Post on 09-Apr-2021
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Luan Borges Pereira1
Jose Eduardo De Mendonça2
Resumo: As instalações de Estações de Tratamento de Água - ETA nas áreas
industriais ocorreu devido a necessidade do uso e reuso de água tratada para os diversos
processos da indústria sucroalcooleira, onde são utilizados grandes volumes de água
nas várias etapas de fabricação dos produtos que no caso deste estudo serão estudados
os processos de produção do Açúcar e do Álcool. Os recursos hídricos superficiais
utilizados pela Usina neste estudo inicia-se através da captação do córrego da Serra que
é afluente do rio Monjolinho, que tem suas águas desviadas para um canal que alimenta
a casa de bombas que envia para a ETA. Após ser tratada a água é enviada para as
diversas áreas onde serão utilizadas como: caldeiras, moendas, destilaria entre outras.
Deve-se ressaltar que o tratamento pela ETA industrial não garante o uso para consumo
humano, apenas para utilização industrial. O grande volume do uso da água nas diversas
etapas do processo industrial de produção do açúcar e álcool leva a implantação de uma
gestão hídrica que passa a ser um tema de extrema importância para empresa avaliada,
onde foi criado o Programa Reduza para Conservação e Reuso de Águas, que tem por
objetivo principal, diminuir a captação e o consumo da água das fontes superficiais e
profundas, por meio de Gestão Hídrica e reutilização de águas do processo produtivo
adotando procedimentos de: Reduzir o consumo de água, promover os benefícios da
redução de água e progredir sempre de modo sustentável. Os resultados mostrados neste
trabalho mostraram que o tratamento da água é fundamental para cada etapa de
fabricação e que sem ele a qualidade final e o valor dos produtos seriam prejudicados
em relação aos requisitos dos parâmetros específicos exigidos pelo Sistema de Garantia
de Qualidade exigido na comercialização destes produtos.
Palavras-chave: Água. Tratamento. Industria.Estação.Sucroalcool
1 Luan Borges Pereira Graduando do Curso de Engenharia Civil da Universidade de Araraquara-
UNIARA. Araraquara-SP. E-mail: luan_bp16@hotmail.com. 2 Jose Eduardo De Mendonça Orientador. Docente Curso de Engenharia Civil da Universidade de
Araraquara- UNIARA. Araraquara-SP. E-mail: josedu.mendonça@yahoo.com
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA – ETA - UM ESTUDO
NO SETOR SUCROALCOOLEIRO
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Abstract: The installations of Water Treatment Stations - ETA in the industrial areas
occurred due to the necessity of the use and reuse of treated water for the several
processes of the sugar and alcohol industry, where large volumes of water are used in
the several stages of the products manufacturing. In this study will be studied the
processes of production of sugar and alcohol. The surface water resources used by the
Plant in this study begins by capturing the Serra stream, which is a tributary of the
Monjolinho River, whose waters are diverted to a canal that feeds the pump house that it
sends to ETA. After being treated the water is sent to the various areas where they will
be used as: boilers, mills, distillery among others. It should be noted that treatment by
industrial ETA does not guarantee use for human consumption, only for industrial use.
The large volume of water use in the various stages of the industrial process of sugar
and alcohol production leads to the implementation of water management that becomes
an extremely important topic for the evaluated company, where the Reduce Program for
Conservation and Reuse of Water was created. Waters, whose main objective is to
reduce the abstraction and consumption of water from surface and deep sources,
through Water Management and reuse of water from the production process by adopting
procedures of: Reducing water consumption, promoting the benefits of water reduction.
water and always make sustainable progress. The results shown in this work showed
that water treatment is fundamental for each manufacturing step and that without it the
final quality and value of the products would be impaired in relation to the requirements
of the specific parameters required by the Quality Assurance System required in the
commercialization of these. products.
Key-words: Water. Treatment. Industry.Station.Sucroalcohol
INTRODUÇÃO
Este trabalho analisou a origem do desenvolvimento, implantação e
processamento da Estação Tratamento de Água, com ênfase nos setores
Sucroalcooleiros.
As estações de tratamento de água (ETA) são os processos mais eficazes pelo
qual as pessoas, empresas e organizações conseguem manter a qualidade de água
desejada conforme a demanda nos diversos setores da indústria. Cada ETA é projetada
para um processo específico, onde pode ser dimensionada conforme seu uso na
industrial ou outros consumos dos mais variados
Há diversas formas de se projetar uma ETA, sua escolha é definida conforme as
necessidades, como exemplo: tratamento da água para produção, trazer qualidade em
seu produto final, uso em torres de resfriamento, e de acordo com o tamanho da
unidade, conseguindo tratar o volume necessário para o processo. Com essas práticas, o
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tratamento é importante para a empresa ou organização que procura da melhor forma a
qualidade para a distribuição da água tratada.
