A água de processo refere-se à água utilizada industrialmente em vários processos, tais como produção, arrefecimento, limpeza ou transporte. Ao contrário da água potável ou das águas residuais, a água de processo é especialmente adaptada aos requisitos da respectiva aplicação. A sua qualidade influencia diretamente a eficiência e a relação custo-eficácia dos processos industriais, bem como a vida útil dos sistemas.
Índice
Definição e propriedades
O que é a água de processo?
A água de processo é a água que é especificamente tratada e utilizada para aplicações industriais ou técnicas. É obtida a partir de várias fontes, como a água potável, a água dos rios, as águas subterrâneas ou as águas residuais tratadas. Dependendo da aplicação, a água de processo pode ter diferentes propriedades físicas, químicas e biológicas.
Requisitos típicos
Os requisitos específicos para a água de processo variam consoante a indústria e a aplicação:
- Clareza e pureza:
- Sem sólidos em suspensão, partículas ou impurezas orgânicas.
- Grau de dureza:
- Teor adaptado de cálcio e magnésio para evitar a formação de inc rustações (depósitos de calcário).
- Teor de iões:
- Minimização dos sais dissolvidos, especialmente para aplicações sensíveis, como geradores de vapor.
- Estabilidade biológica:
- Sem contaminação microbiológica suscetível de provocar bioincrustação.
Áreas de aplicação para água de processo
A água de processo é um componente indispensável de numerosas aplicações industriais. É especialmente tratada para cumprir os requisitos do respetivo processo, de modo a evitar depósitos, corrosão, contaminação e falhas no processo. Os seguintes domínios de utilização ilustram a variedade de aplicações e os diferentes requisitos de qualidade da água.
1. água de arrefecimento
Aplicação
A água de arrefecimento é utilizada para dissipar o calor em processos industriais e desempenha um papel central em torres de arrefecimento, permutadores de calor e circuitos fechados. Garante que as máquinas e os sistemas não sobreaquecem e que podem funcionar com uma eficiência óptima.
Requisitos
- Baixo teor de sólidos e de sal:
- Os sólidos podem depositar-se e provocar incrustações (depósitos de calcário), enquanto os sais dissolvidos favorecem a corrosão.
- Substâncias como os iões de cálcio e magnésio, que ocorrem na água dura, são particularmente problemáticas.
2. água de limpeza
Aplicação
A água de limpeza é utilizada em numerosas indústrias, incluindo a indústria alimentar e de bebidas, a produção automóvel e o fabrico de produtos electrónicos. É utilizada para remover as impurezas das instalações de produção, produtos e peças de trabalho, sendo que a qualidade da água desempenha um papel fundamental na determinação da eficiência e do sucesso do processo de limpeza.
Requisitos
- Isento de resíduos orgânicos:
- Os compostos orgânicos podem contaminar as superfícies e afetar a eficácia da limpeza.
- Isento de sais e partículas sólidas:
- Os sais dissolvidos podem provocar manchas, especialmente em materiais sensíveis como o vidro ou componentes electrónicos.
- As partículas em suspensão podem aumentar o atrito mecânico e danificar superfícies sensíveis.
- Utilização de água desmineralizada:
- A água totalmente desmineralizada (água desmineralizada) é necessária para aplicações sensíveis, como a limpeza de componentes de semicondutores ou sistemas farmacêuticos.
- A água desionizada evita os resíduos que poderiam ser causados pela evaporação da água que contém minerais.
3. água de produção
Aplicação
A água de produção é utilizada diretamente em reacções químicas, processos de fabrico e na produção de produtos semi-acabados. É utilizada como meio de reação, diluição, transferência de calor ou como componente do produto final.
Requisitos
- Composição quimicamente estável:
- As flutuações na composição da água podem perturbar as reacções químicas e prejudicar a qualidade do produto final.
- As substâncias dissolvidas, tais como sais, metais ou compostos orgânicos, devem ser reduzidas ao mínimo para evitar reacções secundárias.
