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2025-03-12 16:34:49 Carla Pinto: -/-| /dev/null .. Utilidades industriais/Sistemas de produ\303\247\303\243o de utilidades/Sistemas de Dessaliniza\303\247\303\243o.md | |
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| + | # Sistemas de Dessalinização |
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| + | **Trabalho realizado por:** |
| + | - Carolina Faim |
| + | - Catarina Leão Costa |
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| + | # Dessalinização: uma pequena introdução |
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| + | Uma das principais causas para a instalação de sistemas de dessalinização é a afetação de recursos hídricos que, na maioria das vezes, é causada por grandes incêndios, como tem havido nos últimos anos. |
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| + | A dessalinização é um processo físico-químico utilizado para obter água doce através da remoção de sais dissolvidos na água. Os custos de tratamento variam consoante o grau de salinidade. Quanto mais concentrada for a solução salina, maior será a energia e o esforço necessário para a dessalinizar. |
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| + | Os métodos de dessalinização são: |
| + | 1. Osmose inversa; |
| + | 2. Destilação solar; |
| + | 3. Destilação multi-flash; |
| + | 4. Destilação multi-efeito; |
| + | 5. Destilação por compressão a vapor. |
| + | |
| + | O método mais usado para a dessalinização da água é a osmose inversa, que consiste na extração da água salgada pela execução de força através de bombas de alta pressão, as quais vão forçar a passagem da água por membranas semipermeáveis que retêm as impurezas da mesma, possibilitando o seu uso para consumo humano. |
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| + | Atualmente, a central dessalinizadora do Porto Santo produz cerca de 6.900 m³/dia de água potável para um total de 5000 habitantes, sendo a única em território português. |
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| + | ## O processo de dessalinização |
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| + | O processo de dessalinização consiste em quatro fases chave [1]: |
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| + | - **Captação da água**: extração da água da fonte e sua introdução no sistema. Deve fornecer água em quantidade suficiente, com a melhor qualidade possível e com o mínimo de perturbação nos ecossistemas adjacentes; |
| + | - **Pré-tratamento**: remoção de sólidos suspensos e controle do crescimento biológico, através de processos de tratamento da matéria orgânica. O pré-tratamento deve garantir que os compostos presentes na água não reduzam o rendimento das unidades de dessalinização, tornando-se numa das etapas mais importantes para garantir otimização da linha de tratamento; |
| + | <hr><hr> |
| + | - **Dessalinização**: remove sólidos dissolvidos, principalmente sais e outros constituintes inorgânicos. Podem ser utilizados processos térmicos ou processos de tecnologia de membranas; |
| + | - **Pós-tratamento**: adição de produtos químicos e outros ajustes necessários de forma a tornar a água potável. As operações selecionadas para esta etapa divergem fundamentalmente em função da qualidade da água. Normalmente, as operações unitárias de pós-tratamento mais frequentes relacionam-se com a eliminação de micro-organismos e a diminuição do potencial corrosivo da água e podem envolver recuperação de alcalinidade, arejamento, desinfecção e estabilização; |
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| + | Figura 1 - Fases constituintes do processo de dessalinização. |
| + | |
| + | ### O processo de dessalinização: métodos utilizados |
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| + | #### 1. Osmose inversa (RO) |
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| + | É a técnica mais indicada para processos de dessalinização, uma vez que, é a única, neste tipo de processos, que retém sais e outros constituintes da água permitindo a formação de água doce. Os outros processos poderão, contudo, fazer parte de uma central de dessalinização, mas apenas como parte integrante dos processos de pré-tratamento da água a dessalinizar. |
