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Exelente artigo técnico sobre 
sistemas de vapor para aquecimento.




 
 
 

CALDEIRAS INDUSTRIAIS

Corrosão em Sistema de Geração de Vapor
O vapor é o fluido depois da água mais utilizado nos processos industriais.

Pode ser usado para:
Geração de energia decorrente da utilização do vapor superaquecido de média ou alta pressão;
Controle de temperatura em reações químicas;
Auxiliar no processo de destilação;
Aquecimento do meio ambiente na área de conforto térmico;
Combate ao fogo;
Agente de limpeza, e acelerador das limpezas alcalinas e árida.

TIPOS DE CALDEIRAS

Caldeiras são equipamentos que tem a finalidade de gerar vapor. Dividem-se em dois tipos:
   Fogatubulares: Constituídas de um corpo cilíndrico contendo em seu interior um tubo central de fogo e tubos de menor
                                diâmetros de gases, dispostos em duas ou mais passagens.
    Aguatubulares: Constituídas de uma tubulação de vapor e uma ou mais tubulações inferiores denominados de lama.
                                Em operação transformam energia potencial dos combustíveis em energia calorífica, a qual é transformada
                                em vapor.
Observações sobre diferentes pressões:
Muito Baixa Pressão até 100 psi
Baixa Pressão 100 200 psi
Média Pressão 200 700 psi
Alta Pressão 700 1500 psi
Muito Alta Pressão 1500 3209 psi
Supercrítica acima de 3209 psi

FATORES QUE ACELERAM A CORROSÃO

Como as caldeiras são de grande importância para as indústrias que necessitam de vapor, o processo de corrosão deve ser controlado e evitado ao máximo.
Por esse motivo é necessário o controle e tratamento da água que é utilizada em caldeiras.

Fatores associados a corrosão:
   1.Corrosão Ácida Generalizada
       Corrosão nas superfícies internas da caldeiras resultante do uso de águas com baixo valores de pH.

    2.Corrosão por Oxigênio
       Aeração Diferencial: Quando a água utilizada é aerada ou a remoção de oxigênio é incompleta ou em caldeiras fora
       de operação
       Fratura da Magnética Protetora: A corrosão é localizada na forma puntiforme em decorrência da existência de pequenas
       áreas anódicas, junto a grandes áreas catódicas.

    3.Corrosão por Metais Dissimilares- Corrosão Galvânica
       Diferentes metais podem ser conduzidos para o interior da caldeira, quando ionizados, complexados pela ação da amônia
       e/ou no estado particulado.

   4.Corrosão por Ácido Sulfídrico
       A reação de gás sulfídrico com água produz ácido sulfídrico, que pode a vir se combinar com diferentes metais formando
       sulfatos metálicos correspondentes.

    5.Corrosão Ácida Localizada
       Obretas: Concentração de sais ácidos ou de cloretos dissolvidos na água da caldeira poderá nos levar aos seguintes casos:
            a.1) Sais ácidos poderão se hidrolisar sob depósitos produzindo condições de pH baixo.
            a.2) Elevados teores de cloretos em geral na água da caldeira, poderão concentrar-se em altos níveis sob depósitos ou
                   fendas em meio aerado, provocando problema semelhante ao caso anterior.
                   A corrosão nos dois casos se estende por toda a área onde se armazenou o ácido formado.
                   Soda Cáustica: É usado na água de caldeira afim de elevar o valor de pH, para preservação do fino filme protetor
                   de óxido de feno magnético.

   6.Corrosão por Agente Quelante
       Tem características semelhantes a da corrosão cáustica. Ela ocorre quando camadas de vapor se formam ao longo das linhas
       de água ou quando a evaporação da água deixa um resíduo concentrado de quelato.

FALHAS QUE PODEM OCORRER EM CALDEIRAS


  
1. Falhas por Superaquecimento
       São ocasionadas por incrustações ou camadas de vapor depositadas sobre as superfícies dos tubos das caldeiras que podem
       reduzir a taxa de transferência de calor.
           1.a) Superaquecimento por Longo Período-Provocado por Incrustações-Fluência:
                  Ocasionada por sais minerais dissolvidos em suspensão na água de caldeiras. Entre os problemas gerados temos:
                  Aumento no consumo de combustível e formação de depósitos porosos, propícios a localização de cloretos ,quelantes
                  e soda cáustica que provocam a corrosão.
           1.b) Superaquecimento por Curto Período Provocada por Camadas de Vapor
                  As camadas de vapor sobre as superfícies do tubo impedem sua refrigeração pelo seu grande poder isolante , gerando
                  assim um superaquecimento das suas paredes com temperaturas oscilando entre 700 e 8000C, provocando assim
                  deformação plástica e ruptura.

