Entre os principais motivos de danos frequentes em torres de resfriamentos, estão a corrosão e a incrustação. Mas, como realizar o controle da corrosão e incrustação em torres de resfriamento, reduzindo falhas e aumentando a eficiência do equipamento?

A resposta é simples: manutenção e limpeza correta e frequente!

Para que você possa entender mais sobre como realizar esse controle, neste artigo explicaremos de forma simple o que são:

– Corrosão em torres de resfriamento;
– Causas e tipos de corrosão;
– Quais os impactos gerados;
– Incrustação em torres de resfriamento
– Como se forma a incrustação;
– Quais os impactos que a incrustação gera;
– Como realizar o tratamento correto para o controle.

 

O que é a corrosão?

A corrosão em torres de resfriamento é um processo de deterioração dos materiais metálicos que compõem a estrutura da torre. 

Podendo ocorrer por reações químicas ou eletroquímicas, a corrosão resulta na perda de material dos componentes metálicos, comprometendo sua integridade estrutural e sendo responsável pela degradação do equipamento.

Tais reações podem gerar diferentes tipos de danos nas torres de resfriamento, como perda de espessura de tubulações, alteração de propriedade do equipamento, perda de resistência ou eficiência, entre outros.

Mas, afinal, o que é responsável por gerar a corrosão nas torres de resfriamento?

É importante dizer que a corrosão pode ser influenciada por vários fatores, como a composição da água, temperatura, presença de elementos químicos e a ação de microrganismos, além de poder ser apresentar de formas diferentes, algumas mais agressivas e outras mais localizadas.

As principais causas da corrosão

De forma geral, a corrosão é normalmente associada às características apresentadas na água de alimentação do equipamento, a qual, ao entrar em contato com o metal, pode gerar alteração no material.

Entre os principais responsáveis pela corrosão estão os aspectos químicos e biológicos da água.

Abaixo, entenda mais sobre cada um desses tipos:

Corrosão química:
Frequentemente desencadeada por uma combinação de fatores.

A interação destes fatores com os materiais metálicos pode resultar em perdas significativas e comprometer a integridade estrutural da torre.

De forma geral, alguns pontos são tomados como primordiais para evitar a corrosão, como:

– Controle do pH da água, o qual desempenha um papel crucial e seu desequilíbrio pode acelerar a deterioração dos materiais metálicos;

– Evitar a concentração de íons dissolvidos na água, especialmente quando falamos sobre o cloreto, sulfato e bicarbonato, os quais podem desencadear reações corrosivas nos componentes metálicos;

– Atente-se à temperatura da água. Ela influenciará diretamente na velocidade das reações químicas que ocasionam a corrosão.

Corrosão microbiológica:
O processo de corrosão pode ser acelerado pela presença de bactérias, algas e biofilmes na água de alimentação das torres de resfriamento.

Tais microrganismos criam camadas microscópicas, mas que se tornam um ambiente favorável à corrosão e dificultam os processos de tratamento e manutenção. 

Neste ponto, apesar da dificuldade de identificação precoce, estratégias de controle microbiológico, tratamentos químicos e manutenção regular são essenciais para conter o impacto desses organismos na estrutura das torres.

 

Os tipos de corrosão em torres de resfriamento

Além das diferentes causas de corrosão em torres de resfriamento, existem diferentes tipos de corrosão, os quais apresentam características específicas e necessidades diferentes para seu controle.

Entre os principais tipos de corrosão neste equipamento, estão:

Corrosão uniforme: ocorre de forma generalizada na torre de resfriamento, atingindo áreas extensas. Apesar de ser um tipo de corrosão menos agressiva e mais previsível que outros tipos, ao longo do tempo, esse tipo de corrosão compromete a integridade estrutural do equipamento, reduzindo a espessura do material e sua resistência.

Corrosão localizada ou pitting: ocorre em áreas localizadas, mas de forma profunda, se tornando mais agressiva do que a corrosão uniforme. Sendo um tipo de corrosão mais desafiador, ela poderá resultar em danos mais significativos ao equipamento.

Corrosão galvânica: ocorre devido à presença de metais diferentes em um único sistema que, ao entrar em contato direto, geram reações eletroquímicas.

