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12 de março de 2024

A produção de água doce é um aspecto crítico para garantir uma experiência confortável e segura a bordo dos navios de cruzeiro. Com o vasto mar que os rodeia, os navios de cruzeiro desenvolveram métodos engenhosos para transformar a água do mar em água potável adequada para várias utilizações a bordo.

Duas técnicas principais utilizadas para esse fim são a osmose inversa e os evaporadores. Essas tecnologias desempenham papéis fundamentais em atender à imensa demanda de água doce necessária para beber, cozinhar, limpar e outras funções essenciais durante a viagem. Nesta introdução, exploraremos as complexidades tanto da osmose inversa quanto dos evaporadores, examinando seus processos, suas capacidades e sua importância em sustentar a vida a bordo dessas cidades flutuantes no mar.

No processo de osmose inversa, a água do mar é pressurizada e forçada através de uma membrana semipermeável, resultando em água pura que passa através dela, deixando a maioria das impurezas para trás. Alternativamente, na evaporação, a água do mar é aquecida e o condensado resultante é tratado em conformidade.

Após a dessalinização, a água passa por processos adicionais de mineralização, desinfecção e armazenamento antes da distribuição por todo o navio. Vários métodos, como cloração, ozonização e radiação UV, são utilizados para a desinfecção.

Além desses dois métodos principais, outros, como o bunkering, foram considerados para o abastecimento de água nos navios de cruzeiro, mas a osmose inversa continua dominante devido à sua eficiência.

Evaporadores

Os evaporadores de flash (ou evaporadores parciais) são componentes indispensáveis a bordo dos navios de cruzeiro, com suas dimensões e posições sendo cuidadosamente consideradas para um funcionamento ideal. Tradicionalmente, ocupam um espaço significativo, estendendo-se longitudinalmente por todo o comprimento do compartimento que ocupam.

Principalmente, posicionar os evaporadores de flash nos equipamentos do motor maximiza a utilização do calor gerado pela água de resfriamento em alta temperatura dos motores. Essa disposição garante que o calor, que de outra forma seria dissipado sem uso, seja utilizado de maneira eficiente no processo de destilação da água. Além disso, a proximidade ao equipamento do motor reduz a carga de trabalho das bombas em alta temperatura e minimiza as perdas de pressão no sistema, melhorando assim a eficiência geral da circulação. Essa circulação otimizada é essencial para manter o funcionamento constante dos evaporadores de flash, essenciais para atender às necessidades de água doce do navio.

O próprio processo de evaporação de flash é complexo e baseia-se em uma série de etapas cuidadosamente orquestradas. Começa com o pré-aquecimento da água do mar usando a água do colete de alta temperatura proveniente dos motores do navio. A água do mar pré-aquecida entra então no primeiro tanque de flash, que é mantido em condições de vácuo. Nesse ambiente, a água do mar se vaporiza rapidamente, removendo efetivamente sais e impurezas. O vapor resultante é então direcionado através de um desnebulizador e condensado novamente em água destilada, auxiliado pelo efeito de resfriamento da água do mar, que absorve o calor em excesso. Ao mesmo tempo, a água não evaporada, agora concentrada com sais, passa para o segundo tanque de flash, onde o processo é repetido, purificando ainda mais a água. Essa abordagem em vários estágios garante uma destilação e purificação abrangentes da água do mar, produzindo água destilada de alta qualidade adequada para consumo. A água destilada é coletada e armazenada, e sua qualidade é monitorada regularmente usando instrumentos especializados, como salinômetros, para garantir a conformidade com padrões de segurança e qualidade.

Embora o processo descrito aqui forneça uma visão simplificada, os modernos sistemas a bordo frequentemente incorporam estágios adicionais e tecnologias avançadas para otimizar a eficiência e a produção. Essas melhorias permitem que os evaporadores de flash produzam água doce a uma taxa de 20-25 m3/h, sujeita a variações na temperatura da água do mar e nas cargas dos motores.

Em resumo, os evaporadores de flash são recursos indispensáveis na indústria marítima, desempenhando um papel crucial no fornecimento de um suprimento constante e confiável de água doce para as diversas necessidades de passageiros e tripulação a bordo dos navios de cruzeiro. Sua integração na infraestrutura do navio destaca sua importância em garantir o conforto e a sustentabilidade das operações marítimas.