No processo industrial da usina estudada, a água tratada na ETA é fundamental
para o tratamento da levedura usada no processo de fermentação onde se transforma os
açucares em Etanol, onde se exige uma água para diluição dos caldos de boa qualidade
sem resíduos orgânicos e inorgânicos pois pode-se perder rendimento do processo em
até 50%. Outro uso importante da água tratada são nas caldeiras onde há geração de
vapor a partir da água, vai ser usada em diversos pontos da indústria para aquecimento.
Se não estiver na entrada das caldeiras isentas de resíduos inorgânicos como Sódio,
potássio, Calcio magnésio entre outros estes irão depositar nas tubulações dos
equipamentos, chegando a entupir todos os sistemas causando grandes prejuízos técnico
pois serão necessárias paradas para manutenções
O processo de tratamento de agua geralmente ocorre decorrente da agua captada
em rios ou represas mais conhecida como montante, e enviada por meio de bombas que
a transportam por tubulações a setores que não necessitam de tratamento como
aquecedores, evaporador e também para a ETA, onde por meio de pressão é levada ao
tanque de decantação já recebendo em sua entrada a soda e polímero, para que ocorra a
decantação dos sólidos insolúveis como lodo, algas e outros. Só será eficiente se o pH
for mantido entre 7,2 a 8,0, para que as reações ocorram com o polímero adicionado ao
meio. Nos tanques, ocorre a decantação e conforme aglomera e sedimenta no fundo dos
tanques a água já limpa vai sendo transferida para outros tanques como o de filtração,
que é composto por camadas de areia e pedras realizando a filtração do material que não
foi retido na decantação. Após a água é transferida para os tanques dosadores de cloro
que tem a finalidade de eliminar as bactérias que podem alterar os produtos finais com
contaminações ou mesmo não deixar que aconteça o processo fermentativo citado
acima. Através de bombeamento a agua tratada vai para a destilaria onde é usada na
produção do fermento que será adicionado ao mosto para fermentação e produção do
vinho que será centrifugado e se tornando vinho volante que é o produto que ira para as
colunas de destilação, separando assim o álcool, do que se torna vinhaça resíduo usado
posteriormente como adubo orgânico nas áreas de produção da cana de açúcar .
O outro tanque que recebeu a agua filtrada, também por meio de bomba e
medição de vazão da água, ira passa-la pelo processo de troca iônica, ou seja essa agua
ainda passa por um tanque de carvão, tirando quaisquer impureza ainda restante, depois
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passando por um tanque com resinas catiônicas e outro tanque de resinas aniônicas, para
assim ser analisado e obtendo resultados aceitáveis de sílica. Essa água será enviada
para reposição nas caldeiras de alta pressão.
Na indústria sucroalcooleira, a água é utilizada em média com valor estimado de
22 m³/t cana, sua capitação bruta chega a 2200m³/dia ou mais. Após a água ser capitada,
passa pela ETA e assim destinada aos tanques onde são utilizadas conforme necessidade
da indústria. Seu uso se diferencia a cada etapa da produção e quando estamos em época
de entressafra, onde a usina está parada para manutenções a água é usada apenas para
limpezas sendo assim o uso da ETA e capitação bruta não é tão grande.
OBJETIVO GERAL: Apresentar os processos da indústria açúcar álcool e
bioenergia, com um estudo aplicado ao uso de água e seus processos de tratamento. Será
demostrada uma análise à cerca de todo desenvolvimento da Estação de Tratamento de
Água (ETA).
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Como objetivo específico, será demonstrada a
trajetória desde a captação da agua bruta até o envio dela já desmineraliza ou seja uma
água totalmente pura, livre de minerais, íons e metais pesados ao tanque que alimenta o
processo, classificando suas vantagens e facilidades para a organização, será avaliado as
quantidades de água requeridas na produção de açúcar e etanol, avaliado a qualidade das
águas captadas, levantamento através de dados reais de uma indústria sucroalcooleira da
região de Ibaté-SP.
JUSTIFICATIVA: Esta analise se justifica pela importância do conhecimento no
processo dos tratamentos de água industrial com fator de utilização essencial para
abastecimento de água das caldeiras e tratamento do fermento no processo de
fermentação na fabricação de etanol.
