ESTUDO DO ÍNDICE DE LANGELIER: INFLUÊNCIA DE DIFERENTES PARÂMETROS NA AGRESSIVIDADE DA ÁGUA

Como já sabemos, os problemas de corrosão externa das embalagens é um dos principais problemas que surgem na indústria das embalagens, e que causa a maioria das queixas dos enlatadores. Em muitos casos, a água de tratamento é a principal causa de corrosão. Vamos analisar um dos métodos de teste de água que nos pode ajudar a controlar este problema.

O Índice de Saturação de Langelier (LSI) é um modelo de equilíbrio derivado do conceito teórico de saturação e fornece um indicador do grau de saturação da água em relação ao carbonato de cálcio. É um dos índices utilizados como referência para avaliar a corrosividade da água.

O LSI é provavelmente o indicador mais amplamente utilizado da escala de potencial de água fria. É puramente um índice de equilíbrio e trata apenas da força motriz termodinâmica para a escala de formação e crescimento do carbonato de cálcio.

Para calcular o LSI, é necessário conhecer a alcalinidade (mg/l como CaCO3), dureza cálcica (mg/l Ca2+ como CaCO3), sólidos dissolvidos totais (mg/l TDS), pH e temperatura actual da água^(oC). Se o TDS for desconhecido, mas a condutividade for conhecida,  pode estimar o TDS em mg/L utilizando o factor de conversão amplamente utilizado na indústria.

O LSI é definido como:  LSI = pH – pHs

Onde:   pH é a medida do pH da água   pHs é o pH à saturação em calcita ou carbonato de cálcio, e é definido como

pHs = (9,3 + A + B) – (C + D)

A = (Registo10 [TDS] – 1) / 10   B = -13,12 x Log10 (oC+ 273) + 34,55   C = Registo10 [Ca2+ como CaCO3] – 0,4   D = Log10 [alcalinidade como CaCO3] Portanto, junto ao pH da água temos cinco factores que influenciam o Índice Langelier.

Veremos como a variabilidade de cada um deles afecta o índice de Langelier. Para tal, começamos com parâmetros da água que podem ser considerados normais na água industrial, e ao definir quatro deles, variamos o outro elemento dentro de parâmetros industriais toleráveis. Estabelecemos, portanto, as características químicas desta água, e o alcance de cada um dos parâmetros seria:

pH= 7,6 e iremos estimar as alterações de pH de 6,0 para 8,5.

Alcalinidade =90 mg/l (como CaCO3) e estimamos um intervalo entre 25 e 140 mg/l.

Dureza= 300 ppm (como CaCO3) e estimamos um intervalo de 20 a 400 ppm.

TDS = 800 ppm e estimamos um intervalo entre 50 e 1200 ppm.

Tº: O LSI é calculado para dois valores de temperatura 25 e 85ºC, excepto para a avaliação da mudança de temperatura, que será feita de 10 a 120ºC.

Para uma variação do pH entre 6 e 8,5 obtemos os seguintes resultados:

O LSI varia num intervalo de cerca de 2,5 pontos, de -1,55 a 0,95 para água fria e de -0,5 a 2,0 para água a 85ºC.

Para alterações de alcalinidade entre 25 e 140 mg/l:

As alterações do LSI abrangem um intervalo de aproximadamente 0,75 pontos variando de -0,5 a 0,245 para água fria e de 0,55 a 1,29 para água a 85º.

Para alterações no total de sólidos dissolvidos (TDS) de 50 a 1200 ppm:

O LSI varia de 0,17 a 0,035 para água fria e de 1,22 a 1,08 para água a 85º, ou seja, tem um intervalo de variação de aproximadamente 0,15 unidades.

Para alterações na dureza da água de 20 a 400 ppm, teríamos:

O LSI varia num intervalo de aproximadamente 1,3 pontos, variando de -1,12 a 0,18 para água fria e de -0,08 a 1,22 para água a 85ºC.

Finalmente, vejamos a influência da temperatura nas alterações do LSI. Embora saibamos que podemos ter pouca influência sobre isto, sendo as temperaturas de processo, também é útil saber como afecta o Índice de Langelier na água:

Vemos que a temperatura de 10 a 120ºC varia o índice de Langelier num intervalo de quase 2 pontos, indo de -0,24 a 1,63.

Tendo em conta todos estes factores, é fácil compreender como podemos variar o Índice Langelier, e sobretudo, que os elementos que são mais facilmente manipulados na água, tais como pH, dureza e temperatura, são precisamente os que mais afectam o índice, dentro das gamas de variabilidade estabelecidas.

Da mesma forma, vemos que a alcalinidade e o TDS não têm uma influência importante no LSI, embora o TDS, por exemplo, tenha outras influências precipitantes sobre outros sais e sobretudo sobre o aumento da condutividade, o que nos daria outro tipo de corrosão (galvânica).

Sabemos que um LSI abaixo de -0,5 indica que a água é corrosiva, quanto mais baixo o LSI, mais corrosiva é a água.

Por outro lado, um índice Langelier positivo (>0,5) indica que a água está a precipitar, ou seja, deposita carbonatos, quanto mais alto for o LSI, mais mancharia os recipientes e poderia levar à corrosão durante o armazenamento.