A desaeração mecânica é a primeira linha de defesa contra o oxigênio. Se ela apresenta mau desempenho, o resultado pode sair muito caro.
Na Parte I desta série, vimos que O₂ e CO₂ dissolvidos são os principais agentes corrosivos em sistemas de geração de vapor e que sua remoção se baseia na Lei de Henry. Nesta parte, apresentamos os tipos de desaeradores disponíveis, os critérios de seleção e os pontos de controle operacional que fazem a diferença na prática.
Tipos de Desaeradores
Existem três configurações de uso mais frequente em sistemas de geração de vapor: Spray, Bandejas e Misto Spray-Bandejas.
Tipo Spray
A água é pulverizada em gotículas finas por bicos de aspersão, aumentando a área de contato com o vapor e facilitando a remoção dos gases dissolvidos.
- Vantagens: design simples, menor custo inicial, manutenção acessível e compacidade.
- Limitações: menor eficiência a concentrações muito baixas de O₂; sensível ao desgaste e entupimento dos bicos.
- Aplicação típica: caldeiras de menor porte e sistemas de menor pressão de operação.
Tipo Bandejas
A água escoa sobre bandejas perfuradas em fina película enquanto o vapor sobe em contracorrente. A grande área superficial e o intenso contato vapor-líquido proporcionam transferência de massa significativamente melhor que a aspersão isolada.
- Vantagens: maior eficiência de remoção de O₂, estabilidade operacional superior e menor sensibilidade a variações de carga.
- Limitações: design mais complexo, maior custo inicial e maior espaço necessário.
- Aplicação típica: caldeiras de média e alta pressão onde a especificação de O₂ abaixo de 7 ppb deve ser atingida de forma consistente.
Tipo Misto Spray-Bandejas
Configuração predominante em plantas industriais com requisitos mais rigorosos de qualidade da água de alimentação. Opera em dois estágios em sequência:
- Estágio de aspersão: pré-aquece a água e remove a maior parcela dos gases dissolvidos (O₂ e CO₂), aproveitando a simplicidade da aspersão para o trabalho mais grosseiro.
- Estágio de bandejas: realiza o polimento final, removendo o O₂ residual para atingir e manter níveis consistentemente abaixo de 7 ppb.
- Vantagens: eficiência muito elevada, melhor desempenho em cargas variáveis.
- Desvantagens: maior complexidade construtiva e custo mais elevado.
- Aplicação típica: usinas termelétricas, caldeiras de alta pressão e sistemas críticos de geração de vapor. É o tipo encontrado com maior frequência em plantas de médio e grande porte.
Independentemente do tipo, o desaerador pode operar em pressão atmosférica ou levemente acima (tipicamente 0,07 a 0,3 bar g, correspondendo a 105–117°C). Desaeradores pressurizados são mais eficientes porque a temperatura de saturação mais alta desloca o equilíbrio de solubilidade de forma mais efetiva, resultando em níveis de O₂ residual menores e mais estáveis.
Critérios de Seleção
A escolha do tipo e do dimensionamento correto do desaerador depende da avaliação conjunta de:
- Pressão de operação da caldeira
- Vazão de água de alimentação e variação de carga
- Temperatura e teor de O₂ da água de entrada
- Especificação de O₂ na saída
- Disponibilidade e qualidade do vapor
- Capacidade e tempo de residência do tanque de estocagem do desaerador
Diagnóstico de Falhas Comuns
- O₂ elevado com temperatura OK: Causa provável — vent restrito ou bicos de aspersão entupidos. Verificação: inspeção visual do vent e fluxo de vapor pela purga.
- O₂ elevado com vent aberto: Causa provável — temperatura de operação abaixo da saturação. Verificação: checar pressão de operação e delta T na entrada.
- Variação errática de O₂: Causa provável — variação de carga sem controle estável de pressão. Verificação: instalar controle de pressão no desaerador.
- O₂ elevado mesmo com sequestrante dosado: Causa provável — erro no sistema de medição ou coleta de amostra. Verificação: revisar sistema de amostragem conforme ASME CRTD-81.
- Ferro elevado no condensado: Causa provável — corrosão no setor de armazenamento do desaerador. Verificação: inspecionar passivação das superfícies internas e programa de tratamento.
Impacto Econômico
O mau funcionamento de um desaerador tipicamente gera custos em quatro frentes: maior consumo de combustível, maior consumo de químicos de tratamento, maior manutenção por corrosão e paradas não programadas.
Um caso público documentado mostra que apenas ajustar a operação do desaerador em uma planta de areias betuminosas resultou em economia de US$ 23,4 milhões por ano, com redução significativa de consumo de água e combustível. [watertechsolutions.com]
Considerações Finais
Um desaerador bem selecionado, operando dentro dos parâmetros corretos, com vent adequado, temperatura estável e sistema de medição confiável, é capaz de manter o O₂ dissolvido abaixo de 7 ppb de forma consistente.
Na maioria das vezes, o problema não está no equipamento — está na operação.
Na Parte III, o tema será os sequestrantes de oxigênio.
Referências
- ASME PTC 12.3. Performance Test Code on Deaerators.
- HEI. Standards for Deaerators.
- NALCO. Water Handbook. 3ª ed.
- Véolia/Syncrude. Case Study — Deaerator Optimization. Disponível em: watertechsolutions.com.