Introdução
A geração de vapor e o aquecimento de fluidos são processos centrais na indústria moderna.
Em praticamente todos os segmentos produtivos, caldeiras, aquecedores e circuitos de fluido térmico operam de forma contínua, transferindo energia para secagem, cozimento, reações químicas, esterilização e centenas de outras aplicações.
A eficiência e a longevidade desses sistemas, no entanto, dependem diretamente da qualidade dos fluidos que circulam em seu interior, é nesse ponto que a dosagem precisa de produtos químicos se torna um fator crítico de operação.
O Mercado de Caldeiras, Aquecedores e Fluidos Térmicos
O mercado de caldeiras, aquecedores e fluidos térmicos abrange praticamente todos os setores da indústria de processo.
Caldeiras (geradores de vapor) têm presença transversal na indústria de processo. Da pasteurização, cozimento e esterilização nas indústrias alimentícia e farmacêutica ao cozimento de polpa e secagem em fábricas de celulose e papel, passando pelo aquecimento de processos em refinarias, petroquímicas, siderurgia e pelo acabamento no setor têxtil, o vapor é o vetor térmico mais utilizado na produção industrial.
Os aquecedores de fluido térmico, por sua vez, atendem processos que exigem temperaturas acima de 200 [°C] sem pressão elevada, como borracha e plásticos, madeira, química fina e tratamento de superfícies, onde o fluido circula em circuito fechado e pode atingir até 400 [°C].
Em qualquer um desses contextos, a água de alimentação ou o fluido de trabalho precisa ser controlado quimicamente para que o equipamento funcione com segurança, eficiência e dentro do prazo de vida útil projetado.
Quais São os Processos Envolvidos
O funcionamento de uma caldeira a vapor envolve, basicamente, quatro grandes sistemas interligados: o sistema de alimentação de água (make-up + condensado retornado), o sistema de geração de vapor (corpo da caldeira e tubos), o sistema de distribuição (vapor superaquecido ou saturado na rede de processo) e o sistema de purga (controle de sólidos dissolvidos no interior da caldeira).
A qualidade da água percorre todos esses estágios: ela entra pelo sistema de alimentação, passa pelo desaerador (onde o oxigênio dissolvido é removido mecanicamente), recebe adição de produtos químicos para tratamento, é transformada em vapor no corpo da caldeira e, após uso no processo, retorna como condensado para reiniciar o ciclo.
Em sistemas de fluido térmico, o circuito é fechado e sem mudança de fase, mas o controle de acidez, oxidação e degradação do fluido exige monitoramento contínuo.
Nos aquecedores de fluido térmico, a dosagem de inibidores de corrosão e de antioxidantes protege tanto o fluido quanto as superfícies de troca de calor, prolongando o intervalo entre trocas de fluido e reduzindo os custos operacionais do sistema.
Bombear Produtos Químicos para Tratar Água da Caldeira
O Problema: Incrustação e Corrosão
A água que alimenta uma caldeira industrial raramente está em condições ideais de uso direto. Mesmo após tratamento prévio por abrandamento, osmose reversa ou desmineralização, ela ainda carrega oxigênio dissolvido, apresenta variações de pH e pode conter traços de dureza e silicato.
Sem o tratamento químico contínuo correto, dois fenômenos comprometem irremediavelmente a integridade da caldeira: a incrustação e a corrosão.
A incrustação ocorre quando sais de cálcio e magnésio, carbonatos e sulfatos, precipitam nas superfícies quentes dos tubos, formando uma camada sólida de baixa condutividade térmica.
Do ponto de vista energético, o impacto é direto: uma incrustação de apenas 1 [mm] de espessura pode aumentar o consumo de combustível em até 7%. Com 3 [mm], o superaquecimento local dos tubos pode levar à falha mecânica por ruptura, com consequências graves para a planta.
A corrosão, por sua vez, é favorecida pela presença de oxigênio dissolvido (O2) e pelo pH fora da faixa alcalina ideal (entre 10,5 e 11,5 para caldeiras de média pressão).
