tratamento químico de água de resfriamento
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CONSELHO REGIONAL DEQUÍMICA - IV REGIÃO (SP)
Ministrante: Bel. em Química e Física José Otávio M. SilvaDiretor da Aquaplan TecnologiaContatos: [email protected]
Ribeirão Preto, 19 de setembro de 2009
Tratamento químico deágua de resfriamento
Apoio
Observação: A versão original desta apresentação, com slides coloridos, no formatoPDF, está disponível na seção downloads do site do CRQ-IV (www.crq4.org.br)
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Tratamento químico de água de resfriamento
Conselho Regional de Química IV Região (SP) – Apoio: Caixa Econômica Federal
Principios básicos de Principios básicos de tratamento de água de tratamento de água de
resfriamentoresfriamento
José Otávio SilvaJosé Otávio SilvaDiretor da Aquaplan Tecnologia Diretor da Aquaplan Tecnologia
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José Otávio Mariano SilvaJosé Otávio Mariano Silva
• Extensa experiência nas áreas de Tratamento de Águas Industriais e Especialidades Químicas
• Químico pela Universidade Mackenzie
• Físico pela Universidade de São Paulo
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VinculaçõesVinculaçõesConselho Regional de Química 4ª Região
Amcham - Câmara Americana de Comércio
ABEQ - Associação Brasileira de Engenharia Química
CTI - Cooling Technology Institute, Houston, USA
ABC - Associação Brasileira de Cosmetologia
ACS - American Chemical Society, Washington, DC, USA
SBF -Sociedade Brasileira de Física
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Autor ou co-autor de numerosos trabalhos técnicos apresentadose publicados no Brasil e no exterior sobre tratamento de águasindustriais:
Petrobrás
ABRACO -Associação Brasileira de Corrosão
IWC -International Water Conference
NACE - National Association of Corrosion Engineers
CTI - Cooling Technology Institute
ABC - Associação Brasileira de Cosmetologia.
José Otavio Mariano SilvaJosé Otavio Mariano Silva
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ÁGUA: sua importânciaÁGUA: sua importância Um dos 4 elementos da antiguidade: água, ar, terra e fogo.Um dos 4 elementos da antiguidade: água, ar, terra e fogo.
Não há vida sem água: uma pessoa saudável pode viver até 30 Não há vida sem água: uma pessoa saudável pode viver até 30 dias sem comida, mas morrerá em uma semana sem água.dias sem comida, mas morrerá em uma semana sem água.
Consumo mundial: 2.270 km3 / ano Consumo mundial: 2.270 km3 / ano
Reservas estipuladas pela ONU: mínimo de 2.000 metros Reservas estipuladas pela ONU: mínimo de 2.000 metros cúbicos / ano / pessoa;cúbicos / ano / pessoa;
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ÁGUA: escassez ou abundância ?ÁGUA: escassez ou abundância ?
Planeta ÁGUA: 75% da superfície terrestre são cobertos por água 1.4 bilhão de km3.
Porém apenas 3% são água doce!
Desta pequena porção, 2% estão congelados em geleiras, calotas polares e neves eternas;
Conclusão: apenas <1% do total é água doce disponível!
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Se toda a água do mundo coubesse em um balde, a água doce corresponderia a apenas uma colher de sopa!
26 países, abrigando 250 milhões de pessoas, já foram oficialmente declarados pela ONU como áreas de escassez crônica de água.
ÁGUA: escassez ÁGUA: escassez ou abundância ?ou abundância ?