| + | |
| + | O processo RO utiliza uma membrana semipermeável que possui um elevado grau de permeabilidade à água, mas é uma barreira impenetrável aos sais. Esta membrana separa as duas soluções com concentrações diferentes. Este processo não se dá de uma forma natural, ou seja, para se obter um fluxo de água fresca é necessário aplicar uma pressão de forma a contrariar o processo natural. O caudal de água fresca que se obtém depende... |
| + | <hr><hr> |
| + | A membrana de RO apresenta poros pequenos permitindo apenas passagem de moléculas de água, impedindo que passem sais, daí a sua grande utilização em sistemas de purificação de água. |
| + | |
| + |  |
| + | |
| + | O sistema de osmose inversa também é condicionado pelos diferentes parâmetros de operação, tais como: |
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| + | - Tipo de captação; |
| + | - Qualidade de alimentação; |
| + | - Caudal de alimentação; |
| + | - Temperatura; |
| + | - Qualidade de permeado; |
| + | - Caudal de permeado; |
| + | - Utilização do permeado. |
| + | |
| + | Dos parâmetros descritos anteriormente, a qualidade da água de alimentação à unidade de osmose em dimensionamento é o mais importante pois vai condicionar todo o pré-tratamento a realizar. |
| + | <hr><hr> |
| + | ## 2. Dessalinização Térmica |
| + | |
| + | O processo térmico da dessalinização é assegurado por métodos de destilação, baseando-se no processo natural do ciclo hidrológico. A água salgada é aquecida até temperaturas de ebulição, evapora, e em seguida condensa e precipita sob a forma de água doce devido ao arrefecimento do vapor. Geralmente neste método são utilizadas uma série de caldeiras onde a temperatura vai diminuindo em cada fase do processo. |
| + | |
| + | Trata-se de um processo cuja construção e manutenção são de baixo custo e simples de operar. No entanto, têm como desvantagens as baixas taxas de rendimento, necessidade de grandes áreas para a construção dos tanques e requerem uma grande incidência solar. |
| + | |
| + | --- |
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| + | ## 3. Destilação Solar (SD) |
| + | |
| + |  |
| + | |
| + | O método de destilação solar é um processo simples que utiliza a energia solar para que ocorra evaporação e posteriormente ocorra a condensação da água salgada. |
| + | |
| + | A água salgada encontra-se confinada dentro de um tanque, com o fundo geralmente preto para a absorção da energia de forma mais eficiente, e é coberto por um material transparente (painel de vidro ou plástico) que permita a entrada de radiação solar. A água aquece e evapora, este vapor não contém sais. O material envolvente forma uma barreira e a acumulação de vapor no interior da cobertura leva à condensação e a água escoa para pontos de recolha. |
| + | |
| + | Estes sistemas são também vulneráveis aos danos causados pelo tempo, o que leva a custos elevados de manutenção, para evitar incrustações e reparar perdas de vapor e danos no vidro. |
| + | <hr><hr> |
| + | # 4. Destilação multi-flash (MSF) |
| + | |
| + | <watermark>) |
| + | |
| + | A seguir ao sistema de osmose inversa, o método de destilação Flash de Múltiplos Estágios (MSF) tem a segunda maior capacidade instalada de dessalinização. |
| + | |
| + | A água é introduzida numa câmara a pressão reduzida, onde ocorre a sua vaporização imediata. Utiliza-se de seguida vapor a alta temperatura para fazer a água entrar em ebulição. Por ser um processo múltiplos estágios a água passa por diversas câmaras de ebulição/condensação, garantindo um elevado grau de pureza. A água doce é obtida através da aplicação de energia térmica à água salina que alimenta os vários ciclos. Deste ciclo resulta água potável para uso e um concentrado de sais que é devolvido ao mar. |
| + | |
| + | --- |
| + | |
| + | # 5. Destilação multi-efeito (MED) |
| + | |
