Introdução

A osmose reversa é uma tecnologia amplamente empregada no tratamento de água, utilizada para remover sais, íons e outras partículas indesejadas. Este processo se destaca por sua eficiência em aplicações como produção de água potável, dessalinização, reúso e produção de água industrial de alta pureza.  Para assegurar o desempenho ideal de um sistema de osmose reversa, o dimensionamento adequado é essencial, abrangendo desde a coleta dos dados de processo, seleção de membranas até a configuração final do sistema.

Roteiro para Dimensionamento ​

O dimensionamento de um sistema de osmose reversa envolve várias etapas críticas:

1. Seleção dos Dados de Processo:
   • Vazão de alimentação.
   • Vazão de permeado. ​
   • Qualidade da alimentação. ​
   • Qualidade do permeado.
   • Origem da água.

2. Seleção do Tipo de Membrana:

1. • Diâmetro e comprimento das membranas.
   • Material externo (fibra de vidro, PRFV, inox).
   • Aplicação específica (água doce, salobra, reúso e do mar). ​

3. Seleção do Fluxo:

1. • Fluxo = Vazão / Área. ​
   • Fluxo de projeto em função da aplicação:
     • Água de subterrânea: 30 L/m²h
     • Água superficial: 24 L/m²h
     • Efluente tratado: 17 L/m²h
     • Água do mar: 15 L/m²h

4. Cálculo da Quantidade de Elementos:

1. • Número de membranas (elementos) necessário para atender à vazão de permeado desejada. ​

5. Cálculo da Quantidade de Vasos de Pressão:

1. • Número de vasos de pressão necessários para acomodar as membranas. ​

6. Seleção do Número de Estágios:

1. • Proporção do número de vasos entre o primeiro e o segundo estágios (2:1 para água salobra, 3:1 para água salgada). ​

7. Dimensionamento via Aplicativo:

1. • Utilização de softwares específicos desenvolvidos pelos fabricantes de membranas para realizar cálculos detalhados e simulações. ​

Dados de Processo ​

Para um dimensionamento preciso, é essencial coletar e analisar os seguintes parâmetros da água de alimentação:

• Temperatura.
• pH.
• Sólidos Suspensos Totais (SST).
• Turbidez.
• Dureza total. ​
• Alcalinidade total. ​
• Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO).
• Demanda Química de Oxigênio (DQO).
• Carbono Orgânico Total (TOC).
• Cor.
• Óleos e Graxas. ​
• Sólidos Totais Dissolvidos (TDS).
• Condutividade.
• Ferro total. ​
• Manganês total. ​
• Alumínio total. ​
• Fosfato total. ​
• Amônia.
• Cloro.
• Sílica total. ​
• Cálcio.
• Magnésio.
• Sódio.
• Potássio.
• Estrôncio.
• Bário.
• Boro.
• Cloreto.
• Sulfato.
• Nitrato.
• Nitrito.
• Carbonato.
• Bicarbonato.
• Fluoreto.

Qualidade da Água de Alimentação ​

Os limites de qualidade da água de alimentação são cruciais para garantir a eficiência e a durabilidade do sistema de osmose reversa. Parâmetros como turbidez, SDI, óleos e graxas, TOC, cloro livre, ferro, manganês, alumínio e DQO devem ser monitorados e controlados dentro dos limites especificados.

Seleção da Membrana

A seleção da membrana adequada depende da vazão e do tipo de água a ser tratada:

• Membranas de 2,5” para vazões < 200 L/h. ​
• Membranas de 4” para vazões < 2.300 L/h.
• Membranas de 8” para vazões > 2.300 L/h. ​

Cálculo do Número de Elementos e Vasos de Pressão ​

O número de elementos (N) é calculado pela fórmula: N=Q/(J*A)​  Onde:

• Q: vazão de permeado (m³/h). ​
• J: fluxo (L/m²h). ​
• A: área da membrana (m²).

O número de vasos de pressão (Nv) é calculado pela fórmula:  Nv=N/Nm ​Onde:

• Nm: número de membranas por vaso de pressão. ​

Recuperação e Estágios ​

A recuperação do sistema é a relação entre a vazão de permeado e a vazão de alimentação. ​ A configuração dos estágios depende da recuperação desejada, com proporções típicas de 2:1 para água salobra e 3:1 para água salgada. ​Geralmente se obtém 75% de recuperação para água salobra e 50% para água do mar. 

Dimensionamento via aplicativo ​

Devido à complexidade dos cálculos, o uso de aplicativos desenvolvidos pelos fabricantes de membranas é recomendado. ​ Esses aplicativos fornecem informações detalhadas sobre as membranas, quantidade de membranas e vasos, arranjos, porcentagem de recuperação, vazões do permeado e concentrado, composições, pressões e dosagem de químicos. ​

Observações finais

O dimensionamento de sistemas de osmose reversa é um processo detalhado que requer a consideração de diversos parâmetros e a utilização de ferramentas específicas. Seguir um roteiro estruturado e utilizar aplicativos de dimensionamento são práticas recomendadas para garantir a eficiência e a durabilidade do sistema, e lembre-se sempre consulte um profissional qualificado.

Autor: Joaquim Marques Filho, M.Sc.