Corrosão por fadiga: ocorre por estresses repetidos ao longo do tempo, como variações térmicas, vibrações ou tensões mecânicas, enfraquecendo o material e levando a falhas estruturais, como rachaduras.

Corrosão microbiológica: ocorre a partir da presença de macro (algas) ou microrganismos (bactérias) vivos e podem estar presentes em uma grande variedade de temperaturas e pH.

Ainda, existem outros tipos de corrosão que podem ocorrer no seu equipamento e que devem ter o mesmo grau de atenção, como: corrosão sob fissura, por tensão fraturante, esfoliação, intergranular, abrasão, entre outras.

 

Os impactos que a corrosão gera na torre de resfriamento

Quando falamos em corrosão nas torres de resfriamento, são diversos os malefícios que podem ser gerados tanto para o equipamento quanto para a indústria, como por exemplo:

– Redução da eficiência operacional dos trocadores;
– Vazamento após redução da vida útil dos feixes;
– Redução da resistência mecânica;
– Aumento da perda de carga da vazão da pressão da bomba de recirculação, o que gera um maior consumo de energia;
– Redução da vida útil dos trocadores de calor;
– Reposição, manutenção e aquisição de equipamentos não previstos;
– Paradas técnicas não previstas ou previamente agendadas;
– Riscos operacionais;
– Redução na garantia da qualidade do produto final.

A corrosão exerce um impacto significativo no desempenho das torres de resfriamento, afetando tanto sua eficiência operacional quanto os custos associados à manutenção e reparos. Sendo que:

Eficiência e desempenho:
A corrosão compromete diretamente a eficiência da torre de resfriamento, reduzindo sua capacidade de resfriamento. 

À medida que os materiais se corroem, a capacidade de transferir calor diminui, resultando em um desempenho inferior na dissipação de calor do processo industrial, levando a uma redução na capacidade de resfriamento da torre. 

Como consequência, a produtividade industrial pode ser impactada, especialmente em setores dependentes de temperaturas controladas.

Custos e manutenção:
Os custos associados à corrosão são significativos.

A necessidade de reparar ou substituir componentes danificados aumenta os gastos operacionais, além de necessitar de uma paralisação das operações para a realização dos reparos ou substituições, fator que acarreta em aumento indireto nos custos com manutenções que não foram previstas e paradas não programadas.

Consequentemente, a gestão eficaz da corrosão é crucial não apenas para manter a eficiência operacional, mas também para reduzir os custos a longo prazo associados à manutenção e reparos das torres de resfriamento industriais, o que inclui a implementação de estratégias de prevenção, como o uso de revestimentos protetores, tratamentos químicos e práticas de manutenção regulares.

O que é incrustação?

A incrustação é o processo de acumulação de minerais e sedimentos presentes na água usada na alimentação da torre de resfriamento.

Quando a água é evaporada durante o processo de resfriamento, os minerais dissolvidos na água são deixados para trás, formando depósitos sólidos nos componentes da torre, os quais são compostos principalmente por minerais como cálcio, magnésio e carbonatos.

Essas incrustações se acumulam nos enchimentos, trocadores de calor e outras superfícies da torre de resfriamento, agindo como isolantes, reduzindo a eficiência na transferência de calor e no desempenho da torre, já que a capacidade de dissipar o calor adequadamente é comprometida.

As principais causas da incrustação

Como citamos acima, as incrustações são formadas pela acumulação de minerais e sedimentos presentes na água das torres de resfriamento, resultando em sérios problemas para o funcionamento eficaz desses sistemas.

Na água usada para a alimentação das torres de resfriamento, há uma variedade de minerais dissolvidos, como cálcio, magnésio e carbonatos, e quando a água é evaporada no processo de resfriamento, esses minerais são deixados para trás, formando depósitos sólidos nos componentes da torre

De forma resumida, a formação de incrustações resulta da precipitação de compostos químicos, tanto orgânicos, provenientes de microrganismos vivos ou mortos, quanto inorgânicos, como carbonatos, sulfatos e compostos de ferro e manganês.

Suas causas podem variar, sendo as mais comuns:

– Reações químicas, como aquelas decorrentes da corrosão, que se depositam na superfície dos tubos;

– Crescimento biológico de microrganismos, favorecido pela presença de substâncias na superfície interna dos tubos e na água, propiciando o desenvolvimento de algas e bactérias.

