A dureza da água é um dos principais problemas enfrentados em sistemas térmicos, caldeiras, trocadores de calor e processos industriais em geral. Essa dureza é causada, principalmente, pela presença de íons cálcio (Ca²⁺) e magnésio (Mg²⁺), que se depositam em forma de sais insolúveis. O processo de abrandamento da água, baseado na troca iônica por resinas catiônicas, é uma das soluções mais eficientes para remover esses íons e evitar incrustações e perdas de eficiência.

O que é o abrandamento?

O abrandamento é um processo no qual a água bruta passa por um leito de resina catiônica fortemente ácida, na forma sódica. Durante a passagem, os íons de cálcio e magnésio são trocados por íons sódio (Na⁺). Após certo tempo, a resina se satura e precisa ser regenerada com salmoura (solução de cloreto de sódio), restaurando sua capacidade de troca.

Etapas para o dimensionamento

O dimensionamento correto de um abrandador garante desempenho adequado, menor consumo de sal e maior vida útil da resina. Os principais parâmetros de entrada são:

• Q: Vazão de operação (em m³/h)
• D: Dureza da água de entrada (em ppm ou mg/L de CaCO₃)
• t: Tempo de operação contínua entre regenerações (em horas)

A fórmula para calcular o volume de resina necessário é:

Esse cálculo considera que 1 litro de resina tem capacidade de troca de 60 g de CaCO₃, que seria um valor médio, as capacidades de troca dependem da qualidade da resina, temperatura de operação e dos parâmetros de regeneração.

Exemplo de dimensionamento

Vamos dimensionar um abrandador com os seguintes dados:

• Q = 1,5 m³/h (vazão de água a ser tratada)
• D = 80 ppm (dureza da água de entrada)
• t = 20 horas (intervalo entre regenerações)

Verificando a carga hidráulica:

O valor de 37,5 BV/h está confortavelmente dentro da faixa recomendada de 20 a 60 BV/h para aplicações industriais, garantindo tempo de contato adequado e eficiência na troca iônica.

Notar que o diâmetro do tanque deve permitir a expansão do leito em até 50% durante a retrolavagem (fluxo ascendente típico de 5–10 m/h), para garantir remoção de partículas e movimentação da resina, essencial para manter a eficiência.

Aspectos importantes no desempenho

O desempenho de um abrandador depende de fatores além do volume de resina:

• Dosagem correta de salmoura: A concentração ideal está entre 8% e 15%. Quantidades insuficientes comprometem a regeneração e causam vazamentos de dureza.
• Qualidade da regeneração: Ciclos bem executados (retrolavagem, salmoura, enxágue lento e rápido) são fundamentais para preservar a capacidade da resina, sistemas muito grandes ou com regenerações pouco frequentes podem levar à proliferação bacteriana no leito, recomenda-se que o tempo entre regenerações normalmente não ultrapasse 48 horas.
• Contaminantes na água: Ferro, manganês, cloro e sólidos em suspensão devem ser removidos antes do abrandador. Ferro e manganês são adsorvidos na resina e não são regenerados, enquanto o cloro pode degradar sua estrutura.
• Pré-filtração obrigatória: Mesmo com água de poço ou rede, é essencial instalar um filtro de areia ou cartucho antes do abrandador para proteção do leito.

Considerações finais

O dimensionamento correto de um abrandador passa pela análise criteriosa da vazão, da dureza da água e do tempo de operação esperado. Cargas hidráulicas fora da faixa recomendada podem causar mau desempenho, desgaste prematuro da resina e aumento no consumo de sal.

Com um projeto bem executado e comissionamento adequado, o abrandador se torna uma solução robusta e de baixa manutenção para fornecimento contínuo de água branda em processos críticos. O exemplo apresentado mostra como é possível, com cálculos simples, chegar a uma configuração segura e eficiente para a aplicação desejada.

Autor: Joaquim Marques Filho, M.Sc.