O ataque eletroquímico corrói progressivamente as paredes internas dos tubos, coletoras e do tambor, reduzindo a espessura de parede e gerando risco de falha catastrófica sob pressão.
Os Produtos Químicos e a Necessidade de Dosagem Precisa
O controle desses problemas é feito pela dosagem contínua de produtos químicos específicos, tais como:
- sequestrantes de oxigênio (como sulfito de sódio, DEHA ou hidrazina), que removem quimicamente o O2 residual que escapa do desaerador, impedindo a corrosão eletroquímica nos tubos;
- anti-incrustantes e dispersantes (polifosfatos, fosfonatos, poliacrilatos), que mantêm os sais de cálcio e magnésio em suspensão, evitando sua precipitação nas superfícies quentes; e
- controladores de pH e alcalinizantes (hidróxido de sódio, aminas neutralizantes), que mantêm o pH da água de caldeira na faixa alcalina protetora, inibindo a corrosão tanto nas superfícies internas quanto na rede de condensado.
O ponto crítico dessa operação está na precisão e na continuidade da dosagem.
A adição insuficiente de sequestrante deixa oxigênio livre para atacar os tubos, por outro lado, a dosagem excessiva eleva os sólidos dissolvidos e provoca arraste de produtos químicos para o vapor, contaminando o processo.
Para anti-incrustantes, o subdimensionamento resulta em incrustação e o excessivo pode gerar lama nos tubos.
Por esse motivo, bombas comuns não são adequadas: o processo exige bombas dosadoras com capacidade precisa, ajustável e estável ao longo do tempo.
A seleção correta do modelo, no entanto, depende do ponto de injeção no circuito, e, consequentemente, da pressão de operação envolvida.
Dois Cenários de Dosagem: Dois Grupos de Bombas OMEL
O tratamento de água de caldeiras ocorre em dois pontos distintos do circuito, com condições de pressão bastante diferentes. Cada cenário exige uma família de bombas dosadoras adequada. A OMEL oferece soluções para ambos.
Cenário 1: Pré-tratamento da Água (Pressão Média-Baixa) – Bomba DMP
O primeiro ponto de dosagem ocorre no sistema de pré-tratamento da água ou em linhas pressurizadas de caldeiras de baixa pressão, contexto típico das caldeiras flamotubulares, que trabalham, na maioria dos casos, com pressões entre 10 à 25 [bar].
Nesse ponto, que pode incluir o tanque de make-up, o deaerador ou a linha de alimentação de baixa pressão, os produtos químicos são adicionados para corrigir a qualidade da água em condições de pressão média-baixa.
Anti-incrustantes, dispersantes e controladores de pH são tipicamente dosados nessa etapa, onde o sistema ainda opera em pressões compatíveis com a linha de serviço de utilidades.
Para esse cenário, a Bomba Dosadora de Pistão DMP da OMEL é a solução indicada. Desenvolvida a partir da consagrada linha NSP, a DMP é uma bomba de pistão de construção monobloco, com modulação de até 6 cabeçotes a partir de uma única unidade de acionamento.
Cada cabeçote possui seu próprio excêntrico, permitindo dosagem independente e ajuste de 10 a 100% da capacidade com a bomba em operação, por rosca micrométrica ou, opcionalmente, atuadores pneumáticos ou elétricos.
Parâmetros operacionais da DMP:
Capacidade por cabeçote: de 2,8 [L/h] até 1.042,5 [L/h] (conforme diâmetro do pistão)
Pressão máxima: até 328 [kgf/cm²]
Temperatura do fluido: até 80 [°C]
Modulação: até 6 cabeçotes por unidade de acionamento
Motores: 0,25; 0,50 e 0,75 [HP], 220/380 [V]/3F, IV polos, 60 [Hz]
A versatilidade de materiais das cabeças, inox 304, inox 316, Alloy 20, Hastelloy B e C, além de versões plásticas em PVC, PEAD, PP e PTFE, permite selecionar a configuração adequada ao produto químico a ser dosado.