O tema escolhido tem como motivo de justificação demonstrar e avaliar uma
ETA. Realizando a caracterização qualitativa e quantitativa das águas e efluentes
envolvidos na produção de açúcar e etanol.
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1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1. Importância da Água
A água é um recurso natural imprescindível para sobrevivência da humanidade e
demais seres vivos no Planeta. É uma substância fundamental para os ecossistemas da
natureza. Ela é importante para as formações hídricas atmosféricas, influenciando o
clima das regiões. No caso do homem, é responsável por aproximadamente ¾ de sua
constituição. Infelizmente, este recurso natural encontra-se cada vez mais limitado e
está sendo esgotado pelas ações impactantes nas bacias hidrográficas (ações do
homem), degradando a sua qualidade e prejudicando os ecossistemas (Apostila de
Hidrologia 1.).
A carência de água afeta muitos países e é um dos fatores limitantes para o
desenvolvimento. Alguns países como Israel, Territórios Palestinos, Jordânia, Líbia,
Malta e Tunísia a escassez de água já atingiu níveis muito perigosos. Atualmente a falta
de água atinge severamente 26 países, além dos já citados estão nesta situação: Arábia
Saudita, Iraque, Kuwait, Egito, Argélia, Burundi, Cabo Verde, Etiópia, Cingapura,
Tailândia, Barbados, Hungria, Bélgica, México, Estados Unidos, França, Espanha e
outros. No Brasil, a ocorrência mais frequente de seca é no Nordeste e problemas sérios
de abastecimento em outras regiões já são identificados e conhecidos. Alertas de
organismos internacionais mencionam que nos próximos 25 anos, cerca de três bilhões
de pessoas poderão viver em regiões com extrema falta de água, inclusive para o
próprio consumo (Apostila de Hidrologia 1.)
O continente da América do Sul conta com numerosos recursos hídricos, porém
existem diferenças consideráveis entre as distintas regiões nas quais os problemas de
água se devem, sobretudo ao baixo rendimento de utilização, gerenciamento,
contaminação e degradação ambiental. Segundo a Organização das Nações Unidas para
a Alimentação e a Agricultura (FAO, sigla do inglês Food and Agriculture
Organization) a Argentina, o Peru e o Chile já enfrentam sérios problemas de economia
e água contaminada por efluentes agroindustriais que são descartados em canais de
irrigação. A situação brasileira não é de tranquilidade, embora seja considerado um país
privilegiado em recursos hídricos. Contudo, conflitos de qualidade, quantidade e déficit
de oferta já são realidade. Outra questão refere-se ao desperdício de água estimado em
40% por uso predatório e irracional. Por exemplo, segundo Diário Oficial da União em
Cuiabá o desperdício chega a 53% de toda água encanada e na cidade de São Paulo a
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população convive com um desperdício de 45% nos 22000 km de encanamentos,
causados por vazamentos e ligações clandestinas. Enquanto a escassez de água é cada
vez mais grave, na região nordeste a sobrevivência, a permanência da população e o
desenvolvimento agrícola dependem essencialmente da oferta de água.
Segundo a Agência Nacional de Águas (ANA) o Brasil em termos estatísticos é o
país mais rico em água doce, possuindo 12% das reservas mundiais. Sua utilização vem
das águas subterrâneas e superficiais. A mais utilizada é a superficial onde não penetram
no solo, acumulam-se na superfície, escoam e dão origem a rios, riachos, lagoas e
córregos. Por esta razão, elas são consideradas uma das principais fontes de
abastecimento de água potável do planeta. Na (Figura 1 e 2) podemos conhecer sobre a
disponibilidade hídrica superficial, os valores mostrados são dados em m³/s.
Figura 1 - Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos superficiais
Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA)
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Figura 2 - Disponibilidade hídrica
Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA).
Para o planejamento e a gestão de recursos hídricos, é de muita importância o
monitoramento das águas superficiais pois garantem o acesso aos diferentes usos da
água.
Com base nos estudos de dados a ANA investigou os métodos até então adotados no
Brasil e internacionalmente, propondo mudanças significativas para refinamento das
demandas hídricas, em todos os usos. A seguir a Figura 3 são destacados os números
gerais e as principais tendências e padrões observados nos usos consuntivos da água.
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Figura 3 - Demandas de uso da água no Brasil em 2017, por finalidade de uso.
Fonte: Fonte: modificado de Conjuntura 2017 (ANA, 2017).
