Gases como O₂ e CO₂ não são removidos no pré-tratamento. São eles que destroem as caldeiras.
O oxigênio é o principal agente de corrosão em sistemas de geração de vapor, e mesmo em concentrações da ordem de ppb já se mostra danoso. A velocidade da corrosão aumenta com o teor de oxigênio e aumenta significativamente com a temperatura. A perda de metal e as falhas ocorrerão rapidamente se não forem controladas.
O CO₂, na caldeira, sai com o vapor, combina-se com o condensado e forma H₂CO₃. Como a água é ultrapura, o pH sofre forte diminuição, causando corrosão nas linhas de vapor e condensado. Em plantas com longos sistemas de retorno de condensado, esse mecanismo responde por parte significativa dos custos de manutenção.
A presença simultânea de O₂ e CO₂ tem ação sinergética: a corrosão total será maior que a soma de cada um individualmente. Se a remoção desses gases não for feita adequadamente, o resultado aparece em falhas em solda, pitting em tubulações e paradas não planejadas.
Desaeração Mecânica
A desaeração mecânica se baseia na lei de Henry:
que estabelece que a concentração C de um gás no líquido é proporcional à sua pressão parcial P. A constante kH depende do gás, do líquido e da temperatura.
Para a maioria dos gases dissolvidos em água (O₂, CO₂ e N₂), o aumento de temperatura reduz kH, tornando o gás menos solúvel. Na prática: temperatura mais alta acelera a corrosão, mas o efeito da redução da concentração é mais forte, resultando em menor taxa de corrosão no conjunto.
Para facilitar a remoção dos gases, o desaerador aumenta a área superficial dividindo o corpo de água em gotículas ou películas, que aquecem mais rapidamente e permitem que o gás escape com facilidade. É também injetado vapor seco, que além de aumentar a temperatura, favorece o deslocamento do equilíbrio químico para a remoção dos gases.
Apenas gases dissolvidos podem ser removidos por desaeração mecânica. Gases ionizados como NH₄⁺, HCO₃⁻ e CO₃²⁻ não serão removidos. Os gases removidos do corpo de água precisam ser fisicamente retirados do sistema por meio de um fluxo constante de vapor para a atmosfera (vent).
Na prática industrial, os desaeradores operam tipicamente entre 102°C e 110°C (pressão levemente acima da atmosférica), reduzindo o teor de O₂ dissolvido para valores inferiores a 7 µg/L (7 ppb), conforme recomendação da ASME para caldeiras de média e alta pressão.
Desaeração Química
Como o oxigênio é bastante ativo, a desaeração mecânica é frequentemente seguida por desaeração química, feita por agentes redutores — os sequestrantes de oxigênio, geralmente aminas — que removem o oxigênio residual após a remoção mecânica. Além dessa função, esses sequestrantes podem atuar como agentes passivadores, formando uma película protetiva sobre a superfície metálica.
A escolha do sequestrante deve considerar: pressão da caldeira, adição ou não de sólidos dissolvidos, atemperação, desempenho do desaerador e necessidades de aprovações regulatórias (NSF, KOSHER).
Um ponto crítico: a presença de sequestrante na água não significa necessariamente ausência de oxigênio. A medição é importante e, devido aos baixos níveis esperados, deve ser feita meticulosamente — qualquer contaminação terá grande impacto no resultado.
Em sistemas modernos de alta pureza, às vezes utiliza-se oxigênio controlado deliberadamente para estabilizar a camada passiva e reduzir FAC (Flow Assisted Corrosion), mas esse tema será tratado em outro artigo.
Custo da Inação
A presença de oxigênio dissolvido na água de alimentação, mesmo em concentrações muito baixas, é uma das principais causas de corrosão localizada (pitting) em sistemas de geração de vapor. O ferro gerado se deposita nas paredes de troca térmica, reduzindo sua eficiência e acelerando o desgaste.
Um estudo da TÜV SÜD avaliou 99 instalações industriais com trincas e falhas relacionadas a desaeração e corrosão. O impacto médio foi de USD 1,3 milhão por planta, enquanto o custo preventivo é de apenas cerca de €4 mil por planta. [TÜV SÜD, 2024]
Pela experiência da Kakama Wera, os problemas mais comuns são: vent inadequado, pontos de dosagem em locais incorretos, sistemas de amostragem e medições deficientes e delta T fora do recomendado. A avaliação criteriosa desses e de outros pontos na planta pode trazer grande economia.
Próximos Passos
Na Parte II, serão detalhados os tipos de desaeradores, critérios de seleção e os principais pontos de controle operacional.
Referências
- TÜV SÜD. Deaerators — Risk Management for Boiler and Machinery Engineering. 2024. Disponível em: tuvsud.com.
- ASME. Consensus on Operating Practices for the Control of Feedwater and Boiler Water Chemistry in Industrial and Institutional Boilers.