Incrustação(A incrustação refere-se à formação de depósitos sólidos e cristalinos em superfícies que estão em contacto com a água. Estes depósitos são causados pela supersaturação de certos sais dissolvidos na água, que precipitam em condições termodinâmicas específicas. A incrustação é um problema comum em sistemas industriais, tais como permutadores de calor, tubagens, torres de arrefecimento, caldeiras e sistemas de membranas, e pode afetar significativamente a eficiência e a vida útil destes sistemas.

Causas da descamação

A principal causa da incrustação é a supersaturação de sais na água, o que leva à sua cristalização. Os seguintes factores contribuem para a formação de incrustações:

Composição química da água

• Endurecedor:
  • Os iões de cálcio e de magnésio são as principais causas da descamação.
  • Exemplos: Carbonato de cálcio (CaCO₃), sulfato de cálcio (CaSO₄).
• Outras substâncias que causam descamação:
  • Silicatos: formação de depósitos de sílica (SiO₂).
  • Compostos de bário e de estrôncio: Sulfato de bário (BaSO₄) e sulfato de estrôncio (SrSO₄).

Temperatura

• A solubilidade de muitos sais (por exemplo, carbonato de cálcio) diminui com o aumento da temperatura. Este facto leva à precipitação de sais em processos de calor intensivo, como em caldeiras ou permutadores de calor.

Valor do pH

• Um aumento do valor do pH aumenta a formação de carbonato de cálcio, uma vez que estão disponíveis mais iões de carbonato.

Pressão

• Em sistemas de alta pressão, como os sistemas de osmose inversa, o aumento da concentração de sais pode levar à supersaturação e, portanto, à incrustação devido ao efeito da pressão.

Evaporação

• Nas torres de arrefecimento e nos circuitos fechados, a evaporação aumenta o teor de sal na água, o que favorece a supersaturação.

Efeitos do escalonamento

O escalonamento tem um sério impacto no funcionamento e na eficiência dos sistemas:

Transferência de calor

• Os depósitos nos permutadores de calor e nas caldeiras actuam como isolantes, o que prejudica a transferência de calor e aumenta o consumo de energia.

Hidráulica

• A redução de escala reduz a secção transversal de tubos e condutas, o que aumenta a perda de pressão e reduz a capacidade de fluxo.

Danos nos sistemas

• Os depósitos duros podem promover a corrosão através da criação de células de concentração localizadas.
• A incrustação pode entupir e danificar irreversivelmente as membranas dos sistemas de osmose inversa.

Esforço e custos de manutenção

• A limpeza e a descalcificação regulares conduzem a um aumento dos custos de funcionamento e a períodos de inatividade mais longos.

Deteção e monitorização da descamação

1. Inspeção visual:

   • Deteção de depósitos em tubagens ou permutadores de calor por inspeção visual.

2. Análise da química da água:

   • Determinação da dureza (concentração de cálcio e magnésio) e de outros iões relevantes para a incrustação (por exemplo, sulfatos, silicatos).
   • Medição do valor do pH e da alcalinidade.

3. Índices para avaliação de escalas:

   • Índice de saturação de Langelier (LSI):
     • Indica se a água tem tendência para formar incrustações.
     • Os valores positivos indicam uma tendência de aumento de escala.
   • Índice de Estabilidade Ryznar (RSI):
     • Avalia a estabilidade do carbonato de cálcio na água.

4. Controlo em linha:

   • Utilização de medidores de condutividade, turbidez ou sensores de iões para monitorização em tempo real.

Prevenção e controlo da descamação

1. tratamento de água

Amaciamento

Uma das medidas mais básicas para evitar a incrustação é a remoção dos formadores de dureza (iões de cálcio e magnésio) da água.

• Processo de troca iónica:

  • Os formadores de dureza são removidos por resinas de permuta iónica e trocados por iões de sódio.
  • Vantagem: Redução eficaz dos iões de cálcio e de magnésio que provocam a descamação.
  • Área de aplicação: Sistemas de água de arrefecimento, sistemas de caldeiras e circuitos de água de processo.

• Processo de cal sodada:

  • Adição de leite de cal (Ca(OH)₂) e bicarbonato de sódio (NaHCO₃) para precipitar os carbonatos de cálcio e magnésio.
  • Vantagem: Particularmente adequado para grandes volumes de água, como os encontrados no tratamento de águas fluviais.

Processo de membrana

Os processos de membrana, como a nanofiltração (NF) e a osmose inversa (RO), são tecnologias altamente eficientes para a remoção de sais causadores de incrustações.

• • Nanofiltração (NF):

    • Remoção de iões divalentes, como o cálcio e o magnésio, que são as principais causas da descamação.
    • Aplicação típica: Pré-tratamento de água de processo para circuitos de arrefecimento ou de caldeiras.

  • Osmose inversa (RO):

    • Remove quase todos os sais dissolvidos, incluindo compostos pouco solúveis como o sulfato de cálcio (CaSO₄).
    • Desafio: As membranas são particularmente susceptíveis à incrustação e requerem a utilização de anti-incrustantes como o ALMA AQUA Mem.