Tudo parece estar perfeito, mas mesmo assim aparecem pitting no economizador e na caldeira. O que ocorreu?
Os sequestrantes de oxigênio foram feitos para completar a ação dos desaeradores e são bons nisso. Porém não são a solução de todos os problemas relacionados ao oxigênio — precisam operar de acordo com suas características e restrições. Se a operação falhar em atender aos requisitos do sequestrante utilizado, o custo é severo.
Além do sequestro do O₂, a maioria dos sequestrantes age como agente passivante, ajudando a criar uma película protetora sobre a superfície metálica. Existem vários produtos disponíveis — sulfito de sódio, DEHA, carbo-hidrazida, hidrazina e eritorbato de sódio, entre outros. Os principais serão tratados individualmente na Parte II.
A escolha do sequestrante deve ser feita com base na pressão da caldeira, tipo de caldeira, teor de oxigênio, exigências ambientais e uso do vapor. Em instalações de maior criticidade, a seleção deve considerar também os produtos de decomposição, a proteção do condensado e a contribuição para a formação e manutenção da camada de magnetita.
Falha do Desaerador — Esgotamento e Limitação Cinética
O primeiro problema a avaliar é a falha operacional do desaerador. Quando ela ocorre, a carga de oxigênio aumenta e dois efeitos acontecem simultaneamente: o esgotamento acelerado do residual de sequestrante e a limitação cinética do processo de reação.
O esgotamento é direto: o consumo de sequestrante é proporcional à quantidade de O₂ que entra no sistema, seguindo a estequiometria da reação.
A limitação cinética é um conceito menos discutido. A velocidade de reação depende de fatores combinados:
- Temperatura da água
- pH do sistema
- Concentração do sequestrante
- Concentração de O₂
Com picos súbitos de O₂, típicos de falhas de desaerador, a cinética da reação não consegue ser rápida o suficiente para sequestrar todo o O₂ antes que ele alcance superfícies metálicas como tubos de aço carbono e economizadores.
A ASME recomenda menos de 7 ppb de O₂ para caldeiras industriais. O sequestrante deve fazer o ajuste fino final — não compensar um desaerador defeituoso. Quando o desaerador opera com falhas, a carga de O₂ pode ultrapassar a capacidade estequiométrica e cinética dos sequestrantes disponíveis, tornando o tratamento químico isolado insuficiente.
Mesmo com dosagem aumentada de sequestrante, o O₂ residual não sequestrado provoca:
- Corrosão localizada (pitting) concentrada em pontos específicos
- Ataque preferencial em zonas de baixo fluxo e nas linhas de retorno de condensado
- Em caldeiras de alta pressão: risco real de falha de tubos
Quando o mau funcionamento do desaerador persiste por semanas ou meses, o sistema de tratamento entra em colapso estrutural. O programa de sequestrantes, dimensionado para trabalhar como polimento de um desaerador eficiente, passa a operar em regime de sobrecarga permanente.
Preparação do Sequestrante
O segundo ponto crítico é a preparação incorreta do produto. Produtos líquidos devem ser dosados puros. Produtos a seco, como o sulfito de sódio, devem ser preparados de forma a minimizar o contato com o ar e nunca misturados com outros produtos.
Na prática, é comum encontrar tanques de solução de sequestrantes preparados há vários dias, frequentemente sem tampa e, mais raramente, com agitação — condições que comprometem a eficácia do produto antes mesmo de ele entrar no sistema.
pH, Ponto de Dosagem e Frequência
O pH é importante: a maioria dos sequestrantes trabalha melhor acima de 8,5, mas a faixa ideal depende do produto utilizado. É essencial verificar o pH da água no ponto de dosagem.
O ponto de dosagem deve proporcionar mistura rápida e adequada, além de tempo de reação suficiente para que ela atinja a completude. Abaixo do desaerador existe um tanque de estocagem cujo tempo de residência deve ser suficiente para que todo o oxigênio reaja com o sequestrante.
O ponto mais indicado é na linha que sai do desaerador e entra no tanque de estocagem. Se não for possível, o segundo melhor ponto é no corpo do desaerador, logo abaixo da linha d'água — alimentando pelas duas extremidades para evitar gradiente de concentração.
A dosagem deve ser contínua e variável conforme a carga do sistema.
Consequências Potenciais
O conjunto desaerador/sequestrante deve operar conforme especificado. Quando há desbalanceamento ou falhas, as sequelas persistem mesmo após o restabelecimento da normalidade:
- Pitting avançado em economizadores e linhas de alimentação, com redução de espessura de parede
- Depósitos de magnetita (Fe₃O₄) e hematita (Fe₂O₃) no interior de tubos de caldeira, atuando como isolante térmico e elevando a temperatura de parede
- Stress corrosion cracking em ligas de cobre (trocadores e condensadores) pela presença combinada de O₂ e amônia
- Contaminação do vapor com produtos da corrosão, comprometendo processos que utilizam vapor como utilidade
O sequestrante de oxigênio não falha por problema inerente ao produto. A limitação fundamental é que ele foi dimensionado para atuar como polimento de um desaerador eficiente, removendo traços residuais de O₂ — não para absorver a carga de um equipamento com mau funcionamento.
Em caldeiras industriais de média (20 a 60 bar) e alta pressão (acima de 60 bar), uma falha não diagnosticada a tempo frequentemente resulta em parada não programada para substituição de tubos, com custo que pode superar facilmente o investimento em diagnóstico preventivo por vários anos.
Se a sua planta apresenta corrosão recorrente, consumo anômalo de sequestrante ou histórico de pitting em economizadores, o diagnóstico começa pelo desaerador.
Próximos Passos
Este é o décimo artigo da série Tratamento de Águas Industriais da Kakama Wera, cobrindo água como transporte de calor, fontes de água, ETA, osmose reversa (I e II), desmineralização (I e II) e desaeração (I e II).
Na Parte II, serão tratados os principais sequestrantes disponíveis, suas características e critérios de seleção.
Referências
- ASME. Consensus on Operating Practices for the Control of Feedwater and Boiler Water Chemistry in Modern Industrial Boilers.