Sistema de Gerador de Vapor (Caldeiras)

A água de reposição/alimentação do gerador de vapor, independentemente do tipo e extensão do tratamento externo, pode conter contaminantes que sejam causas de depósitos, incrustações, corrosão e arraste.

Depósitos e incrustações: Quando não se aplicam produtos químicos e a água contém sais de dureza, esses precipitam diretamente sobre a superfície dos tubos da caldeira formando incrustações que, por sua vez, formam uma barreira isolante no lado da água e reduzem a transferência de calor. Com o passar do tempo os depósitos se tornam espessos, sendo necessária uma maior quantidade de calor para manter uma determinada produção de vapor. Torna-se, então, necessário um aumento no consumo de combustível para manter a produção de vapor inicial. Ver gráfico abaixo. A temperatura dos tubos da caldeira também se eleva podendo causar a fusão e a ruptura do metal.

A - Incrustação com predominância de Silicatos;
B - Incrustação com predominância de Carbonatos.

O arraste provoca a formação de depósitos no super-aquecedor, na turbina e no sistema de condensado e problemas de corrosão. Mesmo níveis extremamente baixos de arraste podem causar falhas e interrupções completas no sistema.

A corrosão não apenas provoca danos no ponto de ataque, como produz contaminações sérias de óxidos metálicos, que, por sua vez, podem causar depósitos em outros locais. Como na maioria dos sistemas que utilizam água, os problemas de formação de depósitos e corrosão estão tão intimamente relacionados que ambos devem ser corrigidos ou prevenidos eficientemente, ou seja, ter um tratamento químico e um controle operacional adequado, para que se possa alcançar resultados satisfatórios. 
Corrosão pós-caldeira – A corrosão das linhas de retorno de vapor, condensado e tubulações associadas, é hoje um dos mais complicados problemas encontrados nas indústrias, pois envolvem altos custos de manutenção, materiais e mão-de-obra. 

Além dos problemas de corrosão, novos problemas foram surgindo principalmente devido ao reaproveitamento de condensado na água de alimentação da caldeira, que devido aos altos teores de produto de corrosão, principalmente Ferro e Cobre, contribuíram para aumentar o potencial de depósitos e incrustações dentro da caldeira.

Um dos principais causadores dessa corrosão é o ataque a superfície metálica pelo ácido carbônico.

A maior fonte deste composto no vapor, vem da alcalinidade de carbonatos e bicarbonatos da água de reposição da caldeira. Embora pequenas quantidades de gás carbônico estejam presentes em muitas fontes de água, a alcalinidade de bicarbonato é de longe a maior fonte do potencial de dióxido de carbono.

Sais alcalinos tais como bicarbonatos de sódio, cálcio e magnésio decompõe-se quando submetidos as temperaturas de operação das caldeiras, liberando o dióxido de carbono para o vapor.

A reação de decomposição do bicarbonato em água é mostrada a seguir.

Ca(HCO3)2 + Calor 2CO2 + Ca(OH)2

Nas linhas de vapor e condensado é a presença do dióxido de carbono que ao dissolver no condensado forma ácido carbônico causando um abaixamento no pH devido a presença de hidrogênio resultante da reação de hidrólise.

CO2 + H2O H2CO3

que resulta em:

H2CO3 H+ + HCO3–

A corrosão por ácido carbônico normalmente aparece nas formas de canais ou sulcos ao longo da parte inferior da tubulação onde o condensado escoa.

Quando as linhas correm totalmente cheias de condensado o ataque ácido poderá causar diminuição uniforme da espessura das paredes da tubulação. O ataque geralmente ocorre e aparece primeiro nas partes mais finas, mais altamente estressadas, tais como: niples, junções, uniões e cotovelos.

Assim, os principais objetivos de um tratamento de água de gerador de vapor, são:

  • Impedir a formação de depósitos;

  • Reduzir a corrosão de metais;

  • Impedir o arraste da água do gerador de vapor.