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Matéria prima (água de processo)
Geração de vapor (água de caldeiras)
Resfriamento
Uso doméstico (potável e sanitário)
Conseqüência efluentes (águas residuárias)
Usos da água na indústriaUsos da água na indústria
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A água como meio A água como meio ideal de transmissão de calorideal de transmissão de calor
66 anomalias Baixo custo Alto calor especifico Abundância Segurança
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Resfriamento Resfriamento -- RequisitosRequisitos
Especificações: não há definições internacionalmente válidas; são especificadas segundo as necessidades de processo, usuário ou empresa tratadora de água
Algums parâmetros contudo, são geralmente aceitos:
• Baixo teor de sais de dureza
• Mínima quantidade de sílica
• Mínima quantidade de ferro, cobre e manganês
• Ausência de sólidos suspensos
• Mínimo teor de matéria orgânica (DBO e DQO)
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Equipamentos: torres de resfriamento, Equipamentos: torres de resfriamento, chillers, tubulações e trocadores de calorchillers, tubulações e trocadores de calor
• Construção: aço carbono, cobre, latão, aço galvanizado, aços inoxidáveis
• Baixo preço
• Facilidade de construção e manutenção
• Bom condutor de calor
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Torres de resfriamento: principais tiposTorres de resfriamento: principais tipos
Circulação de ar induzida
Circulação de ar forçada
Hiperbólicas (ou circulação natural)
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Torres de Torres de resfriamento: resfriamento:
principais tiposprincipais tipos
Circulação de
ar induzida
Fonte: Marley Corp.
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Conselho Regional de Química IV Região (SP) – Apoio: Caixa Econômica FederalFonte: Marley Corp.
Torres de Torres de resfriamento: resfriamento:
principais tiposprincipais tipos
Circulação de
ar forçada
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Torres de resfriamento: principais tiposTorres de resfriamento: principais tiposHiperbólicas (circulação natural)
Fonte: Marley Corp.
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Torres de resfriamento: Torres de resfriamento:
materiais de construçãomateriais de construção
Madeira
Concreto
Aço galvanizado
FRP (plástico reforçado ou fiberglass)
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Torres de resfriamento: LegioneloseTorres de resfriamento: Legionelose
Detecção inicial: 1976 – Hotel Bellevue- Stratford, Philadelphia, EUA (34)
Surtos importantes:
•Holanda, 1999 (32)
•Espanha, 2001 (6)
•Inglaterra, 2002 (28)
•Pas-de-Calais, França, 2004 (18)
•(X) número de mortos
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Chillers: funcionamento e aplicaçõesChillers: funcionamento e aplicações
Fonte: York
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EVAPORAÇÃO (E)
ARRASTE (A)
PURGA(B)
REPOSIÇÃO (M)
M = E + W + B
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Sistemas abertosSistemas abertos
•• Quando há evaporação, a energia é usada para expelir Quando há evaporação, a energia é usada para expelir o vaporo vapor
•• Esta perda de energia resulta em resfriamento da águaEsta perda de energia resulta em resfriamento da água•• EvaporaEvapora--se água pura (gases também podem sair)se água pura (gases também podem sair)
•• Os sólidos dissolvidos permanecem na águaOs sólidos dissolvidos permanecem na água
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Água de resfriamentoÁgua de resfriamento
A gotícula d’água se resfria por:
EVAPORAÇÃO
RADIAÇÃO
CONVECÇÃO
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Q= vazão m³/horaE=Q x delta T(ºC)/560A=2 % de Q ( tiragem forçada)A=0.6% de Q (tiragem natural)B=E/( -1) -AM=E + B + A
C
Equações úteisEquações úteis
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Causas da formação de depósitos e Causas da formação de depósitos e incrustações em sistemas de resfriamentoincrustações em sistemas de resfriamento
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Composição da crosta terrestreComposição da crosta terrestre
Óxidos PercentagemSiO2 59.71Al2O3 15.41CaO 4.90
MgO 4.36
Na2O 3.55FeO 3.52K2O 2.80Fe2O3 2.63H2O 1.52TiO2 0.60P2O5 0.22Total 99.22
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Contaminantes da águaContaminantes da água
Inorgânicos
carbonatosbicarbonatosSulfatosCloretosNitratosCálcio MagnésioFerroCobre Manganês SílicaFluoretos
Orgânicos
Ácidos húmicosTaninosGases dissolvidosOxigênioCloroGás carbônicoÓxidos de enxofre (SOx)Óxidos de nitrogênio (NOx)
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Material suspensoMaterial suspenso
•• PoeiraPoeira•• Contaminantes, como Contaminantes, como
óleoóleo•• Biológico, como algas, Biológico, como algas,
fungos e bactériasfungos e bactérias
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Objetivos do tratamento de águaObjetivos do tratamento de água
•• Minimizar incrustaçõesMinimizar incrustações•• Minimizar corrosãoMinimizar corrosão•• Minimizar depósitosMinimizar depósitos•• Minimizar bioMinimizar bio--depositosdepositos•• Maximizar segurançaMaximizar segurança•• Maximizar eficienciaMaximizar eficiencia•• Não poluenteNão poluente
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corrosão
incrustações Microbiologia
Trinômio do tratamento Trinômio do tratamento de água de resfriamentode água de resfriamento
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Causas da formação de incrustações Causas da formação de incrustações em sistemas de resfriamentoem sistemas de resfriamento
• Solubilidade dos sais
• Carbonato de cálcio reage com água saturada com gás carbônico, formando bicarbonato de cálcio.
• CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
• Ca (HCO3) 2 --------calor--------> CaCO3 precipitado + H20 +CO2
• A redução na solubilidade e subseqüente precipitação de sólidos é conseqüência de se buscar os níveis mais estáveis de energia dentro do sistema químico, do mesmo modo que a corrosão é conseqüência de o metal sempre tender em direção a sua condição de mais baixa energia. As incrustações e lamas podem portanto ocorrer devido a reações químicas que levam a compostos menos solúveis.
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Ciclos de ConcentraçãoCiclos de Concentração
•• O número de vezes que os sólidos aumentam no O número de vezes que os sólidos aumentam no sistema chamasistema chama--se ciclo de concentração (CC).se ciclo de concentração (CC).
•• CC é controlado por CC é controlado por –– Para aumentar o CC Para aumentar o CC –– reduza a purgareduza a purga–– Para reduzir o CC Para reduzir o CC –– aumente a purgaaumente a purga
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1 2 3 4 5 6
xxx
x
x
Ciclo de Concentração
Consumode água
xO aumento do ciclo reduz o consumo de água; no entanto, aumenta o risco de formação de incrustações e de crescimento microbiologico. Consequentemente, em geral se mantém o ciclo entre 4 a 8.
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Controle da purgaControle da purga
•• Efeitos da purga:Efeitos da purga:–– Purga demasiada:Purga demasiada:
•• Baixo ciclo de concentraçãoBaixo ciclo de concentração•• Perda de águaPerda de água•• Perda de produtos químicosPerda de produtos químicos
–– Purga insuficiente:Purga insuficiente:•• Alto ciclo de concentraçãoAlto ciclo de concentração•• Risco de incrustações /depósitos Risco de incrustações /depósitos •• Aumento de nutrientes no sistemaAumento de nutrientes no sistema•• Risco de biodepósitosRisco de biodepósitos
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Depósitos ou incrustações: Depósitos ou incrustações: definição e causasdefinição e causas
•• Aderente e permanenteAderente e permanente•• Contaminantes de processoContaminantes de processo•• Presentes na água: areia, barro, limo e algasPresentes na água: areia, barro, limo e algas•• Formados pela concentração de sais dissolvidos na Formados pela concentração de sais dissolvidos na
água: carbonatos, sulfatos, fosfatos, sílica, cálcio, água: carbonatos, sulfatos, fosfatos, sílica, cálcio, magnésio, ferromagnésio, ferro
•• Formados por produtos de corrosão: óxidos de ferro, Formados por produtos de corrosão: óxidos de ferro, sais de zinco (white rust)sais de zinco (white rust)
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Depósitos ou incrustações
•• Reduzem troca térmicaReduzem troca térmica
•• Facilitam a corrosão sob depósitosFacilitam a corrosão sob depósitos
•• Aumentam o fator de rugosidade e a Aumentam o fator de rugosidade e a perda de carga em tubulações e perda de carga em tubulações e trocadores de calortrocadores de calor
![Page 42: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/42.jpg)
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Depósitos ou incrustações em Depósitos ou incrustações em sistemas de resfriamentosistemas de resfriamento
Redução da troca térmicaRedução da troca térmica
As perdas médias de calor, em função da espessura das incrustações, são As perdas médias de calor, em função da espessura das incrustações, são tabuladas a seguir:tabuladas a seguir:
E S P E S S U R AE S P E S S U R A % DE PERDA DE CALOR% DE PERDA DE CALOR00,,5050 mmmm............................................................................................................................................................................................44%%00,,7575 mmmm............................................................................................................................................................................................77%%11,,0000 mmmm..............................................................................................................................................................................................99%%11,,2525 mmmm..........................................................................................................................................................................................1010%%11,,5050 mmmm..........................................................................................................................................................................................1313%%22,,2020 mmmm..........................................................................................................................................................................................1515%%22,,7070 mmmm..........................................................................................................................................................................................1616%%
