LIMPEZA QUÍMICA E PASSIVAÇÃO. Em Sistemas Críticos de Alta Pureza - PDF
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Theodoro Palmeira Delgado
1 LIMPEZA QUÍMICA E PASSIVAÇÃO Em Sistemas Críticos de Alta Pureza
2 TIPOS DE CONTAMINAÇÃO (FONTES) Contaminação Orgânica Sujidade oriunda de resíduos dos produtos, gorduras, proteínas, óleos, etc. Contaminação Inorgânica Sujidade oriunda de resíduos de processo de fabricação por limpeza inadequada e sais provenientes de água dura.
3 As sujidades aderem às superfícies em função de: 1. Superfícies Rugosas obtidas tipicamente de Processos de Acabamentos Mecânicos. 2. Poros, Reentrâncias e Microfissuras. 3. Ação de Forças de Ligação Eletrostática = Energia de Adesão
4 Efeito do Lixamento Mecânico na Superfície Perfil da Superfície Rugosa (picos + vales). Aumento da área absoluta (80% da área efetiva). Propicia o ancoramento de sujidades e bactérias. Incrustação de produtos. Tensões de Tração Pt. Corrosão acentuada da superfície por pites em contato com produtos agressivos. Corrosão sob Tensão Fraturante (material exposto a meios contendo halogênios: Cl, F, I, Br ).
5 Uma superfície após o Eletropolimento HUMMA Perfil de superfície sem picos e vales acentuados Livre de tensões superficiais Pura com elevada sanitariedade Valores de rugosidade entre 40% a 60% menor comparados com os valores obtidos por processos mecânicos Brilhante e homogênea em toda a extensão Visualmente lisa e reflexiva PERFIL REAL DA SUPERFÍCIE OBTIDO POR RUGOSÍMETRO ANTES DO ELETROPOLIMENTO APÓS ELETROPOLIMENTO
6 Quanto menor a rugosidade melhores são os resultados do processo de higienização. EFEITO DO ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE SOBRE O TEMPO DE LIMPEZA COMPARAÇÃO ESQUEMÁTICA DA MICRO-RUGOSIDADE DE UMA CÉLULA MICROBIANA
7 MICROFOTO EM MEV MOSTRANDO MICROORGANISMOS ALOJADOS NOS MICROSULCOS DE UMA SUPERFÍCIE LIXADA MECANICAMENTE
8 LIMPEZA QUÍMICA DA SUPERFÍCIE HE = Energia Química X Energia Mecânica X Energia Térmica X Tempo Compostos de substâncias ácidas Compostos de substâncias neutras Compostos de substâncias alcalinas
9 Objetivo Remoção de contaminantes da superfície metálica. Garantir máxima resistência à corrosão do inox. Prevenção de contaminação de produto. Alcance da aparência desejada.
10 Passividade: Propriedade que o aço inox apresenta de minimização de reatividade química sob certas condições especiais de ambiente. Passivação: Significa obter a condição eletroquímica de Passividade do aço inox através da estabilização da Camada Passiva ou Filme Passivo, realizado normalmente por aplicações químicas especiais.
11 Camada Passiva: Resultado do processo da passivação. CAMADA PASSIVA ZONA DE TRANSIÇÃO METAL BASE Óxido de Cromo + Óxido de Ferro (2:1) (na prática Cr 2 O 3 ). Espessura ± 10 a 30 Å Fe ± 65% Cr ± 18% Ni ± 10% Mo ± 2% Restante C, Mn, Si, S, P, etc.
