Fundamentos do controle do TDS na água da caldeira

Como o vapor é gerado em uma caldeira, as impurezas na água de alimentação da caldeira que não ferverem com o vapor irão se concentrar na água da caldeira. À medida que os sólidos dissolvidos se tornam cada vez mais concentrados, as bolhas de vapor tendem a tornar-se mais estáveis, cessando de rebentar quando atingem a superfície da água da caldeira.

Há um tempo (dependendo da pressão da caldeira, tamanho e carga de vapor), quando uma parte substancial do espaço de vapor na caldeira é preenchido com bolhas e a espuma é arrastada para o tubo de saída de vapor.

Isto é obviamente indesejável, não só porque o vapor estará excessivamente molhado ao sair da caldeira, mas também porque contém água da caldeira com um alto nível de sólidos dissolvidos e em suspensão. Estes sólidos vão contaminar o válvulas de controlo, permutadores de calor y purgadores.

Enquanto a espuma pode ser causada por altos níveis de sólidos em suspensão, alta alcalinidade ou contaminação por óleos e gorduras, a causa mais comum de transporte (desde que os outros fatores sejam adequadamente controlados) é um alto nível de sólidos totais dissolvidos (TDS). O controle cuidadoso da água da caldeira TDS, juntamente com a atenção a estes fatores, deve garantir que os riscos de formação de espuma e transporte sejam minimizados.

O TDS pode ser expresso em várias unidades diferentes e a tabela seguinte mostra algumas conversões aproximadas do TDS em ppm para outras unidades. Baumé graus e Twaddle graus são escalas alternativas de hidrômetro.

 

Comparação das unidades utilizadas para medir o TDS

Amostragem de água de caldeira 

O nível de TDS na água da caldeira pode ser medido:

• Recolhendo uma amostra e determinando o TDS externo à caldeira, ou por
• Um sensor dentro da caldeira que fornece um sinal para um monitor externo. 

Amostragem para análise externa 

Ao tirar uma amostra de água da caldeira é importante garantir que ela seja representativa. Não é recomendado que a amostra seja retirada dos visores de nível ou das câmaras externas de controle, a água neles contida é condensado quase puro formado pela condensação contínua de vapor no vidro/câmara externa.

Da mesma forma, as amostras recolhidas perto da conexão de entrada de água de alimentação da caldeira podem dar leituras falsas. Hoje, a maioria dos fabricantes de caldeiras instala uma conexão de sopro TDS, e uma amostra representativa geralmente pode ser obtida neste local.

Se a água for simplesmente extraída da caldeira, parte dela será violentamente re-evaporada à medida que a sua pressão for reduzida. Isto não só é potencialmente muito perigoso para o operador, como também a análise subsequente não será boa devido à perda de revaporização na concentração da amostra.

Como é necessária uma amostra fria para análise, um refrigerador de amostras também economizará muito tempo e facilitará a coleta de amostras com mais frequência. Um refrigerador de amostras é um pequeno permutador de calor que usa água corrente fria para arrefecer a amostra de água de purga. 

Método da densidade relativa 

A densidade relativa da água está relacionada com o seu conteúdo em sólidos dissolvidos. Para água natural, água de alimentação e condensado a densidade relativa é tão próxima da da água pura que não pode ser medida satisfatoriamente usando um hidrômetro. Para água de caldeira, entretanto, um hidrômetro pode ser usado para obter uma medida aproximada de sólidos dissolvidos, já que para água de caldeira, cada 0,0001 de aumento na densidade relativa a 15,5°C é aproximadamente igual a 110 ppm.

É necessário um hidrômetro muito sensível que precise de manuseio e uso cuidadoso para se obter uma medição satisfatória do TDS. O procedimento é geralmente o seguinte:

• Filtrar a amostra de água refrigerada da caldeira para remover os sólidos em suspensão, que de outra forma poderiam dar uma leitura falsa.
• Arrefecer a 15,5°C.
• Adicione algumas gotas de um agente molhante para evitar a aderência de bolhas ao hidrômetro.
• Coloque o hidrômetro na amostra e gire suavemente para remover as bolhas.
• Leia a densidade relativa.
• A partir da tabela fornecida com o hidrômetro, leia o TDS ou calcule o TDS em ppm usando a equação abaixo:

O hidrômetro é um instrumento delicado, que pode ser facilmente danificado. Para evitar a obtenção de leituras falsas, deve ser verificado regularmente com água destilada. 

Método de condutividade 

A condutividade elétrica da água também depende do tipo e da quantidade de sólidos dissolvidos contidos. Uma vez que a acidez e a alcalinidade têm um grande efeito na condutividade eléctrica, é necessário neutralizar a amostra de água da caldeira antes de medir a sua condutividade. O procedimento é o seguinte:

• Adicione algumas gotas de solução indicadora de fenolftaleína à amostra resfriada (<25°C).
• Se a amostra for alcalina, obtém-se uma cor púrpura forte.
• Adicionar ácido acético (normalmente 5%) gota a gota para neutralizar a amostra, misturando até que a cor desapareça. 

O TDS em ppm é então aproximadamente como mostrado na seguinte equação:

Alternativamente, pode ser utilizado um medidor de condutividade com compensação de temperatura, alimentado por bateria, como o da figura abaixo, que é adequado para utilização até uma temperatura de 45°C:

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