![Page 43: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/43.jpg)
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Depósitos: influencia no consumo de energiaDepósitos: influencia no consumo de energia
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Formação de incrustaçõesFormação de incrustações
•• Resulta em perda da eficiencia de troca térmicaResulta em perda da eficiencia de troca térmica–– Aumento dos custos operacionaisAumento dos custos operacionais–– Risco de corrosão sob depósitosRisco de corrosão sob depósitos–– Aumento dos custos de manutençãoAumento dos custos de manutenção
•• Riscos associados a bacteriasRiscos associados a bacterias–– Implicações sanitárias (Implicações sanitárias (LegionellaLegionella))
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Tratamento químico de água de resfriamento
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ObstruçõesObstruções
•• Perda de eficiencia na troca térmicaPerda de eficiencia na troca térmica–– Aumento de custos operacionaisAumento de custos operacionais
•• Corrosão sob depósitoCorrosão sob depósito–– Aumento da necessidade de manutençãoAumento da necessidade de manutenção
•• Aumento dos nutrientes microbianosAumento dos nutrientes microbianos–– Consequencias sanitariasConsequencias sanitarias
•• Obstruções do sistemaObstruções do sistema–– Aumento de custo e de horas paradasAumento de custo e de horas paradas
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Tratamento químico de água de resfriamento
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ANÁLISE DE AGUAS TÍPICAANÁLISE DE AGUAS TÍPICA
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Análise da água Resultado
pH 7.7 UpA
Cor 3.00 Pt-Co
Turbidez 9.00 NTU
Sólidos suspensos 5 mg/l
Cloretos como Cl- 44 mg/l
Alcalinidade como CaCO3 144 mg/l
Ferro total como Fe 0,311mg/l
Manganês (Total) como Mn 0,65 mg/l
Nitratos como N 4.0 mg/l
Dureza total como CaCO3 207mg/l
Sulfatos como SO4 62.3 mg/l
Sílica – reativa como SiO2 6.9 mg/l
Sulfetos como S 0.015 mg/l
Dióxido de carbono - livre 2.50 mg/l
Sólidos dissolvidos totais a 180 ºC 347 mg/l
Oxigênio dissolvido (medido em campo) 10.7mg/l
Coliformes totais <10/100ml NMP
E. Coli <10/100ml NMP
Streptococcos fecais <1 /100ml NMP
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Tratamento químico de água de resfriamento
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DurezaDureza
•• A dureza é causada por sais de cálcio e magnesio A dureza é causada por sais de cálcio e magnesio dissolvidos na aguadissolvidos na agua
•• Todos os sais de dureza são menos solúveis em Todos os sais de dureza são menos solúveis em água quente que em água fria (apresentam água quente que em água fria (apresentam solubilidade inversa)solubilidade inversa)
•• Sais de dureza diferentes têm solubilidades Sais de dureza diferentes têm solubilidades diferentes diferentes
•• A dureza é habitualmente expressa como carbonato A dureza é habitualmente expressa como carbonato de cálciode cálcio
![Page 49: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/49.jpg)
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Formação de incrustaçõesFormação de incrustações
INCRUSTAÇÃO INCRUSTAÇÃO -- COMO CONTROLAR:COMO CONTROLAR:
•• PRÉPRÉ--TRATAMENTOTRATAMENTO
•• PRODUTOS QUÍMICOSPRODUTOS QUÍMICOS
•• CICLO DE CONCENTRAÇÃOCICLO DE CONCENTRAÇÃO
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Prevenção de depósitos em Prevenção de depósitos em sistemas de resfriamentosistemas de resfriamento
•• Remoção dos possíveis contaminantes:Remoção dos possíveis contaminantes:•• FiltraçãoFiltração•• Abrandamento: remoção dos sais de cálcio e Abrandamento: remoção dos sais de cálcio e
magnésio (dureza)magnésio (dureza)•• Deionização ou desmineralizaçãoDeionização ou desmineralização•• Osmose reversaOsmose reversa•• Remoção de ferro e manganês (cloração, greensand e Remoção de ferro e manganês (cloração, greensand e
outros oxidantes)outros oxidantes)
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FiltraçãoFiltração
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Abrandamento: remoção dos sais de Abrandamento: remoção dos sais de cálcio e magnésio (dureza)cálcio e magnésio (dureza)
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Abrandamento: como funcionaAbrandamento: como funciona
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Deionização ou desmineralizaçãoDeionização ou desmineralização
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Osmose reversaOsmose reversa
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Depósitos nãoDepósitos não--biológicosbiológicos
figura 1 (água sem adição de dispersantes) figura 2 (água com 0.5 ppm de dispersantes)
Tratados pela adição de dispersantes
A dosagem de dispersantes distorce os cristais, impedindo que assumam formas geométricas definidas, e, conseqüentemente, os aglomerados formados são irregulares e instáveis, não dando origem a incrustações de remoção difícil, como mostra a foto no. 2.
