Água industrial barata é uma conta que a maioria das plantas ainda não fez direito. Em sistemas de resfriamento e caldeiras, a qualidade da água impacta diretamente o custo operacional e a disponibilidade dos equipamentos.
Quando ela não está adequadamente tratada, o custo real aparece no custo de manutenção, nas paradas não planejadas e na perda de eficiência dos processos e sistemas de geração de vapor.
Calor Específico: Por que é importante
O ponto muito importante é o papel da água no manuseio do calor industrial. O calor específico é uma propriedade física que indica a quantidade de energia térmica necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância em uma unidade de temperatura:
- Q = quantidade de calor (em Joules ou calorias)
- m = massa da substância (em kg ou g)
- c = calor específico (em J/(kg·°C) ou cal/(g·°C))
- ΔT = variação de temperatura (em °C ou K)
Quanto maior o calor específico, mais calor será transportado por unidade de massa. Pensando no inverso da frase, quanto maior o calor específico, menor massa será necessária para transportá-lo, daí a vantagem da água.
Comparação de Calores Específicos (Fonte: NIST Chemistry WebBook)
| Substância | Calor Específico |
|---|---|
| Hidrogênio (H₂, gás) | 14,3 J/g·°C |
| Hélio (He, gás) | 5,19 J/g·°C |
| Água (líquida) | 4,18 J/g·°C |
| Metanol | 2,5 J/g·°C |
| Etanol | 2,4 J/g·°C |
| Glicerina | 2,4 J/g·°C |
| Ácido acético | 2,0 J/g·°C |
Observe que das substâncias com calor específico maior que o da água, dois são gases: um muito raro (Hélio) e o outro muito explosivo (Hidrogênio). Os óleos térmicos, mais custosos e usados em situações particulares, têm um calor específico próximo a 2,2 J/g·°C, menor que o da água.
Água Para Remover Calor
Em sistemas de resfriamento, grande quantidade de calor pode ser retirada dos processos industriais com uma quantidade que pode ser manuseada sem grandes problemas. Um exemplo crítico é o processo de lingotamento contínuo, onde o molde de cobre recebe aço líquido a cerca de 1600°C e deve manter temperatura entre 200 e 400°C. A água entra em altíssima velocidade para remoção do calor. Qualquer resistência à troca térmica tem o potencial de causar falhas no processo e riscos de acidentes.
Água Como Fonte de Calor
Dentro de processos industriais, a água também transporta calor para o processo por meio de caldeiras. A água brilha aqui também, pois tem o maior calor de vaporização das substâncias normalmente conhecidas (Fonte: NIST Chemistry WebBook):
| Substância | Calor de Vaporização |
|---|---|
| Água (H₂O) | 2,26 kJ/g (a 100°C) |
| Álcool isopropílico | 1,02 kJ/g (a 82,5°C) |
| Acetona | 1,16 kJ/g (a 56°C) |
| Etanol | 0,84 kJ/g (a 78°C) |
| Benzeno | 0,394 kJ/g (a 80,1°C) |
Necessidade de Tratamento Adequado
A água pode se transformar também em um agente causador de problemas, se não for devidamente tratada. Problemas como incrustação, deposição, corrosão e microbiologia afetam negativamente os processos.
Por exemplo, o impacto de uma incrustação de apenas 0,1 mm de CaCO₃ nos tubos de uma caldeira com 64 bar de pressão reduz a troca térmica em cerca de 8% — considerando condutividade do CaCO₃ de 2,5 W/(m.K) e coeficiente global de troca limpo de 2000 W/(m².K).
Água desperdiçada é energia desperdiçada. O correto tratamento é a base para a eficiência de qualquer sistema hídrico industrial.