| + | <watermark>) |
| + | |
| + | A destilação multi-efeito consiste numa série de câmaras, normalmente entre 8 a 12, para produzir quantidades cumulativas de água destilada. Cada câmara/estágio é projetada para operar a uma pressão e temperatura decrescentes (Nota: p₁ > p₂ > p₃ e T₁ > T₂ > T₃). |
| + | <hr><hr> |
| + | ### 6. Destilação por compressão a vapor (VC) |
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| + |  |
| + | |
| + | **Figura 6 - Esquema do processo de destilação por compressão a vapor.** |
| + | |
| + | O funcionamento do processo de destilação por compressão de vapor (VC) é semelhante ao de Destilação por Múltiplo Efeito, contudo utiliza um compressor. |
| + | |
| + | A destilação por VC utiliza o calor gerado pela compressão do vapor de água, para que haja evaporação da água salgada. São utilizados dois métodos de operação: compressão mecânica de vapor (MVC) e compressão de vapor térmico (TVC). O compressor mecânico é acionado eletricamente e o compressor térmico utiliza um jato de vapor que cria uma pressão mais baixa. |
| + | |
| + | <table> |
| + | <tr> |
| + | <th>Componentes</th> |
| + | <th>Descrição</th> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Água do mar e salmoura recirculando</td> |
| + | <td>Fluxo contínuo de água salgada e salmoura no sistema.</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Compressor de vapor</td> |
| + | <td>Responsável por comprimir o vapor e gerar calor para a evaporação.</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Permutador de calor</td> |
| + | <td>Realiza a troca térmica para condensação e evaporação.</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Água doce condensada</td> |
| + | <td>Produto final do processo de destilação.</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Descarga de concentrado</td> |
| + | <td>Eliminação do concentrado de sais.</td> |
| + | </tr> |
| + | </table> |
| + | |
| + | <watermark>Fonte: Adaptado de Renewable and Sustainable Energy Reviews (25)</watermark> |
| + | <hr><hr> |
| + | A água de alimentação passa por um permutador de calor onde é pré-aquecida pelos fluxos de saída de concentrado e água dessalinizada. A água de entrada é então pulverizada sobre tubos permutadores de calor. Esta troca de calor faz com que a água ferva sendo então produzido vapor no processo de evaporação. O vapor é aspirado por um compressor e é comprimido. A compressão deste aumenta a sua temperatura de saturação em quantidades suficientes para ser utilizado como fonte de calor. Este vai aquecer a água no evaporador e a água de alimentação. |
| + | |
| + | ## Vantagens e Desvantagens |
| + | |
| + | <table> |
| + | <thead> |
| + | <tr> |
| + | <th>Processo</th> |
| + | <th>Vantagens</th> |
| + | <th>Desvantagens</th> |
| + | </tr> |
| + | </thead> |
| + | <tbody> |
| + | <tr> |
| + | <td>Destilação de múltiplos estágios</td> |
| + | <td>Maior pureza da água (Dastgerdi et al., 2016).</td> |
| + | <td>Processo mais caro (Dastgerdi et al., 2016).</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Destilação de múltiplos efeitos</td> |
| + | <td>Opera em altas temperaturas (Bandi et al., 2016).</td> |
| + | <td>Necessita de área de transferência de calor adicional (Bandi et al., 2016).</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Compressão a vapor</td> |
| + | <td>Utiliza o princípio de redução da temperatura do ponto de ebulição através da redução de pressão (Sampaio, 2016).</td> |
| + | <td>É operado com energia elétrica (Sampaio, 2016).</td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Osmose reversa</td> |
| + | <td> |
| + | As vantagens são possuir baixo custo de investimento; baixo consumo energético; ocupa área muito reduzida para instalação; aproveitamento dos efluentes; qualidade constante da água produzida; processo contínuo; possui flexibilidade para futuras instalações; o processo consegue tratar 99,4% do volume de água encaminhado ao dessalinizador (Moura et al., 2008). |
| + | </td> |
| + | <td> |