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Prevenção de depósitos em Prevenção de depósitos em sistemas de resfriamentosistemas de resfriamento
•• Tratamento químicoTratamento químico•• Reagentes nãoReagentes não--estequiométricosestequiométricos•• PoliacrilatosPoliacrilatos
•• CoCo--polímeros acrílico/maleicopolímeros acrílico/maleico
•• PolimaleatosPolimaleatos
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Prevenção de depósitos em Prevenção de depósitos em sistemas de resfriamentosistemas de resfriamento
•• Tratamento químicoTratamento químico•• Reagentes nãoReagentes não--estequiométricosestequiométricos•• Fosfonatos Fosfonatos •• Pioneiro: ATMP Pioneiro: ATMP
•• HedpHedp
•• PbtcPbtc : :
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Prevenção de depósitos em Prevenção de depósitos em sistemas de resfriamentosistemas de resfriamento
•• Tratamento químicoTratamento químico•• Reagentes nãoReagentes não--estequiométricosestequiométricos•• Derivados do ácido PoliepoxiDerivados do ácido Poliepoxi--succínico (PESA)succínico (PESA)•• Tendencia “verde”: sem fósforo, sem nitrogênio:Tendencia “verde”: sem fósforo, sem nitrogênio:•• Derivados do ácido poliDerivados do ácido poli--aspárticoaspártico
![Page 60: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/60.jpg)
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Depósitos nãoDepósitos não--biológicosbiológicos
•• Poeira Poeira •• Ferrugem Ferrugem •• Contaminação de processoContaminação de processo
–– Removíveis por dispersantes/purga/filtraçãoRemovíveis por dispersantes/purga/filtração•• Óleos e graxas Óleos e graxas
–– Dispersantes especificosDispersantes especificos
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Tratamento químico de água de resfriamento
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CorrosãoCorrosão•• Destruição de equipamentoDestruição de equipamento•• Aumento nos custos de Aumento nos custos de
manutençãomanutenção•• Entupimentos Entupimentos •• Perda de eficiencia devido ao Perda de eficiencia devido ao
aumento dos custos de aumento dos custos de bombeamentobombeamento
•• Perda de eficiencia na troca Perda de eficiencia na troca térmicatérmica
•• Aumento na oferta de nutrientes Aumento na oferta de nutrientes microbiológicosmicrobiológicos
•• Nos EUA: 3.1% do PIBNos EUA: 3.1% do PIB
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Tratamento químico de água de resfriamento
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CorrosãoCorrosão•• Os metais ocorrem na forma de minerios, exigindo Os metais ocorrem na forma de minerios, exigindo
grande quantidade de energia para sua conversão a grande quantidade de energia para sua conversão a metais. metais.