12 MECANISMOS DE CORROSÃO DO AÇO INOX EM SISTEMAS CRÍTICOS Em soluções ácidas: (H + ) é reduzido a gás hidrogênio (H 2 ) Reação de Oxidação: Fe 0 Fe e - Reação de Redução: 2H + + 2e - H 2 Reação Global: Fe 0 + 2H + Fe 2+ + H 2
13 Em soluções neutras ou básicas, Oxigênio dissolvido (O 2 ) é reduzido a Hidróxido (OH - ) Reação de Oxidação: Fe 0 Fe e - Reação de Redução: ½O 2 + H 2 O + 2e - 2OH - Reação Global: Fe 0 + ½O 2 + H 2 O Fe OH -
14 Podemos também expressar: 2Fe 0 + 4H 2 O 2FeO(OH) + 3H 2 Oxidação do Óxido Ferroso Hidratado para Óxido Férrico (Fe 2 O 3 ) que produz a cor avermelhada. 2FeO(OH)3 Fe 2 O 3 + 3H 2 O
15 Fatores que influenciam a corrosão em sistemas críticos: Gases dissolvidos Oxigênio Gás carbônico Material em suspensão Sais dissolvidos Microrganismos Temperatura ph Velocidade
16 PONTOS A SEREM CONSIDERADOS PARA REALIZAÇÃO DE UMA LIMPEZA QUÍMICA Eliminação de elementos e compostos nocivos na matriz metálica. Impurezas adicionadas durante os processos mecânicos de acabamento. Resíduos de oxidação deixados na ZTA de soldas. Impurezas introduzidas pelo gás purgante durante o processo de soldagem.
17 Material de preenchimento de solda usado na soldagem da unidade de geração de água. Impurezas introduzidas durante o teste hidrostático (contaminantes de água purificada, potável). O uso de metais desiguais às vezes encontrados nas unidades de geração e sistemas de distribuição. O uso de materiais de gaxeta inapropriados e manuseio inadequado de material.
18 METODOLOGIA CONVENCIONAL PARA REALIZAÇÃO DE LIMPEZA QUÍMICA E PASSIVAÇÃO (ASTM A380) Realizada em 3 etapas com ácidos inorgânicos minerais: 1ª Etapa: Limpeza Alcalina. 2ª Etapa: Decapagem Ácida (HF + HNO 3 ) 3ª Etapa: Passivação (HNO 3 )
19 Problemas de se utilizar Limpeza Convencional Controle rígido do Processo de Limpeza (num pequeno descontrole mata-se o carrapato e o cavalo junto). Produtos químicos perigosos para manipulação (segurança do operador). Produtos tóxicos ao meio ambiente (Vazamento? Inapropriado para descarte).
20 METODOLOGIA ATUAL PARA REALIZAÇÃO DE LIMPEZA QUÍMICA E PASSIVAÇÃO (ASTM A380) Realização em 3 etapas por Quelação Complexa: 1 Estágio: Quelação Complexa Alcalina. 2 Estágio: Quelação Complexa Ácida. 3 Estágio: Quelação Complexa Passivante.
21 Vantagens da Limpeza Química por Quelação Complexa comparada com a Limpeza Química Convencional. Processo de limpeza mais eficiente. Efetividade na retirada dos contaminantes sem danificar a instalação. Produtos químicos de baixa agressividade não perigosos ao manuseio. Produto com baixa toxidade (pouco agressivo ao meio ambiente)
22 A IMPORTÂNCIA DA LIMPEZA CRÍTICA EM SISTEMAS DE ALTA PUREZA Ambientes críticos e corrosivos. Formação efetiva da camada passiva. Maior resistência à corrosão (menor formação de Rouge). Superfícies extremamente limpas (pureza dos produtos). Garantia contínua do sistema pela ausência de impurezas e contaminantes gerados na superfície de contato.
23 METODOLOGIA E PROCEDIMENTOS DE LIMPEZA CRÍTICA HUMMA EM CONFORMIDADE COM A NORMA ASME BPE 1997 V.2002 Limpeza Química e Passivação por Quelação Complexa aplicado em sistemas novos para processo e água purificada. Tubulações e equipamentos (região interna). Limpeza Eletrolítica e Passivação aplicado em equipamentos e componentes para sistemas críticos (região interna e externa). Eletropolimento Tecnologia EPL-H Process.