A configuração multi-cabeçotes é especialmente vantajosa quando há múltiplos pontos de injeção ou múltiplos produtos a dosar, pois centraliza o acionamento em uma única unidade.
Cenário 2: Injeção na Linha de Alta Pressão – Bombas Serie NSP
O segundo ponto de dosagem é a injeção direta na linha de alta pressão da caldeira, após a bomba de alimentação, em um sistema já pressurizado.
Esse cenário é característico das caldeiras aquatubulares (water-tube), nas quais a água circula pelo interior dos tubos enquanto os gases quentes passam externamente.
Por sua construção, as caldeiras aquatubulares operam em pressões muito superiores às caldeiras flamotubulares (fire-tube), podendo superar 100 [bar] em aplicações industriais de média pressão e atingir centenas de bar em plantas de geração de energia. Termoelétricas podem operar com caldeiras com pressões da ordem de 200 [bar].
Nesse regime, a dosagem de sequestrantes de oxigênio e inibidores de corrosão precisa ser feita contra a pressão do próprio sistema, exigindo bombas dosadoras projetadas especificamente para esse nível de operação.
Para esse cenário, a OMEL oferece as bombas dosadoras das linhas NSP/P (pistão) e NSP (diafragma), ambas em conformidade com a norma API-675.
Essas séries foram desenvolvidas para serviços de alta precisão em processos críticos, com dosagem linear de 10 a 100% da capacidade e erro máximo de 1%.
O diafragma hidraulicamente balanceado da linha NSP isola completamente o produto bombeado da parte mecânica da bomba, eliminando o risco de contaminação e garantindo estanqueidade mesmo em fluidos corrosivos, tóxicos ou de alta temperatura.
Parâmetros operacionais da NSP/M-P:
- Capacidade por cabeça: 0,26 a 13 [L/h]
- Pressão máxima: até 200 [bar]
- Temperatura do fluido: -40 [°C] a +400 [°C]
- Precisão: erro máximo de 1% na dosagem
Parâmetros operacionais da NSP/P:
- Capacidade por cabeça: até 33.600 l/h (por cabeça)
- Pressão máxima: até 350 kgf/cm2
- Temperatura do fluido: -40 [°C] a +400 [°C]
- Precisão: erro máximo de 1% na dosagem
Parâmetros operacionais da NSP:
- Capacidade por cabeçote: até 5.500 [L/h]
- Pressão máxima: até 340 [bar]
- Temperatura do fluido: -40 [°C] a +400 [°C]
- Precisão: erro máximo de 1% na dosagem
- Opção: diafragma triplo (patente OMEL) para maior segurança operacional
Os materiais das cabeças cobrem a ampla variação química dos produtos utilizados em tratamento de caldeiras: AISI 304, AISI 316, AISI 316L, Hastelloy B, Hastelloy C, Alloy-20, além de PVC, PTFE e polipropileno.
A versão com diafragma triplo da NSP, patenteada pela OMEL, é indicada quando se exige máxima proteção: três diafragmas dispostos em série criam uma barreira que permite detectar qualquer ruptura via vacuômetro (com possibilidade de alarme ou integração com CLP) antes que o produto contamine o sistema mecânico da bomba.
Conclusão
A qualidade da água em sistemas de caldeiras, aquecedores e fluidos térmicos não é um detalhe operacional: é um fator determinante de eficiência energética, integridade dos equipamentos e continuidade do processo.
O tratamento químico correto exige dosagem precisa em dois pontos distintos do circuito, com condições de pressão que variam significativamente. Para o pré-tratamento em pressão média-baixa, a Bomba Dosadora DMP da OMEL oferece capacidade, robustez e versatilidade de configuração.
Para a injeção direta na linha pressurizada da caldeira, as linhas NSP/P e NSP entregam a precisão e a resistência à alta pressão que essa etapa exige, em conformidade com a norma API-675.
Selecionar a bomba correta para cada ponto do processo é o primeiro passo para garantir a proteção da caldeira e a continuidade da operação.
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