•• O aço se corrói buscando seu estado natural (baixa O aço se corrói buscando seu estado natural (baixa energia)energia)
•• A corrosão é um processo eletroquímicoA corrosão é um processo eletroquímico
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Tipos de corrosãoTipos de corrosão
•• Generalizada ou uniformeGeneralizada ou uniforme•• Puntiforme ou pittingPuntiforme ou pitting•• GalvanicaGalvanica•• Por stressPor stress•• Sob depósitosSob depósitos•• Microbiologica (MIC)Microbiologica (MIC)•• Por impactoPor impacto
![Page 64: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/64.jpg)
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Corrosão generalizada (uniforme)Corrosão generalizada (uniforme)
•• Ocorre raramenteOcorre raramente•• Uniformemente Uniformemente
distribuida por todo o distribuida por todo o metalmetal
![Page 65: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/65.jpg)
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Corrosão puntiforme (Corrosão puntiforme (pitting)pitting)•• É a mais frequente É a mais frequente •• InsidiosaInsidiosa•• Pode ocorrer sem ser percebidaPode ocorrer sem ser percebida
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Corrosão puntiforme (Corrosão puntiforme (pitting)pitting)
•• MecanismoMecanismo
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Corrosão galvanica•• Decorre da junção de dois metais de eletronegatividade Decorre da junção de dois metais de eletronegatividade
diferentediferente
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Corrosão por stressCorrosão por stress
•• Causada por tensões nãoCausada por tensões não--aliviadasaliviadas
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Corrosão sob depósitosCorrosão sob depósitos
•• Causada por aeração diferencialCausada por aeração diferencial
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Corrosão microbiológica (MIC)Corrosão microbiológica (MIC)
•• Destruição de equipamentoDestruição de equipamento
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Corrosão por impactoCorrosão por impacto
•• Metais moles, Metais moles, como cobre e como cobre e estanhoestanho
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Controle da corrosãoControle da corrosão
•• Inibidores de corrosãoInibidores de corrosão
•• Controle do pHControle do pH
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Controle da corrosãoControle da corrosão
•• Inibidores anódicos:Inibidores anódicos:•• Cromatos: ambientalmente inaceitávelCromatos: ambientalmente inaceitável•• molibdatosmolibdatos•• SilicatosSilicatos•• ortofosfatosortofosfatos
![Page 74: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/74.jpg)
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Controle da corrosãoControle da corrosão
•• Inibidores catódicosInibidores catódicos•• PolifosfatosPolifosfatos•• FosfonatosFosfonatos•• Fosfonatos/zincoFosfonatos/zinco
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Controle da corrosãoControle da corrosão
•• Sistemas fechadosSistemas fechados•• NitritosNitritos•• BoratosBoratos
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Controle da corrosãoControle da corrosão
•• Agua potavelAgua potavel•• Essencial que seja grau alimenticioEssencial que seja grau alimenticio•• Orto/polifosfatosOrto/polifosfatos•• Silicatos Silicatos
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Controle da corrosãoControle da corrosão
•• Cobre e suas ligas: latões e bronzesCobre e suas ligas: latões e bronzes
•• Azóis aromáticosAzóis aromáticos
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Tratamento químico de água de resfriamento
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Monitoramento da corrosãoMonitoramento da corrosão
•• Corpos de prova (padrão ASTM)Corpos de prova (padrão ASTM)
•• Árvore de corpos de provaÁrvore de corpos de prova
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Monitoramento da corrosão :Monitoramento da corrosão :
•• Resistencia de polarização linear Resistencia de polarização linear -- corrosometros corrosometros (Corrater(Corrater®)®)
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BiodepósitosBiodepósitos
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O que causa os biodepósitosO que causa os biodepósitos??
• FUNGOS
• ALGAS
• BACTÉRIAS
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Tratamento químico de água de resfriamento
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BiodepósitosBiodepósitos
•• Como controlar: Como controlar:
–– FiltraçãoFiltração–– Controle do ciclo de concentração (purga)Controle do ciclo de concentração (purga)–– DispersantesDispersantes–– BiocidasBiocidas
![Page 83: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/83.jpg)
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Microbiologia em sistemas Microbiologia em sistemas de resfriamento industriaisde resfriamento industriais
• Microorganismos problemáticos• A formação de biodepósitos• Biocidas usados em tratamento de agua• Monitoramento e controle
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FungosFungos
• A maioria dos fungos é filamentosa, embora leveduras e alguns fungos aquaticos sejam unicelulares.
• Fungos formam estruturas sólidas que podem alcançar tamanho consideravel
• Fungos estão associados à deterioração da madeira de torres de resfriamento
• Existem em temperaturas entre 5 a 38 ºC, e pH entre 2 e 9, com um ótimo de 5 a 6.
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AlgasAlgas• São classificadas como plantas, já que
dependem de fotossíntese• Variam em tamanho desde organismos
unicelulares microscópicos até plantas de 50 m de comprimento.
