Purga da caldeira e ciclos de concentração (COC)
Ciclos de concentração (COC) é quantas vezes as impurezas da água de alimentação são concentradas na caldeira: COC = TDS da água da caldeira ÷ TDS da água de alimentação (ou a proporção de cloreto ou sílica). A purga remove a água concentrada para manter as impurezas dentro dos limites e a taxa de purga ≈ 100 ÷ COC (%). Utilizar COC mais alto significa menos purga — economizando calor, água e produtos químicos — até o limite ABMA/ASME.
O que significam ciclos de concentração
A água da caldeira evapora como vapor puro, mas deixa para trás seus sólidos dissolvidos, então impurezas concentrar. Ciclos de concentração (COC) é a razão entre o nível de impureza na água da caldeira e o da água de alimentação - se a água da caldeira contiver 10x o TDS da água de alimentação, a caldeira funcionará a 10 ciclos. O COC é limitado pelo TDS máximo da água da caldeira, pela alcalinidade e pela sílica faixa de pressão permite; excedê-lo corre o risco de incrustação, contaminação e formação de espuma.
Como calcular o COC
Use uma espécie que permaneça na água (não evapore nem precipite):
- TDS/condutividade: COC = TDS da água da caldeira ÷ TDS da água de alimentação (rápido e comum).
- Cloreto: COC = cloreto de água de caldeira ÷ cloreto de água de alimentação — muito preciso porque o cloreto não precipita.
- Sílica: também usado, especialmente onde o transporte de sílica é o fator limitante.
Cloreto e sílica fornecem o fator de concentração mais verdadeiro; TDS/condutividade é conveniente para controle contínuo.
Fórmula da taxa de purga e um exemplo prático
A taxa de purga como uma fração da água de alimentação é Purga % = 100 ÷ COC, ou equivalentemente = TDS da água de alimentação ÷ (TDS máx. da caldeira - TDS da água de alimentação) × 100. Exemplo: TDS de água de alimentação 150 ppm, TDS máximo de água de caldeira 3.000 ppm → COC = 3.000 ÷ 150 = 20 ciclos → purga = 100 ÷ 20 = 5.0% de água de alimentação. Reduzir pela metade o TDS da água de alimentação para 75 ppm permite 40 ciclos e apenas 2,5% de purga.
Por que otimizar a purga
Cada quilograma derrubado é água quente tratada e energia enviada para drenagem. Aumentar o COC (purificando a água de alimentação) reduz a purga, economizando combustível, água de reposição, produtos químicos e calor - muitas vezes também com recuperação de calor na purga. Mas o COC deve permanecer abaixo do limite TDS/alcalinidade/sílica da água da caldeira, então a alavanca é melhor água de alimentação, e não simplesmente menos purga.
Como controlar a purga
- Purga contínua (superfície/skimmer) — o controle automático da condutividade/TDS mantém os ciclos estáveis; adicione recuperação de calor.
- Purga inferior (lama) — curto, periódico, para remover lamas sedimentadas.
- Controle automático de condutividade — a maneira mais eficiente de manter o COC no alvo sem soprar demais.
COC vs purga (exemplo TDS de água de alimentação de 150 ppm)
| Caldeira máxima TDS | Ciclos (COC) | % de purga | Nota |
|---|---|---|---|
| 1500 ppm | 10 | 10.0% | Alta perda |
| 3.000 ppm | 20 | 5.0% | Típico |
| 4500 ppm | 30 | 3.3% | Precisa de alimentação mais pura |
| 6.000 ppm | 40 | 2.5% | Água de alimentação com baixo TDS |
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Perguntas frequentes
Como você calcula os ciclos de concentração da caldeira?
Divida o nível de impureza não volátil na água da caldeira pelo mesmo na água de alimentação. Os métodos comuns são COC = TDS da água da caldeira ÷ TDS da água de alimentação, ou COC = cloreto da água da caldeira ÷ cloreto da água de alimentação (mais preciso, uma vez que o cloreto não precipita). A sílica também é usada onde é o parâmetro limitante.
Qual é a fórmula da taxa de purga da caldeira?
Purga como porcentagem da água de alimentação ≈ 100 ÷ ciclos de concentração. De forma equivalente, % de purga = TDS da água de alimentação ÷ (TDS máximo permitido da água da caldeira - TDS da água de alimentação) × 100. Por exemplo, 150 ppm de água de alimentação e um limite de caldeira de 3.000 ppm proporcionam 20 ciclos e 5% de purga.
Por que executar ciclos mais elevados de concentração?
Um COC mais alto significa menos purga, o que economiza água quente, água de reposição, produtos químicos de tratamento e energia de combustível. Como a purga descarrega água quente e tratada, minimizá-la (mantendo-se dentro dos limites) é uma grande eficiência e economia de custos – muitas vezes combinada com a recuperação de calor da purga.
Quais são os limites de quão alto o COC pode atingir?
O TDS máximo da água da caldeira, alcalinidade e sílica permitidos para a pressão operacional da caldeira (de acordo com ABMA/ASME) limite COC. Ultrapassar a escala de risco limite, formação de espuma e transferência para o vapor. Para aumentar o COC com segurança, você deve purificar a água de alimentação (amolecimento/desmineralização), e não apenas reduzir a purga.
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Referências
- Desgaste da caldeira - Wikipedia
- Água de caldeira - Wikipedia
- Minimizar a purga da caldeira (folha de ponta de vapor) - US DOE
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