Engenharia de Sistemas de Vapor: Testes e Parâmetros Críticos

Os sistemas de caldeiras a vapor fornecem energia para uma variedade de aplicações comerciais, institucionais e industriais. A água tratada adequadamente é necessária para a operação confiável e eficiente desses sistemas. As faixas de controle do tratamento de água para caldeiras a vapor podem variar de acordo com a qualidade da água de reposição, o projeto da caldeira, a pressão de operação, os requisitos de vapor e as necessidades de qualidade/pureza do vapor.
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Diretrizes de qualidade da água de caldeiras são publicadas por diversas organizações do setor. Esses grupos geralmente incluem fabricantes, engenheiros, cientistas e representantes da indústria aliada. Ao especificar um programa de tratamento, os especialistas em tratamento de água frequentemente usam essas diretrizes isoladamente ou em combinação para fornecer as melhores recomendações para as condições em questão. Algumas diretrizes comumente referenciadas incluem as da Associação Americana de Fabricantes de Caldeiras (ABMA) e da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME). Fabricantes de equipamentos individuais também podem publicar diretrizes para o cuidado e manutenção de seus equipamentos específicos.

A água do sistema deve ser testada e monitorada no processo de pré-tratamento, na água de alimentação, na caldeira e no condensado para garantir uma operação confiável em todos os estágios. A operação fora dos parâmetros de controle pode resultar em problemas que:
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• Aumentam os custos de energia, água, manutenção e operação.
• Danificam o sistema de vapor.
• Resultam em falha do sistema.

A tabela abaixo resume os testes comuns de tratamento de caldeiras e sua importância para o programa de tratamento de água:

