Magnésio reativo via Sistema Hidratec Clarisina como diretriz de mitigação das incrustações em evaporadores

Estimativas globais indicam que as perdas anuais relacionadas a incrustações em evaporadores ultrapassam US$ 26 bilhões, considerando impactos como menor eficiência térmica, paradas não programadas e elevação do consumo de vapor. Embora inevitável em algum grau, sua formação pode ser significativamente reduzida por meio de controle adequado do processo, manutenção eficiente e uso das tecnologias corretas.

1. Por que se preocupar com incrustações?

O acúmulo de material nos tubos dos evaporadores gera uma série de problemas que comprometem o desempenho industrial. Entre os principais impactos estão:

• Baixa eficiência de evaporação, devido ao isolamento térmico causado pelo depósito;
• Maior consumo de vapor, elevando custos de operação;
• Brix baixo na saída e redução da vazão de caldo, prejudicando a estabilidade e produtividade da planta;
• Paradas frequentes para limpeza, diminuindo a disponibilidade da planta e a duração da campanha;
• Riscos à segurança operacional, associados a superaquecimento, perda de controle do processo e maior exposição do time operacional ao espaço insalubre; 
• Aumento no consumo de insumos, como soda cáustica, ácidos e produtos anti-incrustantes, utilizados para facilitar a remoção das incrustações;
• Degradação da sacarose, pois inconstâncias no processo resultam em condições subótimas que promovem a hidrólise da sacarose em glicose e frutose (açúcares redutores), causando dificuldades na cristalização do açúcar, redução no rendimento produtivo do açúcar, formação de cor indesejada, aumento de impurezas e elevação nos custos de produção.

2. Mecanismos de formação de incrustações

As incrustações podem surgir por diferentes mecanismos, que variam de acordo com as características do caldo, das condições operacionais e da etapa do processo. Entre os principais, destacam-se:

• Biológico – colonização de microrganismos e deposição de material orgânico;
• Corrosão – desprendimento de partículas metálicas geradas por desgaste de equipamentos expostos ao meio ácido;
• Solidificação – solidificação de substâncias presentes naturalmente no caldo;
• Por partículas – deposição de partículas em suspensão, especialmente quando a floculação é deficiente;
• Químico – polimerização de compostos orgânicos;
• Precipitação – formação de sais insolúveis quando o limite de solubilidade é atingido, destaque para o Cálcio (Ca), responsável pela formação de alguns sais insolúveis ou com baixa solubilidade como, Carbonato de Cálcio CaCO₃, Sulfato de Cálcio CaSO₄, Fosfato de Cálcio Ca₃(PO₄)₂, Oxalato de Cálcio CaC₂O₄, entre outros.

A literatura técnica East (2013) aponta que esses mecanismos se manifestam de maneira distinta ao longo dos efeitos da evaporação, influenciando características como porosidade, composição cristalina e aderência dos depósitos.

3. Diferenças entre os efeitos de evaporação

Nos primeiros efeitos, a formação de incrustações ocorre principalmente por partículas e por precipitação, resultando em camadas mais porosas e de menor aderência. Já nos últimos efeitos, os mecanismos predominantes incluem precipitação intensa e polimerização, gerando incrustações mais cristalinas e de difícil remoção.

Essas diferenças também definem o tipo de limpeza mais adequado:

• Primeiros efeitos: limpeza mecânica ou ácida, que remove depósitos de partículas e sais menos aderidos;
• Últimos efeitos: limpeza alcalina ou mecânica, visando dissolver compostos orgânicos polimerizados e estruturas cristalinas complexas.

Fatores adicionais influenciam diretamente a severidade da incrustação:

• Baixa concentração de P₂O₅ no caldo;
• pH inadequado na decantação (tanto baixo por excesso de fosfato quanto alto por excesso de cal);
• Presença de CaSO₄ devido a problemas de sulfitação;
• Cana imatura, com maior teor de oxalato, aconitato e compostos derivados de adubação com alto teor de potássio;
• Uso exclusivo de fontes de caleagem com cálcio;

Brix elevado e temperaturas muito baixas nos efeitos.

4. Fatores operacionais que influenciam a incrustação

Além das características químicas do caldo da cana, diversos fatores operacionais são determinantes para a formação de incrustações:

Nível de caldo

Deve permanecer sempre em 1/3 da altura dos tubos.

• Nível baixo: risco de fervura localizada e deposição acelerada;
• Nível alto: redução da taxa de evaporação e menor transferência de calor.

Limpeza dos equipamentos

Superfícies com alta rugosidade, resultante de limpezas inadequadas, favorecem a aderência dos depósitos e aceleram o processo de incrustação.

Velocidade de circulação do caldo

Fluxos insuficientes promovem sedimentação, principalmente nos estágios iniciais.

Formação de bolhas e temperatura

Variações abruptas de temperatura e pressão alteram o regime de ebulição, contribuindo para depósitos irregulares.

Controle de pH e Brix

O pH em cada efeito deve ser monitorado rigorosamente para evitar precipitações indesejadas.
O Brix elevado, quando não compatível com as condições operacionais, intensifica a formação de cristais.

5. Benefícios do uso do Magnésio Reativo via Sistema Hidratec Clarisina (SHC) como fonte alternativa para redução no índice e dureza das incrustações

O uso de magnésio reativo via Sistema Hidratec Clarisina, apresenta uma série de efeitos positivos sobre a redução da incrustação em evaporadores. Entre os principais benefícios observados estão:

• Menor incrustação nos efeitos da evaporação;
• Formação de sais mais solúveis, como sulfitos e fosfatos de magnésio;
• Redução da precipitação de oxalato e aconitato;
• Melhoria da estabilidade do pH na clarificação, evitando dosagens excessivas de leite;
• Incrustações mais fáceis de remover, reduzindo o tempo de limpeza e aumentando a disponibilidade do equipamento;
• Menor índice de incrustação, reduzindo ou eliminando a necessidade de fervura de soda, ácidos e anti-incrustantes. 

Esses fatores, resultado do uso do magnésio reativo via Sistema Hidrate Clarisina, contribuem para maior eficiência no processo de evaporação e menor desgaste operacional ao longo da campanha, além de diminuir o risco da exposição dos operadores ao espaço confinado e insalubre. 

A incrustação em evaporadores é um processo complexo e multifatorial que impacta diretamente a eficiência térmica, o consumo energético e a competitividade industrial do setor sucroenergético. A compreensão detalhada de seus mecanismos, desde a formação inicial dos núcleos até o crescimento das camadas depositadas ao longo dos múltiplos efeitos de evaporação, é fundamental para orientar estratégias robustas de prevenção e manejo.

A adoção de práticas operacionais consistentes, como o controle rigoroso de pH, o uso de Magnésio Reativo via Sistema Hidratec Clarisina (SHC), a manutenção sistemática dos equipamentos, o monitoramento contínuo do Brix e a gestão adequada do nível de caldo, constitui um conjunto decisivo de ações para mitigar a deposição de sólidos. Essas medidas reduzem custos operacionais, elevam o desempenho global do processo e prolongam a vida útil dos evaporadores, resultando em ciclos produtivos mais estáveis e eficientes.

Referências Bibliográficas

EAST, Christopher P.; FELLOWS, Christopher M.; DOHERTY, William O. S. Scale in Sugar Juice Evaporators: Types, Cases, and Prevention. 2013.