Em diversos processos de tratamento com produtos químicos, a água recebe classificações. Desta forma, com o resultado desses procedimentos, a água pode ser considerada dura ou branda, dependendo da quantidade de sais minerais existentes nela. A dureza da água nada mais é do que a propriedade relacionada com a concentração de íons de determinados minerais dissolvidos nesta substância.
O uso da água em forma de vapor tende a causar incrustações nas paredes dos tubos, resultando em redução do diâmetro, perdas de eficiência ou até danos à tubulação. Para isso, o sistema de Abrandamento consiste na remoção de Cálcio e Magnésio presentes nessa água, normalmente na forma de carbonatos, que são responsáveis pela chamada dureza da mesma.
"Existem duas formas para remover a dureza da água: Membranas de Nanofiltração e Colunas com Resina de Troca Iônica, sendo esta última a mais comum. Ao passar pela resina catiônica, a água permuta íons dos sais de dureza com íons de sódio (Na), saindo do equipamento abrandada, ou seja, com teores extremamente baixos de dureza", completa Valdir Montagnoli, representante da Laffi Filtration.
As resinas de troca iônica possuem alta eficiência, reduzindo o teor de dureza à praticamente zero, resultando em águas com baixa tendência a incrustação. As resinas de troca iônica são produtos sintéticos, que em contato com a água, captam ânions ou cátions, responsáveis por seu teor de sólidos dissolvidos, indesejáveis a muitos processos industriais.

Principais aplicações e sistema de funcionamento
Angelo Krieger, diretor técnico comercial da Permution explica que existem basicamente dois tipos de sistemas dentro desse processo, com relação à operação: o automático, onde o sistema executa todas as etapas sem a presença de um operador e o manual, onde se faz necessário à supervisão contínua de um operador. A aplicação dos sistemas de abrandamento vai desde usos residenciais até aplicações indústrias. O mais comum é através de reatores de troca iônica. Que funcionam basicamente como um filtro, mas ao invés de utilizarem areia e carvão como leito filtrante utilizam resinas de troca iônica. Trata- se meios filtrantes seletivos que quando um fluxo de água é submetido a esse leito tem como propriedade reter os íons cálcio e magnésios e liberar o íon sódio.
De acordo com João Carlos S. Sorgi, Engenheiro de produção, EnvironQuip, as resinas operam em ciclos, ou seja, depois de determinado tempo a resina se encontra exaurida e é necessário executar a regeneração. A regeneração consiste em passar uma solução salina, de NaCl, através da coluna, para que o sódio seja novamente introduzido na resina deslocando o cálcio e o magnésio. Tornando o sistema novamente eficiente.
A vida útil das resinas é bastante variável, mas conforme recomendações dos fabricantes, não devem passar de três anos. Nas indústrias de bebidas em geral a água abrandada pode se utilizada para lavagem das garrafas. Na indústria têxtil, a água para o preparo de soluções de lavagem de tecidos, fibras e soluções de branqueamento devem ser abrandadas, com dureza zero. Na indústria alimentícia o vapor que entra em contato com os alimentos deve ter alto teor de pureza. Na indústria farmacêutica sua presença é também exigida.
"Não existe uma indicação específica para o uso dos sistemas de abrandamento, ele pode ser utilizado em todos os sistemas aos quais concentrações de Cálcio e Magnésio são prejudiciais, como sistemas de aquecimento e resfriamento de água, bicos ejetores e aspersores, dentre outros", completa João Carlos.
O equipamento deve possuir um reservatório para solução de salmoura, utilizada no processo de regeneração da resina. A regeneração é realizada em períodos pré-determinados com o intuito de recuperar a capacidade da resina em remover sais de dureza, após sua saturação. O período de regeneração do abrandador está diretamente relacionado com a vazão e o teor de dureza da água. Portanto para o bom funcionamento do equipamento é fundamental conhecer as características da água a ser abrandada.
"Devido ao elevado custo de investimento, os sistemas de abrandamento via membranas de nanofiltração são menos comuns, estando limitados à aplicações muitos específicas ou em grandes vazões. A Nanofiltação tem o mesmo princípio de operação da Osmose Inversa, porém removendo (rejeitando) apenas os sais de dureza, deixando passar demais íons", destaca Valdir.