Osmose Reversa

A osmose reversa (RO) é um método comum para produzir água doce a partir da água do mar em navios de cruzeiro. Tipicamente, uma unidade RO a bordo é compacta, com uma pegada menor em comparação com um evaporador de flash, e tem uma capacidade de 12-15 m3/h, dependendo da qualidade da água do mar e das condições dos filtros. Os navios de cruzeiro podem ter uma ou duas unidades RO, dependendo de suas necessidades.

O processo da unidade RO começa com a água do mar fornecida por uma bomba de alimentação de baixa pressão através de um filtro de malha grossa para remover impurezas de tamanho médio. A água passa então por filtros de areia para purificação adicional, removendo partículas sólidas e microrganismos. A lavagem em contracorrente dos filtros de areia é necessária diariamente para manter a eficiência da unidade. Em seguida, a água é tratada com um produto químico para inibir a formação de incrustações nas superfícies das membranas RO. A filtração fina ocorre no filtro de cartucho, removendo impurezas mais finas antes que a água atinja as membranas. As bombas de alta pressão fornecem então água às membranas, operando em pressões de 50-70 bar para separar os sais dissolvidos. As membranas, organizadas em 3-4 grupos, produzem água doce limpa como permeado e rejeitam uma solução de sais separados. O permeado se junta à saída de água limpa, enquanto o produto residual é submetido a tratamento adicional antes de ser descartado no mar.

Comparação entre os métodos

Cada método tem suas vantagens, limitações e aplicações específicas, tornando-os tecnologias complementares para atender às diversas necessidades hídricas dos passageiros e da tripulação. A seguir, comparamos esses dois sistemas em diferentes aspectos-chave:

1. Eficiência:

– Osmose inversa: Os sistemas RO são altamente eficientes na remoção de sais e impurezas da água do mar, produzindo água doce de alta qualidade adequada para consumo e diversas aplicações a bordo. Podem alcançar taxas de recuperação de água doce de até 50-60%.

– Evaporadores: Os evaporadores utilizam calor para evaporar a água do mar, deixando para trás sais e impurezas. Embora sejam eficazes, são menos eficientes em comparação com os sistemas RO, atingindo tipicamente taxas de recuperação de água doce em torno de 25-30%.

2. Consumo energético:

– Osmose inversa: Os sistemas RO requerem uma entrada significativa de energia para operar as bombas de alta pressão necessárias para empurrar a água do mar através das membranas. No entanto, avanços na tecnologia das bombas têm melhorado a eficiência energética nos últimos anos. As bombas de alta pressão usadas nos sistemas RO consomem uma parte substancial dessa energia, geralmente variando de 3 a 6 kWh por metro cúbico de água doce produzida. Além disso, equipamentos auxiliares como filtros de areia, filtros de cartucho e mineralizadores também contribuem para o consumo total de energia das usinas RO.

– Evaporadores: Os evaporadores consomem menos energia em comparação com os sistemas RO, pois dependem principalmente do calor para a evaporação da água. No entanto, ainda requerem energia para aquecer a água do mar e operar o equipamento auxiliar. O consumo de energia dos evaporadores é principalmente determinado pela energia necessária para gerar e manter a fonte de calor. Enquanto o consumo específico de energia varia com base no tipo e no tamanho do evaporador, bem como nos fatores ambientais, como a temperatura da água do mar, o consumo típico de energia varia de 8 a 12 kWh por metro cúbico de água doce produzida. Além disso, os evaporadores também podem exigir energia para o equipamento auxiliar, como bombas e condensadores.

3. Manutenção:

– Osmose inversa: Os sistemas RO envolvem processos intrincados de filtração por membrana que exigem manutenção regular para garantir o desempenho ideal. Limpeza das membranas, substituição e monitoramento dos parâmetros do sistema são tarefas essenciais.

– Evaporadores: Os evaporadores são relativamente mais simples em termos de design e manutenção em comparação com os sistemas RO. A limpeza regular dos trocadores de calor e o monitoramento do desempenho do sistema geralmente são suficientes para manter o funcionamento da planta.

4. Espaço e instalação:

– Osmose inversa: Os sistemas RO têm uma pegada compacta, tornando-os adequados para instalação a bordo de navios de cruzeiro com espaço limitado. Podem ser integrados na infraestrutura existente com alterações mínimas.

– Evaporadores: Os evaporadores requerem mais espaço em comparação com os sistemas RO devido à necessidade de trocadores de calor e câmaras de evaporação. A instalação pode envolver uma reforma significativa ou a alocação de espaço dedicado.