- Tratamento de água especialmente adaptado:
- Na indústria química: Remoção de impurezas que possam inibir a atividade do catalisador.
- No processamento de metais: controlo da dureza da água para garantir condições de processo óptimas.
4. gerador de vapor e água da caldeira
Utilização
Em centrais eléctricas, indústrias de processamento e outras aplicações que requerem a produção de vapor, a água de processamento é utilizada como água de caldeira. O vapor acciona turbinas, transfere calor ou é utilizado em processos químicos.
Requisitos
- Teor de sal extremamente baixo:
- Os sais dissolvidos provocam incrustações nas caldeiras e depósitos nas turbinas a vapor, o que reduz a eficiência e minimiza a vida útil dos sistemas.
- Os cloretos, sulfatos e carbonatos podem provocar corrosão.
- Proteção contra a corrosão:
- O oxigénio, o dióxido de carbono e os iões agressivos devem ser removidos para minimizar a corrosão.
- É necessária a desgaseificação (térmica ou química) e a utilização de aglutinantes de oxigénio, como o sulfito de sódio ou a hidrazina.
- Utilização de água desmineralizada ou de água ultrapura:
- A água da caldeira tem frequentemente de ser completamente desmineralizada, especialmente em caldeiras de vapor de alta pressão.
- A água ultrapura é utilizada para a produção de vapor em centrais nucleares ou instalações de produção farmacêutica.
Processos de tratamento no tratamento de águas de processo
1. sistemas de PC para águas fluviais e reciclagem de água
As instalações CP (instalações químico-físicas) são instalações de precipitação e floculação especialmente desenvolvidas para a eliminação de impurezas como metais pesados, AOX, hidrocarbonetos ou sólidos em suspensão. São particularmente flexíveis e são ideais para o tratamento de águas fluviais e para aplicações de reciclagem de água.
- Utilização no tratamento de águas fluviais:
- Remoção de metais como o ferro, o manganês ou metais pesados.
- Separação de substâncias orgânicas e de sólidos por precipitação e floculação.
- Utilização de reagentes químicos para o ajuste do pH e a precipitação.
- Utilização para reciclagem de água:
- Tratamento de águas de processo altamente contaminadas em processos descontínuos ou contínuos.
- Combinação com sistemas de flotação ou estágios de sedimentação para separação de sólidos.
- Adaptação a propriedades específicas de águas residuais através de extensões modulares.
Vantagens:
- Elevada flexibilidade e escalabilidade.
- Adaptação a qualidades de entrada variáveis.
- Baixos custos de funcionamento com eficiência constante.
Foto: O nosso sistema CP ALMA CHEM MCW para a precipitação e floculação de metais pesados, AOX, hidrocarbonetos e cianetos
2. biofiltração para reciclagem de água
A biofiltração é um processo que utiliza a atividade microbiológica para remover resíduos orgânicos. A biofiltração é uma solução eficiente e económica, especialmente para aplicações de reciclagem de água com baixas cargas residuais.
- Funcionalidade:
- Os microrganismos presentes nos materiais filtrantes (por exemplo, areia, carvão ativado) decompõem as substâncias orgânicas.
- O fornecimento de oxigénio optimiza o processo de decomposição.
- Utilização para reciclagem de água:
- Remoção de resíduos orgânicos de fluxos de águas residuais, por exemplo, na indústria alimentar (águas residuais de lacticínios, condensados de vapor).
- Redução da bioincrustação em sistemas de membranas a jusante (por exemplo, osmose inversa).
Vantagens:
- Processo sustentável através de reacções biológicas.
- Baixos custos de funcionamento com operação contínua.
- Melhoria da qualidade da água para as fases seguintes do tratamento.
