/2O2  Na2SO4 Contra indicações: Aumento de resíduos e decomposição do sulfito que aumentam a tendência a corrosão. Deaeração com Hidrazina N2H4 + O2  N2 + 2H2O Contra indicações: Se decompõe entre 200 e 315 °C e forma NH3 que causa corrosão em ligas de cobre. Isaias Masiero

52 Exercícios O que você entende por água potável?
O que é um ciclo Hidrológico? O que são os padrões de potabilidade da água? O que trata a Portaria N°518 de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde? Como são classificadas as impurezas encontradas na água? Que são impurezas que se apresentam na forma coloidal, dispersas na água?

53 Exercícios 7. Como a Turbidez se relaciona com as impurezas da água? 8. O que é dureza da água? Porque é uma propriedade importante para a água de uso industrial? 9. O que é clarificação da água? Quais são as etapas? 10. O que é coagulação ou floculação? 11. Qual o mecanismo da floculação? 12. O agente floculante reage com que da água para criar uma partícula coloidal de carga positiva? 13. Qual a principal desvantagem do uso do cloro na desinfecção da água?

54 Exercícios 14. Quais os dois principais problemas da água utilizada na industria? 15. O que é ciclo de concentração de água de refrigeração? 16. Para um sistema de refrigeração semi-aberto, quais são as causas de concentração das impurezas da água? 17. Como deveria ser a água de um sistema fechado de refrigeração? 18. Qual o efeito da sílica dissolvida e da dureza em água para a produção de vapor? 19. Qual o objetivo dos tratamentos interno da água para produção de vapor?

55 Exercícios 20. O que desmineralização da água? 21. O que é abrandamento da água? 22. Descreva os métodos de desmineralização e abrandamento da água.

56 ÁGUAS DE REFRIGERAÇÃO INDUSTRIAL
FLUXO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO INDUSTRIAL ÁGUA BRUTA GRADEAMENTO CLARIFICAÇÃO NEUTRALIZAÇÃO FILTRAÇÃO DESINFECÇÃO DESMINERALIZAÇÃO SISTEMAS FECHADOS SISTEMAS SEMI-ABERTOS TRATAMENTOS FÍSICO-QUÍMICOS SEDIMENTAÇÃO SIMPLES OU COM COAGULANTES FILTROS DE PRESSÃO, POR GRAVIDADE, FLUXOS ASCENDENTE, DUPLA FILTRAÇÃO DERIVADOS CLORADOS, OZÔNIO, ULTRA-VIOLETA VASOS DE TROCA IÔNICA, OSM. REVERSA, EVAP.COND. ÁCIDOS, SODA CÁUSTICA ??OUTROS PROCESSOS?? GRADES GROSSEIRAS, MÉDIAS E FINAS