Amostra	Teste	Propósito	Consequências	Medidas Corretivas*
Água Bruta	Condutividade	Estabelece a faixa de controle de purga da caldeira e monitora mudanças na água bruta.	Impacta a purga da caldeira e pode indicar outras mudanças na qualidade da água que podem influenciar tanto o pré-tratamento quanto a operação da caldeira.
	Dureza	Usada para calcular o ponto de ajuste de capacidade do amaciador de água.	Mudanças inesperadas podem resultar em vazamento de dureza ou uso excessivo de sal.
	Alcalinidade Total	Pode estabelecer a faixa de controle de purga da caldeira, impacta a corrosão do sistema de condensado ou é usada para calcular o ponto de ajuste de capacidade do desalcalinizador.	Pode impactar o uso de aminas neutralizantes, a taxa de purga da caldeira ou resultar em vazamento de alcalinidade no desalcalinizador.
	Sílica	Pode estabelecer a faixa de controle de purga da caldeira.	Pode formar depósitos isolantes tanto dentro da caldeira quanto no sistema de vapor.
Amaciador	Dureza	Indicador da operação adequada do amaciador.	Pode causar formação de depósitos de incrustação em equipamentos de pós-tratamento e caldeiras. Pode consumir produtos químicos de tratamento dentro da caldeira.	Confirmar: Há sal no tanque de salmoura, a regeneração é adequada (ex., estudo de eluição), a capacidade do amaciador, não há by-pass de água dura, a operação do amaciador é correta, o nível e a condição da resina são adequados.
	Cloretos	Indicador de ciclos de enxágue de regeneração bem-sucedidos do amaciador.	Pode impactar a condutividade da caldeira e aumentar a purga.	Avaliar a regeneração adequada do amaciador e seus tempos.
	Condutividade	Pode estabelecer a faixa de controle de purga da caldeira. Indicador de ciclos de enxágue de regeneração bem-sucedidos do amaciador.
Desalcalinizador	Alcalinidade Total	Indicador da operação adequada do desalcalinizador.	Pode impactar os ciclos da caldeira e levar ao aumento da corrosão no sistema de condensado ou do uso de aminas neutralizantes.	Confirmar: Há sal no tanque de salmoura, a regeneração é adequada (ex., estudo de eluição), a capacidade do desalcalinizador, não há by-pass de água com alta alcalinidade, a operação do desalcalinizador é correta, o nível e a condição da resina são adequados.
	Cloretos	Indicador de ciclos de enxágue de regeneração bem-sucedidos.	Pode impactar a condutividade da caldeira e aumentar a purga.	Avaliar a regeneração adequada e seus tempos. Value
	Condutividade	Pode estabelecer a faixa de controle de purga da caldeira. Indicador de ciclos de enxágue de regeneração bem-sucedidos do amaciador.
Osmose Reversa (OR)	Condutividade	Estabelece a faixa de controle de purga da caldeira. Garante a operação adequada da OR.	Impacta a purga da caldeira.	Revisar a operação da OR.
	Dureza	Garante o pré-tratamento adequado e a operação da OR.	Causa formação de incrustações e consome produtos químicos de tratamento dentro da caldeira.	Revisar a operação do pré-tratamento e da OR.
	Temperatura / Pressões / Vazões	Para monitorar a operação da OR e normalizar dados.	Impacta o desempenho da OR.	Limpar a OR quando indicado pelos dados normalizados.
Água de Alimentação	Condutividade	Usada para cálculos de ciclos da caldeira. Valor de referência para a qualidade da água de alimentação e monitoramento de ocorrências de arraste.	Impacta os ciclos da caldeira. Pode levar a depósitos de incrustação e corrosão no sistema de caldeira se estiver fora da faixa.	Realizar um levantamento do condensado para encontrar a fonte de contaminação. Avaliar o desempenho do pré-tratamento e/ou a operação da caldeira.
	Dureza	Indica problemas no pré-tratamento ou contaminação do condensado.	Pode levar a depósitos de incrustação se estiver fora da faixa de controle.	Verificar a operação do pré-tratamento ou realizar um levantamento do condensado para encontrar a fonte de dureza.
	pH	Usado para controle de corrosão no sistema de água de alimentação.	Pode levar à corrosão se estiver fora da faixa de controle.	Verificar a dosagem de produtos químicos e o pH do condensado.
	Ferro	Se níveis elevados estiverem presentes na água de reposição bruta, pode indicar corrosão nos sistemas de reposição, água de alimentação e/ou retorno de condensado.	Indicador de corrosão e pode causar depósitos na caldeira.	Dependendo do sistema, verificar: Níveis de tratamento do condensado, operação do polidor de condensado, operação do desaerador, dosagem do removedor de oxigênio, sistema de condensado em busca de fontes de contaminação por ferro, níveis de ferro no pré-tratamento.
	Sílica	Usada como indicador de ciclos quando presente em concentração suficiente. Pode ser um fator limitante para os ciclos de concentração da caldeira.	Pode causar depósitos na caldeira.	Verificar o equipamento de pré-tratamento e a porcentagem de retorno de condensado.