Foto: O nosso sistema de biofiltração ALMA BioFil Compact para remover a contaminação orgânica residual a montante dos sistemas de osmose inversa
3. osmose inversa (RO)
A osmose inversa é um processo de membrana pressurizada que remove eficazmente os sais dissolvidos, os compostos orgânicos e outras substâncias dissolvidas. É um dos processos mais frequentemente utilizados no tratamento de águas de processo.
Utilização no tratamento de águas fluviais:
- Remoção de sais, metais pesados e sólidos em suspensão.
- O pré-tratamento utilizando sistemas de PC, filtração ou biofiltração faz frequentemente sentido do ponto de vista económico.
Utilização na reciclagem de água:
- Recuperação e tratamento de fluxos de águas residuais para reutilização.
- Eliminação de resíduos orgânicos, sais e vestígios de substâncias.
Utilizar com água desmineralizada:
- Produção de água praticamente sem sal.
- Combinação com sistemas de permutadores de iões para obter maior pureza.
Utilizar com água ultrapura:
- Sistemas de osmose inversa de várias fases para reduzir ao mínimo os sais, as substâncias orgânicas e as partículas.
Vantagens:
- Retenção muito elevada de substâncias dissolvidas (até 99%).
- Adequado para diferentes qualidades de água.
- Conceção modular para necessidades específicas.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa ALMA OSMO para a produção de água desmineralizada e para aplicações de reciclagem de água
4. permuta iónica
A permuta iónica é um processo de remoção de iões da água através da troca de catiões e aniões utilizando resinas. É particularmente eficaz na produção de água desmineralizada e de água ultrapura.
Funcionalidade:
- Troca de catiões: troca de iões positivos (por exemplo, cálcio, magnésio) por iões de hidrogénio (H⁺).
- Permuta aniónica: troca de iões negativos (por exemplo, cloreto, sulfato) por iões hidróxido (OH-).
- Permutadores de iões selectivos: removem iões específicos, como os metais pesados.
Utilização no tratamento de águas fluviais:
- Eliminação de formadores de dureza e de metais pesados.
- Pós-tratamento após o sistema de osmose inversa para obter águas de melhor qualidade.
Utilização na reciclagem de água:
- Remoção de iões interferentes de águas residuais tratadas.
- Apoio à gestão de ciclos em processos sensíveis.
Utilizar com água desmineralizada:
- Produção de água desmineralizada através da combinação de permutadores de catiões e aniões.
- Utilização em processos térmicos, como geradores de vapor.
Utilizar com água ultrapura:
- Resinas de elevada pureza para a remoção de substâncias vestigiais.
- Processos combinados com osmose inversa para aplicações ultrapuras.
Vantagens:
- Pureza da água muito elevada.
- Remoção eficaz de iões específicos.
- Longa vida útil das resinas com uma regeneração correta.
Foto: O nosso sistema de permutador de iões ALMA ION com filtro de carvão ativado ALMA FIL AK a montante
Requisitos para a água de processo em várias indústrias
Os requisitos para a água de processo dependem em grande medida das circunstâncias específicas da respectiva indústria. Cada indústria tem as suas próprias normas e objectivos relacionados com a qualidade, pureza e disponibilidade da água. Os exemplos seguintes ilustram os principais requisitos e desafios em várias indústrias.
1. indústria química
Requisitos:
- Elevada pureza química:
- As impurezas, tais como sais dissolvidos, metais ou substâncias orgânicas, podem perturbar as reacções químicas e prejudicar a qualidade do produto.
- Composição exacta:
- A água do processo deve ter uma qualidade constante, uma vez que as flutuações podem afetar a eficácia dos catalisadores ou a estabilidade dos produtos finais.
- Proteção contra a corrosão:
- A água para reactores e permutadores de calor deve ser quimicamente estabilizada para evitar a corrosão.
Aplicações típicas:
- Produção de produtos químicos de base, polímeros, solventes.
- Utilização de água desmineralizada (água desmineralizada) nos reactores.
- Água de arrefecimento para o permutador de calor e controlo da reação.