Aprofundando ao setor industrial, em seus aspectos são apresentadas áreas onde
regionalmente, a maior concentração de indústrias no Brasil está na região Sudeste,
sobretudo nos estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais. Segundo ANA em
São Paulo a Vazão total retirada para Uso Industrial em 2015 (l/s) é de 7.314,79; sua
Vazão de consumo é de 2.152,12 e sua Vazão de Retorno é 5.162,67. Os setores mais
significativos, totalizando cerca de 60% do valor da produção industrial total, são:
Alimentos e Bebidas (21%), Derivados de petróleo e biocombustíveis (11%), Químicos
(10%), Veículos automotores (9%) e Metalurgia (6%) (CNI, 2017). A demanda de água
na indústria reflete o tipo de produto ou serviço que está sendo produzido e os processos
industriais associados (ANA agência nacional de águas).
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A grande utilização da água depende de vários fatores, dentre eles, o tipo de
processo e de produtos, tecnologias empregadas, boas práticas e maturidade da gestão.
Em referência, sobre a utilização de água no processo produtivo, observa-se diversas
funções, tais como: matéria-prima e reagentes; solventes de substâncias sólidas, líquidas
e gasosas; lavagem e retenção de materiais contidos em misturas e operações
envolvendo transmissão de calor (ANA agência nacional de águas).
Existe uma preocupação na intensidade do uso da água com relação a sua
eficiência e vem ocupando lugar de destaque nas estratégias competitivas das indústrias
nacionais. Com isso boas práticas ambientais para produção industrial são exibidas, por
exemplo, nos guias da série Programa de Produção Mais Limpa (P+L) elaborado em
parceria pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e pela
Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (FIESP). A Produção Mais Limpa
(P+L) é uma estratégia aplicada na produção e nos produtos a fim de economizar e
maximizar a eficiência do uso de energia, matérias-primas e água e ainda minimizar ou
reaproveitar resíduos gerados (ANA agência nacional de águas).
2. METODOLOGIA
2.1. Etapas do Processo Produtivo do Açúcar e Etanol.
A tecnologia do Processo Produtivo do Açúcar e Etanol é muito similar, do ponto
de vista de processos, em todas as usinas brasileiras; há diversidades nos tipos e
qualidades dos equipamentos, controles operacionais e, principalmente, nos níveis
gerenciais. Existe, atualmente, um bom conjunto entre as áreas agrícola e industrial das
usinas, o que permite otimizar toda a cadeia produtiva nas unidades mais bem
gerenciadas.
O processo de fabricação de açúcar e álcool de pode ser dividido nas seguintes
seções, descritas a seguir: recepção/preparo/moagem, tratamento do caldo, fábrica de
açúcar, destilaria de etanol, utilidades, disposição de efluentes e estocagem dos
produtos. A origem da água utilizada no processo vem de captação de água bruta em
mananciais superficiais e subterrâneos que são captadas por meio de bombas e
distribuído para suas finalidades. A Figura 3 apresenta o fluxograma do processamento
da cana até o produto Final.
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Figura 4 - Fluxograma do balanço de massa genérico de uma usina de açúcar e álcool.
Fonte: CETESB, 2002
Na recepção, preparo da cana e extração do caldo são as etapas iniciais do
processo de industrialização da cana de açúcar. Considerando que a cana se constitui em
uma fração sólida (fibra) e uma líquida (caldo), faz-se necessário que estas sejam
separadas. Os processos de extração em escala industrial são a moagem- por pressão nos
rolos e a difusão – contrafluxo de vapor. Segundo pesquisa na base de dados da ANA a
vazão retirada para fabricação e refino de açúcar em uma usina açucareira de Ibaté no
ano de 2015 foi de 185,70 l/s.
Segundo Elia Neto e Shintaku (2009), na difusão a água de embebição é
aplicada no final do difusor e, em seguida, a massa passa por um conjunto de moendas
para retirada do caldo residual do bagaço e a umidade do bagaço que está por volta de
70% inviabilizando sua queima na produção de vapor. Uma vez extraído o caldo, em
moendas ou difusores, tem-se bagaço final com a umidade (50%) para ser queimado nas
caldeiras de forma a suprir as necessidades de energia da unidade produtiva.
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O tratamento de caldo quando sai do processo de extração inicia-se por meio de
peneiras, dos sólidos insolúveis (areia, argila, bagacilho, etc.). A segunda fase é o
tratamento químico, cujo objetivo é remover as impurezas insolúveis que não foram
eliminadas na fase anterior e as impurezas coloidais e solúveis, este processo visa à
coagulação, floculação e precipitação destas impurezas, que são eliminadas por
sedimentação. É necessário, ainda, fazer a correção do pH para evitar inversão e
decomposição da sacarose.