Ciclos do sistema automáticos
De acordo com informações de Sergio Zantieri, representante da Ecohouse, a maioria de sistemas com válvulas automáticas seguem os seguintes ciclos de operação:
- Ciclo de serviço: para esse ciclo, o sistema recebe água bruta e fornece água branda. Pensando em uma unidade que regenera diariamente, a duração é de 22 horas ou mais, mas normalmente o ciclo de serviço é medido em dias, sendo determinado pela demanda de água branda.
- Retro-lavagem: Esse processo dura em média de 10 a 15 minutos e pode ser ajustado dependendo da qualidade da água de alimentação, ou seja, se ela tiver alta concentração de sólidos em suspensão, a retrolavagem deve ser aumentada, podendo expandir o leito no mínimo em 50%.
- Entrada da salmoura: A duração desse ciclo depende da concentração e quantidade de sal, mas normalmente dura em média 20 minutos. A solução da salmoura é transportada de seu tanque para o tanque de resina através de um injetor tipo Venturi localizado na válvula de controle.
Vale ressaltar que no processo de salmoura é necessário levar em conta alguns pontos.
A salmoura deve ser preparada a partir de sal grosso não iodado e não utilizar sal refinado, pois o mesmo pode aglutinar na entrada do equipamento e assim prejudicar o Venturi. Após a retrolavagem os equipamentos completam o tanque de salmoura com água e o sal deve ser colocado manualmente. Por fim, deve-se estabelecer uma periodicidade de reposição do sal no tanque, para que sempre haja sal insolúvel.
- Exangue lento e rápido: No exangue lento, a duração do ciclo pode ser entre 30 e 70 minutos. A solução de salmoura é empurrada através do leito de resina com a finalidade de permitir que a troca iônica entre a resina e a salmoura. Nesse caso, a resina recupera os íons de sódio e libera os de cálcio e magnésio. Por fim, o ciclo rápido dura entre 4 e 15 minutos, serve para remover os cloretos do leito de resina e comprimir as perolas de resina, onde é passado um fluxo de água através da unidade.
- Ciclo de serviço (2): Após o enxague rápido, o sistema está pronto para entrar em operação normal e fornecer água abrandada. Esse processo de regeneração dura, em média, 1 hora e 30 minutos.
Para obter uma operação satisfatória, dois parâmetros devem ser cuidadosamente observados no processo, o primeiro deles é pressão mínima na entrada do abrandador, ela deve ser de 1,4bar (20psi). Se a água vier de um reservatório, a mesma deverá estar no mínimo 20 metros de altura, ou ser bombeada para compensar as perdas de pressão. O segundo trata-se da taxa de bombeamento, ela deverá ser suficiente para obter uma boa retrolavagem do leito.
Para Valdir da Laffi, por tratar-se de um equipamento, o mercado deste produto está sofrendo as consequências da crise, uma vez que é considerado item de investimento. Assim, as aquisições ocorrem preferencialmente em situações críticas onde a produção está sendo afetada pela qualidade da água.

Alguns cuidados
De acordo com Sérgio, alguns fatores interferem diretamente na capacidade do sistema de abrandamento: taxa de vazão, volume do leito, dosagem de sal e regeneração, tempo de contato e as mudanças de condições. No caso da taxa de vazão, se ela for menor do que a especificada pode ocasionar o aumento do tempo de contato entre a água e o leito da resina e gerar uma tendência para o surgimento de caminhos preferenciais no leito, reduzindo sua eficiência.
Se a vazão for maior, ocorre uma redução do tempo de contato entre a água e o leito e na eficiência da remoção de dureza, além da possibilidade da fuga do leito. Em relação ao volume, se ele for menor que o específico gera redução do tempo de contato entre a água e o leito de resina. Existe também a necessidade de aumento de frequência e maior eficiência das regenerações. Se for maior, o tempo de contato da água e do leito aumenta. Ao contrário do primeiro caso, a frequência e a eficiência diminuem.
A dosagem do sal é fundamental para a eficiência do sistema de abrandamento, é ela que terá o maior impacto sobra sua capacidade. Baixas dosagens de sal podem diminuir a capacidade e aumentar o vazamento de dureza. Normalmente, a concentração de sal fica entre 8 e 15% , a salmoura saturada, que tem 26,6%, é reduzida em uma corrente de diluição e passa através do leito de resina. "O baixo custo de investimento e manutenção, pois utiliza apenas sal comum na regeneração das resinas, é uma das principais vantagens do sistema", completa Angelo da Permution.
As mudanças de condições podem implicar diretamente no resultado do processo. Quedas de eficiência, sazonalidade na concentração de dureza, aumento de vazão do sistema, frequência e qualidade da regeneração são alguns dos fatores que interferem na capacidade do funcionamento do abrandador.
Para João Carlos da EnvironQuip, trata-se de um sistema de fácil operação e baixo custo, bastante eficiente, evitando gastos com produtos químicos e manutenções, mas requer sempre alguns cuidados. "É um mercado com uma demanda constante devido a qualidade da água. É uma tecnologia bastante consolidada, atualmente existem resinas mais modernas com vantagens operacionais que proporcionam equipamentos mais eficientes e econômicos", ressalta.

Limitações do sistema
A presença de algumas substancias na água de alimentação do abrandador podem comprometer e limitar o processo. O representante da Ecohouse explica que o ferro no seu estado ferroso (dissolvido), por exemplo, pode afetar severamente a capacidade de troca iônica da resina, pois ele penetra no núcleo da resina que não pode ser regenerada. Para esses casos, o mercado oferece resinas específicas para ferro, elas são capazes de adsorver e expulsar o ferro na regeneração com salmoura, pois possuem núcleo fechado.
"Se o ferro é oxidado previamente, antes do abrandador, o resultado é uma forma gelatinosa, que poderá ser filtrada mais facilmente. No caso do manganês, ele pode aderir às partículas de resina e causar o mesmo problema que o ferro, desta forma a solução é a mesma, também se faz uso de resinas de núcleo fechado para não prejudicar o momento de regeneração", destaca Sérgio.
Outra substancia que pode limitar o processo é o cloro, ele degrada as estrutura da partícula da resina, dissolvendo e inchando essa estrutura ocasionando o desgaste da resina quando ela é lavada. Se a cloração é usada para oxidação, deverá ser instalado um filtro para remover o cloro antes do sistema de abrandamento. As partículas de turbidez também podem implicar no processo. Elas são grandes para ficarem retidas na superfície do leito, sendo assim, poderão ser removidas pela retorolavagem, mas os resíduos podem ser arrastados para dentro do leito retendo-os permanentemente. Rapidamente o tanque do abrandador estará repleto de resíduos, o que implicará em um aumento substancial de perda de pressão.

Contatos das empresas:
Ecohouse: www.ecohousefiltros.com.br
EnvironQuip: www.environquip.com.br
Laffi Filtration: www.laffi.com.br
Permution: www.permution.com.br