Unicelulares Multicelulares
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AlgasAlgas• Algas não podem sobreviver na ausência de ar,
água e luz solar• Algas utilizam CO2 e água, usando a luz solar
como fonte de energia para assimilar alimentos• Podem produzir grandes quantidades de polissacarídeos (biofilme)
• Obstruem telas de filtros, reduzem a vazão e aceleram a corrosão
• Constituem-se em excelente fonte de alimentos
• Podem existir entre 5 e 65 ºC, e pH de 4 a 9
![Page 87: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/87.jpg)
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BactériasBactérias
• Universalmente distribuídas na natureza• Enorme variedade de micro-organismos• Multiplicam-se por divisão celular• Formadoras de limo (biofilme)• Pseudomonas: (utilizam contaminantes
hidrocarbonetos)• Dessulfovibrio: Bactérias do enxofre – bactérias
anaeróbias, sulfato redutoras• Bactérias do ciclo do nitrogênio
![Page 88: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/88.jpg)
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BactériasBactérias
• Crescimento bacteriano em enchimento de torre de resfriamento
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Fatores que contribuem ao Fatores que contribuem ao crescimento microbianocrescimento microbiano
• Taxa de contaminantes na reposição ou no ar• Disponibilidade de nutrientes• pH• Temperatura• Luz solar• Disponibilidade de oxigênio/gás carbonico• Velocidade da água
![Page 90: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/90.jpg)
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O processo de biodeposiçãoO processo de biodeposição
• Bacterias preferem colonizar superfícies– Permitem a produção de biofilme, que serve para
proteger e capturar fontes de alimentos• Bactérias Planctonicas
– Nadam livremente na água• Bactérias sésseis
– Aderentes a superfícies
![Page 91: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/91.jpg)
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O processo de biodeposiçãoO processo de biodeposição
![Page 92: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/92.jpg)
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Efeitos dos biodepósitosEfeitos dos biodepósitos
• Obstrução de: enchimento da torre, tubulação de distribuição, trocadores de calor
• Redução na eficiência da troca térmica• Perdas de produção• Corrosão sob depósitos• Inativação/interferencia com inibidores
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Efeitos dos biodepósitosEfeitos dos biodepósitos
• Crescimento de algas em torre de resfriamento
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Efeitos dos biodepósitosEfeitos dos biodepósitos
• Crescimento microbioló-gico em tubulações
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Biocidas para o tratamento de águaBiocidas para o tratamento de água
• Biocidas oxidantes– Capazes de oxidar matéria organica, por ex. grupos
proteicos
• Biocidas não-oxidantesPrejudicam o metabolismo celular normal através de um
destes mecanismos:– Alterando a permeabilidade da parede celular– Destruindo grupos proteicos– Precipitando proteinas– Bloqueando reações enzimáticas metabólicas
![Page 96: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/96.jpg)
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Biocidas oxidantesBiocidas oxidantes
• Hipoclorito de sódio• Ácido hipobromoso• Dióxido de cloro• Ozônio• Peróxido de hidrogênio
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Biocidas oxidantesBiocidas oxidantes
• Ação rápida• Baixo custo• Tolerantes à contaminação
p.ex. bromo, dióxido de cloro• Baixo impacto ambiental
p.ex. bromo, ozônio, peróxido, dióxido de cloro• Ineficientes contra SRB’s• Baixa toxicidade residual• Contagens próximas dos padrões de agua potável
![Page 98: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/98.jpg)
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Dióxido de cloroDióxido de cloro
• Geração “in situ”• Ação rápida• Baixo custo• Tolerantes à contaminação• Baixo impacto ambiental• Nenhuma toxicidade residual (não leva à formação de
trihalometanos e cloraminas)• Contagens próximas dos padrões de água potável
![Page 99: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/99.jpg)
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Biocidas nãoBiocidas não--oxidantesoxidantes
•• Escolha de biocida alternativo prevenindo a formação de Escolha de biocida alternativo prevenindo a formação de espécies resistentesespécies resistentes
•• Eficazes contra SRB’sEficazes contra SRB’s•• Protegem o sistema muito tempo após a dosagemProtegem o sistema muito tempo após a dosagem•• Contêm biodispersantesContêm biodispersantes•• Possibilidade de altas dosagensPossibilidade de altas dosagens•• Alguns têm baixíssimo impacto ambiental (DBNPA ou Alguns têm baixíssimo impacto ambiental (DBNPA ou
THPS) THPS)
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BiodispersantesBiodispersantes
• Promovem a penetração do biocida no limo microbiano
• Dispersam o biofilme e as bacterias mortas na massa de água para remoção pela purga
• Reduzem a habilidade das bacterias de se aderirem às superficies dos sistema.