Logo após direciona o caldo para o pré-aquecimento em aquecedores
alimentados por vapor vegetal. Quanto se pretende fabricar açúcar branco procede-se,
em seguida, à sulfitação do caldo que possibilita a redução de cor, além de exercer
efeito secundário na melhoria das características de cozimento das massas. A massa
cozida de açúcar é uma suspensão de cristais de açúcar e mel, e a separação dos cristais
de sacarose é feita em centrífugas (em batelada ou contínuas).
Segundo Elia Neto e Shintaku (2009), informam que a lavagem com água é
normalmente associada a uma lavagem com vapor para aumentar a temperatura da
massa cozida no cesto, aumentando a fluidez do mel residual que é separado dos cristais
de açúcar pela força centrifuga. Resultando açúcar que vai para o secador e o mel final
que vai para fermentação.
O açúcar é enviado ao secador rotativo para retirada da umidade contida nos
cristais. Após a secagem, é recolhido em uma moega de fundo afunilado que o despeja,
de forma descontínua, diretamente na embalagem localizada em cima de uma balança.
Na embalagem a granel o açúcar é levado ao silo armazenador para ser ensacado e
estocado (ELIA NETO; SHINTAKU; DONZELLI, 2009).
O etanol pode ser produzido a partir da fermentação do mel final ou melaço,
resultante do processo de fabricação de açúcar, ou ainda do caldo extraído nas moendas.
Nas unidades autônomas todo o caldo extraído é encaminhado para fermentação,
enquanto nas unidades com destilaria anexa geralmente ocorre a composição das duas
formas cuja escolha é feita pelo mercado.
O mosto constitui-se numa solução de açúcar cuja concentração é ajustada para
facilitar a fermentação. Em unidades com destilaria O mosto é preparado a partir de
méis, caldo e água de modo que a mistura apresente uma concentração final por volta de
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16 a 23º Brix. Segundo Elia Neto, Shintaku (2009) para obter o teor alcoólico desejado
na fermentação, ele é resfriado a aproximadamente 35°C.
O processo de transformação de açúcar em etanol, por ação de levedura, é
denominado fermentação alcoólica, e se desenvolve em condições de anaerobiose, ou
seja, em ausência de oxigênio livre. A fermentação pode ser realizada por batelada ou
de forma contínua, ou por uma associação das duas tecnologias.
O mosto é inoculado com leite de leveduras constituído por uma suspensão
aquosa, em meio ácido, dos microrganismos Saccharomyces sp. (ASSAN, 2006). É o
início da primeira etapa do processo contínuo de fermentação, realizada em dornas. Em
seguida, o produto é centrifugado e as leveduras recuperadas, tratadas e enviadas ao
início do processo de fermentação. O produto da fermentação, chamado de vinho, é
encaminhado para a destilaria (PIACENTE, 2005).
A destilação é um processo físico de separação de líquidos contidos em uma
mistura, baseada nos diferentes pontos de ebulição de seus componentes. À pressão
normal o etanol etílico evapora-se a 78,3°C, enquanto a água destilada ferve a 100°C
(LEÃO, 2002, apud ALBUQUERQUE, 2005).
O vinho é depurado duas vezes em uma coluna de destilação. Na primeira
elimina-se os ésteres e aldeídos, e, na segunda é fracionado em vinhoto (também
chamado vinhaça) e na flegma (vapores com 40° a 50° GL) que é o produto final dessa
etapa de destilação. A flegma é novamente destilada em uma complexa operação de
purificação denominada retificação, resultando no etanol hidratado (96° GL), e nos
resíduos flegmaça e óleo fúsel (PIACENTE, 2005). Essa etapa do processo envolve a
utilização de condensadores fazendo-se necessária a utilização de volumes expressivos
de água. A vinhaça, rica em matéria orgânica, nitrogênio, potássio, fósforo e água, são
utilizados na lavoura para irrigação da cana, na chamada “fertirrigação”.
O etanol produzido é resfriado, medido, analisado para controle de qualidade e
armazenado em tanques cilíndricos próximos da destilaria, de onde é encaminhado para
comercialização.
A energia elétrica, mecânica e térmica, utilizada na fabricação do açúcar e
etanol, é gerada na própria usina através da queima do bagaço de cana (biomassa), no
denominado processo de cogeração.
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Esta cogeração é hoje o terceiro produto a ser comercializado pelas usinas e
arrecada praticamente valores que subsidiam todo o processo produtivo
2.2. Caldeiras de alta pressão: Caracterização e avaliação da qualidade do
tratamento das águas de abastecimento.