5. Qualidade da água:

– Osmose inversa: Os sistemas RO produzem água doce de alta qualidade, com baixa salinidade e mínimas impurezas, atendendo a rigorosos padrões de água potável. A água é adequada para beber, cozinhar e outras utilizações a bordo.

– Evaporadores: Embora os evaporadores removam efetivamente sais e impurezas da água do mar, a qualidade da água doce produzida pode variar dependendo do design e da manutenção do sistema. Pode ser necessário tratamento adicional para atender aos padrões de água potável.

Gestão e uso da água

A gestão da água doce é um aspecto crítico para garantir uma experiência confortável e segura para os passageiros a bordo de navios de cruzeiro. Desde beber até lavar e higiene, o acesso à água limpa e potável é essencial. Um dos componentes-chave desse processo é a distribuição de água doce dos tanques de água potável para as cabines individuais, um percurso que envolve diversas fases para manter qualidade e eficiência.

No coração do sistema de distribuição de água doce em navios de cruzeiro estão os tanques de água potável. Esses tanques, geralmente feitos de materiais resistentes à corrosão como o aço inoxidável, são cuidadosamente monitorados e mantidos para cumprir rigorosos padrões de saúde e segurança. Antes de iniciar uma viagem, os tanques são preenchidos com água tratada proveniente de instalações em terra ou produzida a bordo por meio de avançados sistemas de dessalinização ou purificação. Antes de entrar nos tanques de água potável, e independentemente do sistema utilizado, a água produzida requer tratamento adicional para o consumo.

Mineralizadores, preenchidos com minerais como a calcita, regulam o sabor, o pH e a dureza, tornando a água segura para o consumo. O dióxido de carbono é frequentemente adicionado para controlar o pH durante a remineralização. O cloro é dosado para desinfetar a água, com sua concentração monitorada regularmente para atender aos padrões do USPHS (órgão de controle da saúde pública dos Estados Unidos). Algumas embarcações podem usar dosagens ácidas para o controle do pH. Após a mineralização, a cloração e o tratamento do pH, a água é armazenada nos tanques de água potável, garantindo a estabilidade do navio. O consumo dos tanques segue uma ordem específica para permitir que o cloro se deposite, com o conteúdo residual de cloro controlado antes do uso. A água para consumo também deve atender aos padrões de cloração, geralmente ultrapassando os requisitos do USPHS para garantir a conformidade.

Uma vez que o navio está em alto mar, a água nesses tanques torna-se a principal fonte de água doce para passageiros e tripulação. Para garantir que essa água permaneça segura para o consumo, ela é submetida a procedimentos regulares de teste e tratamento. Isso inclui a filtração para remover impurezas, a desinfecção para eliminar bactérias e vírus prejudiciais, e o ajuste do pH para manter a qualidade ideal. Quando um passageiro abre a torneira em sua cabine, inicia-se a jornada da água doce dos tanques. A água é bombeada através de uma rede de tubulações que percorre todo o navio, entregando-a a vários pontos, como pias, chuveiros e banheiros. Ao longo do caminho, reguladores de pressão e válvulas ajudam a controlar o fluxo e a distribuição da água às diferentes partes da embarcação.

Para melhorar ainda mais a eficiência hídrica e a conservação, os modernos navios de cruzeiro são equipados com tecnologias avançadas, como torneiras e chuveiros de baixo fluxo, bem como sistemas baseados em sensores que interrompem automaticamente a distribuição de água quando não está em uso. Essas medidas não apenas ajudam a reduzir o consumo de água, mas também contribuem para os objetivos de sustentabilidade das companhias de cruzeiro.

Em conclusão, tanto a osmose reversa quanto os evaporadores desempenham papéis vitais na produção de água doce a bordo de navios de cruzeiro, oferecendo benefícios e desafios distintos. Enquanto os sistemas de OR se destacam em eficiência e qualidade da água, os evaporadores fornecem uma alternativa confiável com menor consumo de energia. A escolha entre essas tecnologias depende de fatores como disponibilidade de espaço, metas de eficiência energética e requisitos de qualidade da água. O sistema de água potável, por sua vez, constitui um dos sistemas mais complexos e delicados devido à necessidade de fornecer água a mais de mil cabines, potencialmente simultaneamente, tanto de água quente quanto fria. Portanto, é fundamental um projeto adequado, mas principalmente uma gestão correta do sistema para garantir que esteja sempre eficiente e operacional.

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Luca Paglia

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