– Sedimentação, o momento em que substâncias presentes na água se acumulam nas paredes internas dos tubos, formando camadas.

Outros fatores secundários, como temperatura, alterações de pressão, mudanças químicas e variações na vazão, também podem contribuir para que ocorra a incrustação nas torres de resfriamento.

Os impactos que a incrustação gera na torre de resfriamento

Assim como a corrosão, a incrustação pode gerar diversos impactos negativos na torre de resfriamento, especialmente quando relacionados a eficiência na troca de calor e o aumento do consumo de energia.

Eficiência na Troca de Calor:
Os depósitos formados por minerais e sedimentos reduzem a capacidade dos componentes da torre de transferir calor entre a água e o ambiente, de forma que as camadas de incrustações atuam como isolantes, criando uma barreira que dificulta a dissipação eficaz do calor.

Desta forma, a capacidade da torre de resfriamento de remover o excesso de calor do sistema é comprometida, o que torna o processo menos eficiente, resultando em uma temperatura menos controlada para os equipamentos ou processos que dependem desse resfriamento. 

Ainda, a incrustação poderá levar a problemas de superaquecimento e afetar diretamente a produtividade e o desempenho dos processos industriais.

Aumento no Consumo de Energia:
Como a eficiência na transferência de calor é reduzida devido à presença de incrustações, o sistema precisa operar por mais tempo ou com maior potência para manter a mesma temperatura ou nível de resfriamento desejado. 

Para compensar a perda de eficiência, mais energia é necessária para alcançar os mesmos resultados de resfriamento. Fator que resulta em um aumento considerável nos custos operacionais e um consumo de energia elevado.

Ainda, outras consequências e danos podem ser gerados nas torres de resfriamento por meio da incrustação, como:
– Diminuição das taxas de troca de calor nos trocadores;
– Obstrução e até destruição das colmeias;
– Obstrução de tubulações e acessórios;
– Restrição da área de fluxo e limitação da vazão;
– Entupimento de bicos e dispositivos distribuidores de água nas torres de resfriamento;
– Aumento dos processos corrosivos que ocorrem sob os depósitos.

Como realizar o tratamento correto para o controle da corrosão e incrustação?

Quando o assunto é o controle, tanto da corrosão quanto da incrustação, as indústrias devem se atentar ao tratamento correto da água de alimentação da torre de resfriamento, especialmente por meio de tratamento químicos.

Tratamentos químicos e inibidores de corrosão:
Os inibidores de corrosão são produtos químicos adicionados à água para diminuir a taxa de corrosão nos componentes metálicos, os quais formam uma camada protetora sobre as superfícies metálicas, impedindo ou retardando os processos corrosivos.

Além disso, outros tratamentos químicos devem ser utilizados visando controlar o pH da água, eliminar depósitos minerais e biológicos, prevenir a incrustação e reduzir a proliferação de microrganismos. 

Vale ressaltar que, a dosagem e o tipo de produtos químicos usados são ajustados de acordo com as características específicas da água e do sistema de resfriamento de cada indústria.

Tratamentos químicos anti incrustantes:
Produtos químicos são empregados para este fim, visando controlar o acúmulo de minerais e sedimentos que poderiam formar depósitos nos componentes do sistema.

Inibidores específicos são utilizados para interromper a formação e o crescimento das incrustações, inibindo a formação de depósitos sólidos, dispersando os minerais presentes na água ou modificando suas propriedades para que não se fixem nas superfícies.

Além disso, existem compostos que ajudam na remoção de incrustações pré-existentes, permitindo uma manutenção mais eficiente do sistema.

Outro ponto importante a ser considerado para a realização do controle de corrosão e incrustação, são as limpezas, manutenções e monitoramentos frequentes.

O monitoramento constante e a manutenção regular são essenciais para identificar problemas de corrosão e incrustação antes que se tornem graves.

Inspeções periódicas ajudam a identificar sinais iniciais de corrosão, incrustação ou danos nos componentes, o que permite a correção rápida e eficiente dos problemas, evitando danos extensos e interrupções não planejadas no processo produtivo, além de assegurar a eficiência contínua do sistema de resfriamento, garantindo que a troca de calor ocorra de forma otimizada.

Mas como saber qual o tratamento e produto químico correto para as necessidades da sua torre de resfriamento?

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