2.2.1. Tipo de Caldeira
Conforme Leite e Militão (2008), nas caldeiras aquatubulares, como o próprio
nome indica, há circulação de água por dentro dos tubos e os gases quentes envolvendo-
os. São usadas para instalações de maior porte e obtenção de vapor superaquecido. A
água circula várias vezes através do conjunto tubulão-coletores, desce pelos tubos
externos e retorna pelos internos. Essa circulação natural é provocada pela diferença de
pressão exercida pelas colunas líquidas e pelas correntes de convecção formadas. A
coluna externa, que contém somente água, é mais pesada do que a coluna interna, que
contém água mais vapor, o que promove a circulação. A parte vaporizada armazena-se
no “tubulão”, enquanto o líquido volta a circular.
2.2.2. Água de alimentação
Atualmente a água é o principal fluido utilizado em sistemas de geração de
vapor. Na natureza encontram-se diversos tipos de águas, sendo que todas são impuras,
pois apresentam quantidades diversificadas de impurezas iônicas ou moleculares, cuja
composição e proporção estão relacionadas com a constituição geológica dos solos. Os
constituintes geralmente encontrados junto com a água são sais dissolvidos inorgânicos
e orgânicos, matéria orgânica em suspensão, material coloidal, gases dissolvidos e
micro-organismos. O alto poder calorífico aliado à ampla disponibilidade da água no
meio industrial justifica a preferência do vapor da mesma como fluido de trabalho.
Atualmente, o vapor é utilizado em grande escala, tanto para serviços de aquecimento,
quanto para serviços acionados mecanicamente. Sua aplicação é bastante abrangente,
pois atende diversas necessidades das empresas, como por exemplo, indústria de
alimentos, bebidas, papel e celulose, têxtil, metalúrgica, química e outras.
Conforme Sperling (2005), o conceito de qualidade da água é muito mais amplo
do que a simples caracterização da água pela fórmula molecular H₂ O. Isto porque a
água, em decorrência das suas propriedades de solvente e da sua capacidade de
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transportar partículas, incorpora a si diversas impurezas, as quais definem sua
qualidade.
Atualmente existem vários métodos de tratamentos externos de águas de
abastecimento para unidades geradoras de vapor para águas de caldeira, cada um com
um determinado objetivo.
2.2.3. Avaliação do tratamento do tratamento de água para a caldeira
Para alcançar os parâmetros da água desejáveis para o abastecimento de
caldeiras, são possíveis diversos tipos de tratamentos que podem ser empregados. Na
Usina açucareira da Serra, os tipos de tratamento realizados são: a) filtro primário, com
diferentes granulações de pedras, o qual começa com pedras maiores até pedras
menores e permite que pouca matéria sólida passe para as etapas seguintes do
tratamento. b) “Desaerador”, onde a água passa por várias canaletas, obrigando-a a
mudar constantemente de direção e, assim, agitando e proporcionando uma
“desaeração” na água. c) Clarificação, que é feita com a adição de um polímero
responsável por unir as moléculas de impurezas, caracterizando a etapa de coagulação.
Após a coagulação, é feita a floculação, na qual as moléculas maiores são unidas pela
ação de outro polímero com peso molecular maior e grande solubilidade em água.
Depois disso, o processo final é feito pela ação da gravidade, em que as moléculas
decantam, e a água passa para o próximo tanque. d) Tanque de leito misto, onde a água
passa pela filtração por meio de areia e carvão ativado. e) depois disso, a água passa por
um tanque catiônico e um tanque aniônico, onde irá trocar íons indesejáveis (Mg, Na,
Ca, Fe, CO3, SO3, Cl, etc.) para a água por íons desejáveis (H+ e OH
-). f) Após a água
ser desmineralizada é transportada para o tanque acumulador e estará pronta para o
abastecimento das caldeiras.
2.3. Estações de tratamento de água (ETA).
Basicamente, existem três tipos de tratamento, que são realizados por
uma estação de tratamento de água industrial. São eles:
Processos físicos: eles removem sólidos em suspensão, através de separações
físicas, como gradeamento, peneiramento, sedimentação, flotação e caixas
separadoras de óleos e gorduras. Quando a água passa pelos processos físicos de
uma estação de tratamento de água industrial, é removida a matéria orgânica e
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inorgânica em suspensão coloidal, além de reduzir ou eliminar a presença de
micro-organismos, através de processos como filtração.