  2. Fadiga Térmica
       Esse tipo de corrosão é resultante de esforços de tração cíclicos, que são acelerados quando operados em um
       ambiente corrosivo.

   3. Ocultamento - Hide-Out
       É o decréscimo de concentrações de sais minerais solúveis na água da caldeira, tais como fosfato, sulfato, cloreto e hidróxido
       de sódio. Acontece em zonas de elevada taxa de transferência de calor. As conseqüências são a falta de refrigeração das
       paredes dos tubos onde ele se estabelece.

PREVENÇÃO DE CORROSÃO EM CALDEIRAS:

Consiste em: -Tratamentos externos nas águas de alimentação;
                     -Tratamentos internos nas águas de caldeiras.

1. Tratamentos Externos
1.a) Remoção da Turbidez e Cor
       Para evitar que haja o aumento de depósitos nas superfícies de geração de vapor.
1.b) Remoção de Ferro e Manganês
       É necessário fazer uma pré-cloração na água, a fim de que o processo de oxidação do Fe e Mg seja acelerado mantendo-se
       um residual de cloro de 2ppm.
1.c) Remoção da Dureza
       Pode ser obtida utilizando-se os seguintes processos:
            - Recuperação máxima possível de vapor condensado;
            - Utilização de hidrogênio de cálcio para o abrandamento de água com dureza temporária;
            - Utilização de ortofosfato em meio alcalino e a temperatura de 800C, para redução da dureza total a zero;
            - Redução da dureza pela utilização de resinas trocadoras ou permutadoras de íons de natureza catiônica.
1.d) Desmineralização
       Remoção de todos os íons de uma água por meio de utilização de resinas catiônicas e aniônicas.
1.e) Remoção de Gases
       Desaeração Mecânica: É feito aquecendo-se a água com vapor em contracorrente. Tipos de processos:
            - Jateamento ou escoamento da água em uma grande superfície em contra corrente com vapor;
            - Desaeração à vácuo feito a frio por abaixamento de pressão.

2.Tratamentos Internos:
Tratamento usado para remoção de oxigênio, neutralização do dióxido de carbono, correção do pH das caldeiras. É também usado para evitar incrustações ou depósitos
 nas superfícies de geração de vapor.
2.a) Desaeração Química
       Utiliza o composto sulfito de sódio, que acarreta um constante aumento dos sólidos dissolvidos na água, devido a formação
       de sulfato de sódio. É uma reação lenta e incompleta em águas com temperatura acima de 1200C, e uma reação completa
       na água do interior da caldeira. Utiliza-se também Hidrazina, que com o oxigênio produz água e nitrogênio, gás inerte
       que se desprende com o vapor.
2.b) Ataque Ácido
       Consiste na alcalinização da água de alimentação, utilizando-se soda cáutica não carbonatada e isenta de cloretos.
2.c) Corrosão Galvânica
       É evitada com eliminação da contaminação por cobre ionizado, complexado e no estado metálico, das seguintes maneiras:
            - Utilização de hidrazina;
            - Não utilização da amônia;
            - Evitar condensados ácidos, e setores de bombas feitos com bronze;
            - Ser rigoroso na operação de limpeza química.
2.d) Ataque pelo Ácido Sulfídrico
       Não utilizar água que contenha H2S e sulfito de sódio catalisado.
2.e) Ataque sobre Depósitos
       Utilizar águas abrandadas, limitar o valor de cloretos na água de caldeira e limitar a presença de alcalinidade hidróxido.
2.f)  Ataque Quelante
       Evitar zonas de concentração, não utilizar tratamento quelante em águas com durezas variáveis e evitar excetos de quelantes
2.g) Corrosão Sob Tensão Fraturante
       Evitar alcanilidade hidróxido acima do limite indicado e áreas de concentração junto a zonas tensionadas.
2.h) Corrente por Corrente de Fuga
       Montar a caldeira corretamente aterrada.
2.i)  Proteção de Caldeiras Paradas
       Proteção contra a corrosão pelo oxigênio.
      2.i.1) Proteção por Curto Período: É feita por agentes redutores como o sulfito de sódio catalisado ou pela hidrazina ativada.
      2.i.2) Proteção por Longos Períodos: É feita com inibidores de corrosão ou pela proteção seca.
      2.i.3) Proteção Seca com Inibidores em Fase Vapor: Utiliza inibidores, que são substâncias cristalinas
               como, o nitrito ou benzoato associados a bases orgânicas voláteis.

BIBLIOGRAFIA:

Lima, A. C; Mello, P.J.S; Barbosa, A.T ; Martins, M .G ; Rodrigues, J.M; Trabalho de Processos Unitários da Indústria Química I ; UFRRJ; Novembro, 1996.

 

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