• Melhoram o desempenho tanto dos biocidas não oxidantes e em particular, dos oxidantes
![Page 101: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/101.jpg)
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Monitoramento do Monitoramento do crescimento microbiólogicocrescimento microbiólogico
• Dip slides ou laminocultivo:
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Monitoramento do Monitoramento do crescimento microbiológicocrescimento microbiológico
• Cultivo em placas de Petri
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MagnéticosMagnéticos CatalíticosCatalíticos
Sistema nãoSistema não--químicos de tratamentoquímicos de tratamento
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Métodos físicosMétodos físicos
Ultra Violeta e Ultra Filtração
• Eficientes apenas no ponto de uso
• Não eliminam organismos sésseis
• Não oferecem proteção em áreas isoladas do sistema (áreas estáticas)
• Aceitáveis ambientalmente.
![Page 105: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/105.jpg)
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Uso de dispositivos não químicos: Muitosdispositivos não químicos vendidos para otratamento de água industrial são alegadoscomo capazes de resolver todos osproblemas relacionados à água, incluindoincrustações, corrosão, limo e cheiro. Diz-sedeles que alcançam resultados notáveisatravés de forças naturais (tais comomagnetismo, eletricidade ou radiação) oudesconhecidas pelos engenheiros ou nãoreveladas. Freqüentemente se afirma que osdispositivos não químicos exigem pouca ounenhuma atenção e nenhum produtoquímico. Em geral, eles não têm sedemonstrado efetivos. Conseqüentemente, ouso destes dispositivos de tratamento nãoquímicos em sistemas do Exército, seja emforma de teste ou em base regular, éproibido.
![Page 106: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/106.jpg)
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Qual é, na sua opinião, o fator mais determinante no
tratamento de águas de resfriamento? O custo ou a
segurança?
![Page 107: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/107.jpg)
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A conservação dos recursos naturais, da água em particular, é uma prioridade nas empresas que buscam sustentabilidade. Como o tratamento adequado da água pode contribuir para
alcançar este objetivo?
![Page 108: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/108.jpg)
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Que tipo de corrosão você considera mais prejudicial aos sistemas?
O que você faria para prevení-la?
![Page 109: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/109.jpg)
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Que você entende por corrosão microbiológica?
O que você faria para prevení-la?
![Page 110: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/110.jpg)
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Você acha relevante o impacto ambiental do uso de água para
resfriamento de sistemas industriais? Porque?
![Page 111: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/111.jpg)
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Se você tivesse que escolher um tratamento para uma água de resfriamento
com cerca de 300 ppm de dureza de cálcio, qual seria?
![Page 112: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/112.jpg)
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Você acabou de assumir a área de utilidades de sua empresa e descobriu que os
trocadores de calor de que você dispõe estão incrustados. O que fazer?
![Page 113: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/113.jpg)
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AutomaçãoAutomação
• Sistemas automáticos de dosagem: bombas de pistão, diafragma, venturi.
• Drenagem (purga) automática: temporizada, ou por condutividade.
![Page 114: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/114.jpg)
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Tratamento químico de água de resfriamento
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PréPré--operacional (operacional (flushingflushing))
LimpezaLimpeza
![Page 115: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/115.jpg)
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Limpeza química: ácida, alcalina, mecânica, de equipamentos em serviço, devido a tratamento inadequado ou inexistente;
LimpezaLimpeza
![Page 116: Tratamento químico de água de resfriamento](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051302/5870af131a28ab48068ba319/html5/thumbnails/116.jpg)
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Ao CRQ 4, pelo convite e organização, e sobretudo, pela idéia dos minicursos
Aos participantes
À Caixa Econômica Federal, pelo apoio
AgradecimentosAgradecimentos