2. indústria alimentar e de bebidas
Requisitos:
- Higiene e segurança microbiológica:
- A água de processo deve estar isenta de microrganismos, biofilmes e resíduos orgânicos para evitar a contaminação dos produtos.
- Neutralidade do sabor:
- A água não deve conter sabores estranhos ou substâncias dissolvidas que afectem o sabor do produto final.
- Requisitos regulamentares:
- Conformidade com normas rigorosas, como o Regulamento (CE) n.º 852/2004 relativo à higiene dos géneros alimentícios.
Aplicações típicas:
- Limpeza de sistemas, garrafas e contentores com água desmineralizada.
- Produção de bebidas, tais como refrigerantes, cerveja e água.
- Produção de vapor para pasteurização ou esterilização.
3. indústria farmacêutica
Requisitos:
- A mais alta pureza:
- A água de processo para a produção farmacêutica tem de estar praticamente isenta de iões, partículas e microorganismos. As qualidades da água, tais como a água ultrapura (por exemplo, água purificada USP, WFI - água para injeção), são aqui padrão.
- Esterilidade:
- Requisitos especiais de esterilidade e segurança microbiológica para processos como a produção de injecções ou a esterilização.
- Qualidade constante da água:
- As flutuações na qualidade da água podem afetar a estabilidade química dos ingredientes activos.
Aplicações típicas:
- Água ultrapura para a produção de produtos farmacêuticos e vacinas.
- Vapor para esterilização e limpeza.
- Água para limpeza e enxaguamento de recipientes e instrumentos.
4. indústria da energia e das centrais eléctricas
Requisitos:
- Água dessalinizada:
- A água para caldeiras e turbinas a vapor deve ter uma condutividade e um teor de sal extremamente baixos para evitar a corrosão e a incrustação.
- Desgaseificação:
- O oxigénio e o dióxido de carbono devem ser removidos para evitar a corrosão em sistemas de alta pressão.
- Elevada estabilidade térmica:
- A água deve manter-se quimicamente estável a temperaturas elevadas.
Aplicações típicas:
- Água desmineralizada para caldeiras e turbinas a vapor.
- Água de arrefecimento para centrais térmicas.
- Água para retorno de condensado e tratamento de água de alimentação.
5ª indústria automóvel
Requisitos:
- Água sem dureza:
- A água de processo para linhas de pintura e processos de lavagem deve estar isenta de agentes endurecedores para evitar riscos.
- Proteção contra a corrosão:
- A água de arrefecimento nas instalações de produção e nas instalações de ensaio deve ser estabilizada contra a corrosão.
- Sustentabilidade:
- A reciclagem da água está a tornar-se cada vez mais importante para cumprir os regulamentos ambientais e os objectivos de sustentabilidade.
Aplicações típicas:
- Água desionizada para sistemas de pintura e tratamento de superfícies.
- Água de arrefecimento para máquinas e bancos de ensaio.
- Reciclagem de água a partir de águas residuais de processos.
6. Indústria de semicondutores e eletrónica
Requisitos:
- Água ultrapura (UPW):
- A água deve ser extremamente pura, pois mesmo as mais pequenas impurezas podem prejudicar o funcionamento dos componentes electrónicos.
- Isento de resíduos orgânicos e inorgânicos:
- Evitar partículas, metais ou substâncias orgânicas que possam danificar os condutores ou os componentes.
- Requisitos rigorosos de pureza:
- Conformidade com normas como a ASTM D5127 para água ultrapura.
Aplicações típicas:
- Água ultrapura para limpeza de bolachas e produção de semicondutores.
- Água de arrefecimento para equipamentos de ensaio.
- Água de processo para processos de gravação e revestimento.
7. transformação de metais
Requisitos:
- Controlo da dureza:
- A água deve ter graus de dureza específicos para garantir uma lubrificação e propriedades de arrefecimento óptimas nas máquinas-ferramentas.