Processos químicos: nessa etapa, a estação de tratamento de água industrial
utiliza produtos químicos para remover diversos poluentes, também
condicionando a mistura de efluentes a ser tratada nos processos seguintes.
Processos biológicos: basicamente, a estação de tratamento de água industrial
reproduzirá fenômenos que acontecem na natureza, porém em menor tempo,
como remover matéria orgânica dissolvida em suspensão e transformar essa
matéria em sólidos sedimentáveis.
Para uso na indústria da Usina açucareira localizada no município de Ibaté, estado
de São Paulo, é necessário que haja a captação de água bruta (Figura 4) do córrego da
serra que é tributário do rio Monjolinho e afluente da Micro bacia hidrográfica do rio
Jacaré Guaçu/rio Tietê.
A água captada passa pelo processo de filtração para duas partes do processo,
utilizando duas ETA’S, o primeiro passo é feito por uma bomba deve ser ligada e
acompanhado fluxo de vazão da agua que deve estra entrando nos decantadores, elas
devem entrar já com adição de policloreto de alumínio (polímero) e soda com auxílio de
uma bomba dosadora para que seja feita a floculação das impurezas contidas na agua e
por meio de decantação e suspenção das mesmas, consigam ser retirada partes das
impurezas inicialmente detectadas.
Floculação acontece após a mistura dos produtos químicos na água a ser tratada,
onde as partículas e alguns contaminantes dissolvidos são desestabilizados para começar
a formar os flocos de sujeira. A decantação é o processo em que se promove a
sedimentação dos flocos formados, retirando assim boa parte das impurezas contidas na
água.
A filtração vem logo em seguida desse processo, que normalmente é realizada
através de leitos de areia, através dos filtros que operam por pressão, os filtros
constituem a última barreira que retém as partículas que não foram retiradas no
decantador.
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Após essa etapa a água é estocada no tanque de água filtrada onde tem adição do
produto químico Cloro, e assim na para assim ser bombeada para fermentação para o
tratamento de levedura.
O mesmo processo é feito até a estocagem de água filtrada, porém sem adição de
cloro para a alimentação das caldeiras de alta pressão, pois essa água filtrada ainda
passara pelas etapas de desmineralização. Com base em fontes de dados obtidos na
Usina açucareira de Ibaté, no fluxograma 1 são apresentadas as etapas de tratamento
ETA industrial.
2.3.1. Fluxograma: Etapas da ETA industrial
Fonte: Elaborado pelo autor.
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Fonte: Elaborado pelo autor.
Então essa agua é bombeada ao leito de carvão ativado. O uso de carvão ativado
no tratamento da água vem crescendo muito desde os anos 70, quando surgiu uma maior
pressão das autoridades sanitárias em relação ao tratamento e qualidade da água que é
distribuída aos consumidores. Ele é o adsorvente mais poderoso do mundo e um dos
meios mais eficazes para a remoção de uma vasta gama de contaminantes de águas
residuais industriais
Desmineralização é o processo de extração de minerais, íons e metais pesados
contidos na água e pode ser realizado de diversas formas e em diferentes níveis, ou seja,
água que será utilizada para alimentar turbinas precisa ser absolutamente sem sais, com
condutividade abaixo de 0,5µS sílica abaixo de 20ppb, ou para uma caldeira de baixa
pressão, que já não requer uma extração tão avançada de sais.
A água desmineralizada é chamada de deionizada, ou seja, é quimicamente pura
e justamente por essa pureza que ela é muito utilizada na área industrial, haja vista que,
sem sais minerais, os equipamentos e peças não sofrem corrosões ou incrustações.
Sendo assim, a água desmineralizada é ideal para as indústrias, pois é uma solução que
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acaba evitando desgastes em equipamentos, o que poderia ocasionar em menor
produtividade. Nas caldeiras de vapor, por exemplo, a água desmineralizada evita o
acúmulo de sais na superfície que causam corrosão nos equipamentos. Sem ela, eles
ficam cobertos por camadas de sujeira e ferrugem.
Esse processo é composto por leitos de resinas catiônicas e aniônicas onde
99,5% dos sais são eliminados. É um tratamento que atua na remoção dos íons
dissolvidos na água, como magnésio, cloreto, sílica e cálcio. Esse sistema utiliza resinas
de troca iônica — pequenas esferas plásticas que possuem superfícies ligadas aos íons
usados na troca. Ou seja, a água passa por esses leitos catiônico e aniônico que retém os
sais e vai para um tanque de estocagem de alimentação das caldeiras de água
desmineralizada.