Água da Caldeira	Condutividade Neutralizada	Usada para monitorar os requisitos de purga.	Níveis baixos (purga excessiva) desperdiçam água e produtos químicos de tratamento e podem causar corrosão. Níveis altos (purga inadequada) podem causar depósitos de incrustação e/ou arraste. Depósitos de incrustação podem resultar em falha da caldeira.	Se estiver baixa, a purga deve ser reduzida. Nota: diminuir a purga aumentará os níveis químicos. Se estiver alta, a purga deve ser aumentada ou o pré-tratamento deve ser verificado. Nota: aumentar a purga diminuirá os níveis químicos.
	Sílica	Pode ser usada para monitorar os requisitos de purga. Quando é um fator limitante, é usada para garantir que a sílica permaneça dentro da faixa de controle.	Quando usada para monitorar a purga, níveis baixos (purga excessiva) desperdiçam água e produtos químicos e podem causar corrosão. Níveis altos podem causar depósitos de incrustação e/ou arraste.
	Alcalinidade / Alcalinidade P / Alcalinidade M / Alcalinidade OH	Usadas individualmente ou em combinação para determinar a capacidade do programa de absorver vazamentos de dureza. Fornece proteção generalizada contra corrosão.	Níveis baixos podem permitir a formação de incrustações e corrosão. Níveis altos podem causar arraste, corrosão e formação de depósitos. Depósitos e corrosão podem causar falhas no sistema de vapor.	Garantir: Os ciclos de concentração alvo são mantidos (ex., condutividade neutralizada, sílica), a dosagem química é adequada (ex., construtor de alcalinidade), a água de alimentação é amaciada, a qualidade do condensado é adequada (ex., pH, contaminação).
	Traçador/Ativos (Fosfato, Polímero, Fluoresceína, Molibdênio)	Garantir que os níveis alvo do produto químico inibidor sejam mantidos na caldeira.	Níveis baixos podem permitir a formação de incrustações e corrosão, o que pode levar à falha do sistema de vapor. Níveis altos podem desperdiçar produtos químicos.	Se estiver baixo, aumentar a taxa de dosagem do produto. Nota: diminuir a purga também pode aumentar o nível do traçador. Se estiver alto, diminuir a taxa de dosagem. Nota: aumentar a purga também pode diminuir o nível do traçador. A dureza na água de alimentação pode causar uma queda no fosfato e na alcalinidade. Eliminar a fonte de dureza.
	Sulfito	Garantir níveis residuais adequados do removedor de oxigênio.	Níveis baixos podem resultar em corrosão em todo o sistema de caldeira. Níveis altos podem desperdiçar produtos químicos.	Se estiver baixo, aumentar a taxa de dosagem do produto. Nota: diminuir a purga também pode aumentar o nível de sulfito. Se estiver alto, diminuir a taxa de dosagem. Nota: aumentar a purga também pode diminuir o nível de sulfito. Verificar a operação adequada do desaerador (ex., ventilação adequada, temperatura).
Condensado	Conductividad	Pode indicar arraste de água da caldeira ou contaminação do condensado.	A contaminação pode levar a depósitos de incrustação na caldeira. Vapor de baixa pureza devido ao arraste pode impactar processos que usam vapor (ex., pacotes úmidos ou manchas em instrumentos).	Confirmar e eliminar o arraste da caldeira. Realizar um levantamento do condensado para encontrar a fonte de contaminação.
	pH	Indicador da presença de ácido carbônico e amina neutralizante.	pH baixo pode permitir a corrosão do sistema de retorno de condensado. pH alto pode indicar sobredosagem de amina neutralizante. Também pode resultar de arraste. pH alto ou baixo pode resultar também da contaminação do condensado.	Se o pH estiver baixo e os níveis de ferro estiverem na faixa, considere ajustar a faixa de controle de pH para baixo. pH baixo: Confirmar a operação do pré-tratamento e/ou aumentar a dosagem de amina neutralizante. pH alto: Verificar se há arraste. Reduzir a dosagem de amina neutralizante, se apropriado. Se necessário, realizar um levantamento do condensado para identificar e eliminar a fonte de contaminação.
	Ferro	Indicador de corrosão.	Pode causar depósitos na caldeira. A corrosão pode resultar em falhas de equipamentos e tempo de inatividade.	Se estiver alto, confirmar: A linha de amostragem foi completamente purgada, o pH está dentro da faixa de controle, os produtos químicos de tratamento do condensado são dosados adequadamente, o desaerador remove oxigênio corretamente, o pré-tratamento remove alcalinidade adequadamente, a contaminação do processo é eliminada.
	Dureza	Indicador de vazamentos em trocadores de calor ou outra contaminação do processo.	Vazamentos de dureza podem causar depósitos ou formação de incrustações na caldeira e consomem química.	Eliminar a fonte de água dura. Verificar a operação de um polidor de condensado ou instalá-lo.

​Conclusão

O tratamento eficaz da água é uma parte crítica do programa de manutenção preventiva para qualquer sistema de vapor. Ao determinar um novo programa de tratamento de água e os parâmetros críticos do processo, é vital fazer parceria com um fornecedor de soluções experiente. Um programa de tratamento de água personalizado da Chem-Aqua faz mais do que proteger sistemas de vapor. Soluções de tratamento sob medida ajudam a maximizar a vida útil, eficiência, confiabilidade e segurança dos sistemas de água de vapor, mantendo os custos de energia, água e manutenção no mínimo.