- Proteção contra a corrosão:
- Os aditivos na água do processo previnem a corrosão nas peças de trabalho e nas máquinas.
- Água sem partículas:
- Evitar resíduos de partículas que possam prejudicar a qualidade do processamento.
Aplicações típicas:
- Água de arrefecimento e de lubrificação para máquinas-ferramentas.
- Água desionizada para processos electroquímicos, como a galvanoplastia.
- Água para limpeza e enxaguamento de peças de trabalho.
8. indústria do papel
A indústria do papel é um dos sectores com maior consumo de água, uma vez que a água desempenha um papel central em quase todas as etapas de produção. Desde a produção de pasta até ao acabamento da superfície, a qualidade da água do processo é crucial para a qualidade do produto e para a eficiência económica.
Requisitos:
- Isento de sólidos em suspensão e de compostos orgânicos:
- A contaminação pode danificar a estrutura do papel e causar bloqueios nas máquinas.
- Dureza e teor de iões personalizados:
- A água com concentrações adequadas de cálcio e magnésio evita depósitos e corrosão.
- Sustentabilidade através da reciclagem da água:
- Circuitos fechados para reduzir o consumo de água doce e minimizar o volume de águas residuais.
Aplicações típicas:
- Água de processo para sistemas de preparação de pasta e máquinas de papel.
- Água de arrefecimento para as máquinas e sistemas de secagem.
- Água para tratamento de superfícies, como revestimento e coloração de papel.
9. Indústria de tintas e vernizes
A indústria de tintas e revestimentos utiliza água de processo tanto na produção como na limpeza de sistemas. As exigências impostas à água são elevadas, uma vez que as impurezas podem prejudicar as reacções químicas e a qualidade dos produtos.
Requisitos:
- Elevada pureza química:
- Evitar os iões que afectam a estabilidade dos pigmentos de cor ou dos aglutinantes.
- Água sem partículas:
- Ausência de sólidos em suspensão que possam prejudicar a homogeneidade das misturas.
- Tratamento eficiente das águas residuais:
- Tratamento de águas residuais fortemente contaminadas com elevadas concentrações de substâncias orgânicas, pigmentos e solventes.
Aplicações típicas:
- Produção de dispersões de cor, aglutinantes e misturas de solventes.
- Água para processos de limpeza em sistemas de mistura e enchimento.
- Vapor e água de arrefecimento para os processos de produção.
10. reciclagem de plástico
Na reciclagem de plásticos, a água é utilizada intensivamente para a limpeza, seleção e processamento dos resíduos de plástico. A qualidade da água do processo é crucial para remover eficazmente os resíduos de sujidade, colas e aditivos.
Requisitos:
- Remoção eficiente de partículas:
- A água deve ser capaz de aglutinar e remover substâncias estranhas, como fibras de papel, resíduos de cola ou impurezas orgânicas.
- Circulação com consumo mínimo de água doce:
- Reutilização da água tratada para reduzir os custos de funcionamento e o impacto ambiental.
- Tecnologias de processamento robustas:
- Os sistemas devem ser resistentes a cargas elevadas de sólidos e gorduras.
Aplicações típicas:
- Processos de lavagem de flocos de plástico (por exemplo, PET, HDPE).
- Água de arrefecimento para extrusoras e granuladores.
- Água para processos de separação como a flotação, em que os tipos de plástico são separados por diferenças de densidade.
Conclusão
A água de processo é um componente indispensável de muitos processos industriais e o seu tratamento coloca as mais elevadas exigências em termos de tecnologia e especialização. Desde o tratamento de águas fluviais e a reciclagem de água até à produção de água desmineralizada e ultrapura, são essenciais tecnologias avançadas, como a osmose inversa, a permuta iónica, os sistemas CP e a biofiltração, para cumprir as normas de qualidade exigidas. O tratamento personalizado da água de processo não só garante a conformidade com as especificações ambientais e de qualidade, mas também a eficiência e a longevidade das instalações industriais.
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