| + | A principal desvantagem do processo de osmose reversa é gerar líquidos de rejeito com elevadas concentrações de sais minerais (Ribeiro et al., 2016). |
| + | </td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td>Eletrodiálise</td> |
| + | <td> |
| + | Trata-se de uma tecnologia de separação que, em geral, não envolve mudança de fase, o que significa uma economia no consumo de energia, principalmente se comparado aos processos tradicionais (Silva et al., 2010). |
| + | </td> |
| + | <td> |
| + | Desperdício de energia provocado pelo aquecimento das próprias membranas, altos níveis de energia necessárias para a prática da eletrodiálise (Souza, 2002). |
| + | </td> |
| + | </tr> |
| + | </tbody> |
| + | </table> |
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| + | _Figura 7 - Vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de dessalinização._ [2] |
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| + | ## Aplicações |
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| + | A dessalinização de águas para produção de água potável é a maior aplicação da osmose inversa e já se encontra consolidada a nível mundial, representando cerca de 34% dos 15 bilhões de m³/dia de água que são dessalinizadas. Abaixo estão citadas outras aplicações: |
| + | |
| + | - Tratamento de águas; |
| + | - Recuperação e produtos em efluentes; |
| + | - Ultrafiltração de leite integral e desnatado para aumentar o rendimento na produção de queijo; |
| + | - **Concentração de sucos**: laranja, tomate, maçã; |
| + | - **Separação e concentração de microsolutos** tais como: antibióticos, vitaminas e ácidos orgânicos; |
| + | - **Tratamento da água na produção de papel e celulose**; |
| + | - **Tratamento de água ultrapura para hemodiálise**; |
| + | - **Fracionamento e concentração de albumina de ovos, proteínas animais, peixes e vegetais**; - **Remoção de contaminantes** (Ex. purificação de ureia); |
| + | - **Concentração e recuperação de corantes, lubrificantes, etc.** |
| + | |
| + | ### Nota final: |
| + | Água salobra é aquela que apresenta mais sais dissolvidos que a água doce e menos que a água do mar. |
| + | |
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| + | ### Referências |
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| + | [1] Cipollina et al., 2009; Peinemann et al., 2010. |
| + | |
| + | [2] **ESTUDO COMPARATIVO ENTRE OS PRINCIPAIS MÉTODOS DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS: REVISÃO DE LITERATURA** |
| + | Juliana Ferreira Bezerra Mocock 1, Clarissa Nogueira Pessoa 2, Ângela Tainá da Silva Monteiro 3, Antônio Sérgio Caseira Gonçalves Torres 4, Emilia Rahnemay Kohlman Rabbani. |
| + | |
| + | [3] [https://ria.ua.pt/bitstream/10773/18417/1/Dessalinizac%C3%A7%C3%A3o%20da%20%C3%A1gua%20atrav%C3%A9s%20de%20pain%C3%A9is%20solares%20fotovoltaicos.pdf](https://ria.ua.pt/bitstream/10773/18417/1/Dessalinizac%C3%A7%C3%A3o%20da%20%C3%A1gua%20atrav%C3%A9s%20de%20pain%C3%A9is%20solares%20fotovoltaicos.pdf) (consultado em 25/02/2020). |
| + | |
| + | [4] [https://repositorio.ul.pt/jspui/bitstream/10451/26066/1/ulfc120740_tm_Susana_Gaio.pdf](https://repositorio.ul.pt/jspui/bitstream/10451/26066/1/ulfc120740_tm_Susana_Gaio.pdf) (consultado em 25/02/2020). |
| + | |
| + | [5] [https://sol.sapo.pt/artigo/614558/dessalinizacao-um-futuro-para-portugal](https://sol.sapo.pt/artigo/614558/dessalinizacao-um-futuro-para-portugal) (consultado em 25/02/2020). |
| + | |
| + | [6] [https://www.veolia.pt/solucoes/dessalinizacao](https://www.veolia.pt/solucoes/dessalinizacao) (consultado em 25/02/2020). |
| + | |
| + | [7] [https://www.petrochem.pt/pt/area-de-negocio/tratamento-de-aguas/equipamentos/filtracao/o-que-faz-e-como-funciona-uma-osmose-inversa.html](https://www.petrochem.pt/pt/area-de-negocio/tratamento-de-aguas/equipamentos/filtracao/o-que-faz-e-como-funciona-uma-osmose-inversa.html) |
| + | (consultado em 25/02/2020). |
| + | |
| + | [8] [https://estudogeral.sib.uc.pt/bitstream/10316/37470/1/Myriam.pdf](https://estudogeral.sib.uc.pt/bitstream/10316/37470/1/Myriam.pdf) |
| + | (consultado em 25/02/2020). |