Os tanques catiônico e aniônico quando saturados de sais, passam por uma
regeneração que seria a lavagem das resinas para eliminar toda sujeira que ficou retida a
elas, e para que seja eficiente essa limpeza e se possa voltar a tratar agua da melhor
qualidade necessita-se que no leito catiônico seja passado produto químico HCL pelo
tempo e quantidades determinadas pela especificação de trabalho da empresa, e no leito
aniônico será passado soda, depois será feita uma nova lavagem para retirar os resíduos
de produto e assim dar início ao processo de desmineralização novamente.
2.3.2. Vazões
As informações apontadas neste item mostram os valores de vazão informados
pela empresa (média do ano 2016). Estimam-se ainda os usos específicos de água, com
base na estação de tratamento de água.
2.3.3. Vazões informadas pela empresa.
As vazões de água dos processos de acordo com as informações da Unidade
açucareira de Ibaté foram sistematizadas na (Tabela 1 e Figura 6).
19
Tabela 1 – Relatório de vazão ano safra 2016.
MÊS VAZÃO DE ÁGUA BRUTA VAZÃO DE ÁGUA
TRATADA
VAZÃO DE ÁGUA
DESMINERALIZADA
Janeiro - - -
Fevereiro - - -
Março 173,14 m³/h 122,01 m3/h 5,21 m³/h
Abril 176,12 m³/h 158,66 m³/h 6,29 m³/h
Maio 174,24 m3/h 79,11 m³/h 9,24 m³/h
Junho 87,57 m³/h 37,05 m³/h 9,82 m³/h
Julho 142,17 m³/h 42,19 m³/h 8,30 m³/h
Agosto 128,14 m³/h 71,84 m³/h 10,16 m³/h
Setembro 84,46 m³/h 65,33 m³/h 12,00 m³/h
Outubro 106,26 m³/h 51,33 m³/h 11,47 m³/h
Novembro 105,71 m³/h 51,26 m³/h 9,26 m³/h
Dezembro - - -
TOTAL 1.177,81 m³/h 688,78 m³/h 81,75 m³/h
Fonte: Usina açucareira de Ibaté-SP
Figura 5 - Gráfico comparativo de Vazões
Fonte: Usina açucareira de Ibaté-SP
20
Conclusão.
Com base nos resultados apresentados, concluiu-se que a água está a um nível
escassa e afeta diversos países, no qual seus problemas veem por consequência do mau
gerenciamento, contaminação e degradação do meio ambiente. No Brasil onde á
privilégios em recursos hídricos, a situação não vem sendo favorável, por isso é de
extrema importância uma Gestão Ambiental bem aplicada, onde temos a água como
elemento fundamental para a industrialização, em específico numa usina de açúcar e
álcool cujo uso exige uma alta demanda de água tratada para seguir com etapas de seu
processo produtivo, garantindo a qualidade em seu produto final a fim de entregar um
produto de qualidade dentro das normas especificadas pelo mercado, ou seja é
necessário o uso racional da água, considerando que os esforços para conserva-la e
trata-la dentro desse processo seja visto como complementares, dedicando melhores
esforços para assim oferecer um ambiente que promova a gestão adequada onde é
adotado praticas do reuso de água. O estudo apresenta etapas e processos da indústria
sucroalcooleira onde é mostrado seus sistemas produtivos, da entrada da cana até a saída
do açúcar e álcool, em destaque o processo das caldeiras de alta pressão cuja utilização
depende de um grande volume de água que circula por dentro de tubos e atualmente é o
principal fluido utilizado para geração de vapor e utilização de energia. A importância
da qualidade da água é muito ampla e há diversos métodos de tratamento de água de
caldeira de alta pressão que atende um determinado objetivo. Para alcançar os
parâmetros desejáveis da água para utilização das caldeiras na Unidade, o presente
estudo avaliou dados e processos da ETA (estação de tratamento de água) industrial
onde é mostrado duas etapas de tratamento e seus resultados finais, evidenciando a
viabilidade com os princípios da sustentabilidade, mostrando a importância de uma
utilização adequada, seguindo o fluxograma de instrução estabelecido com base em
fontes de dados obtidos na Usina açucareira de Ibaté e monitorando os valores de vazão
de água bruta, água tratada e água desmineralizada estimando assim o uso específico de
água para certificar que em seu processo não haja valores incoerentes que evidenciam
uma interferência com o meio ambiente e a produtividade.
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DESMINERALIZAÇÃO DE ÁGUA: TROCA IÔNICA X OSMOSE REVERSA
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