Circuitos de água de arrefecimento - tratamento seguro e eficiente da água

As legionelas são bactérias em forma de bastonete que se podem multiplicar rapidamente em água quente (25-45 °C). Os aerossóis são produzidos em sistemas de arrefecimento evaporativo, torres de arrefecimento e separadores húmidos, através dos quais as legionelas podem entrar no ar ambiente e causar doenças pulmonares graves (legionelose). Constituem, por isso, um dos riscos higiénicos mais críticos no funcionamento dos circuitos de água de arrefecimento.

Na Alemanha e na Europa, aplicam-se requisitos rigorosos:

• 42º BImSchV: Os operadores são obrigados a monitorizar regularmente os sistemas de refrigeração, a efetuar testes microbiológicos e a documentar todos os resultados.

• VDI 2047 Folha 2: exige o funcionamento higiénico dos sistemas de arrefecimento evaporativo, incluindo especificações claras sobre amostragem, intervalos de medição, planos de ação e requisitos de documentação.

Os nossos aditivos e conceitos de processo OEM asseguram o controlo da legionela a vários níveis:

• Biocidas e combinações de biocidas para a redução orientada das populações de legionella e de outros microrganismos.

• Definições personalizadas de dosagem e monitorização para garantir que o efeito se mantém constante e em conformidade.

• Amostragem e verificação regulares, em conformidade com os requisitos legais, para que os operadores estejam legalmente protegidos.

• Relatórios para autoridades e organismos de inspeção como prova completa de um funcionamento higienicamente seguro.

Conclusão: Com os nossos produtos e conceitos de monitorização, o risco de surtos de legionella é minimizado de forma eficaz, os requisitos das autoridades são cumpridos de forma fiável e a operação é assegurada de forma higienicamente perfeita.

O funcionamento legalmente correto dos circuitos de água de arrefecimento exige o cumprimento de várias normas técnicas e requisitos legais. Estes são particularmente relevantes:

• VDI 2047 Folha 2: Funcionamento higiénico de sistemas de arrefecimento evaporativo para evitar riscos de legionela.

• 42º BImSchV: Obrigação de controlar, documentar e comunicar regularmente a ultrapassagem dos valores-limite.

• DIN EN 16798 / VDI 3803: Requisitos para sistemas de ventilação e ar condicionado com circuitos de água.

• Fichas de trabalho AGFW: Especificações para arrefecimento urbano e aplicações especiais.

Para cumprir estas normas, os parâmetros de funcionamento devem ser mantidos química e biologicamente estáveis. É aqui que entram em ação os aditivos de processo:

• Os inibidores de corrosão formam camadas protectoras nas superfícies metálicas e evitam a perda de material.

• Os estabilizadores de dureza e os anti-incrustantes ligam os formadores de dureza e evitam depósitos.

• Os biocidas reduzem os germes e os biofilmes e garantem a segurança higiénica.

• A regulação do pH e o antiespumante asseguram condições de processo estáveis e um funcionamento sem problemas.

Além disso, a combinação de conceitos de dosagem, estratégias de monitorização e amostragem regular é crucial. Esta é a única forma de provar que o circuito de água de refrigeração está a funcionar em conformidade com a lei e, ao mesmo tempo, funciona de forma eficiente em termos de energia e recursos.

Resultado: Os nossos aditivos de processo permitem que os operadores cumpram sem problemas os requisitos técnicos e legais, aumentem a segurança do sistema e melhorem de forma sustentável a eficiência energética nas operações de refrigeração.

A condutividade da água de arrefecimento é um dos parâmetros mais importantes para o controlo da química da água. Ela indica a concentração total de sais dissolvidos e aumenta continuamente com a evaporação na torre de resfriamento. Se a condutividade for muito alta, isso leva a uma supersaturação crítica, fazendo com que os formadores de dureza (por exemplo, sais de cálcio ou magnésio) precipitem e formem depósitos nas superfícies do trocador de calor. Estes depósitos prejudicam a transferência de calor, aumentam o consumo de energia e podem causar danos duradouros no sistema devido à incrustação.

A condutividade é controlada por uma descarga controlada e por uma reposição regulada. Na prática, o valor alvo é ajustado ao fator de concentração da água bruta. Os valores típicos em circuitos abertos situam-se entre 1.500 e 3.000 µS/cm, dependendo da dureza da água, dos materiais e do modo de funcionamento.

O valor do pH tem uma influência direta na tendência para a corrosão e depósitos.

• Bei zu niedrigen Werten (< 6,5) wird die Metallkorrosion durch Säureeinwirkung stark beschleunigt.

• Se os valores forem demasiado elevados (> 9,0), o risco de precipitação de carbonato de cálcio aumenta.

O objetivo é atingir um intervalo de pH estável entre 7,0 e 8,5 (dependendo do sistema, dos materiais e dos aditivos utilizados). Isto é conseguido utilizando estabilizadores de pH, soluções tampão e dosagem de aditivos direcionada.

Conclusão: Apenas através da monitorização e ajuste contínuos da condutividade e do valor de pH é possível cumprir os requisitos da VDI 2047 Folha 2 e do 42º BImSchV e garantir um funcionamento energeticamente eficiente e de baixa corrosão.

Os biofilmes são acumulações complexas de microrganismos que se acumulam numa matriz viscosa nas superfícies do circuito. Formam-se frequentemente em áreas com pouco fluxo ou em permutadores de calor com temperaturas ligeiramente elevadas. Os biofilmes são problemáticos porque causam vários efeitos negativos ao mesmo tempo:

1. Térmica: Apenas alguns décimos de milímetro de biofilme podem reduzir o coeficiente de transferência de calor até 20 %.

2. Hidráulica: Os biofilmes estreitam as secções transversais dos tubos, aumentam a resistência do fluxo e, consequentemente, a necessidade de energia da bomba.

3. Corrosão: Podem formar-se zonas anaeróbias sob os biofilmes, conduzindo à corrosão por picadas.

4. Higiénico: Os biofilmes servem de reservatório para germes patogénicos, especialmente a legionela, que se podem proteger dos biocidas.

O controlo dos biofilmes requer um procedimento em várias fases:

• Utilização de biocidas oxidantes (por exemplo, hipoclorito de sódio, dióxido de cloro, compostos de bromo), que têm um amplo efeito germicida.

• Combinação com biocidas não oxidantes (por exemplo, compostos de amónio quaternário), que desestabilizam os biofilmes de uma forma orientada.

• Dispersantes e biodispersantes que dissolvem a matriz extracelular e permitem a penetração dos biocidas na película.

• Estratégias de dosagem regulares em funcionamento alternado para evitar resistências.

• Monitorização através de amostragem (por exemplo, contagem de bactérias heterotróficas, medições de ATP) e inspecções visuais das superfícies do permutador de calor.

Isto garante que os biofilmes não se formam em primeiro lugar ou que são mantidos numa área que cumpre os requisitos de higiene da VDI 2047 Folha 2.

Nos sistemas de arrefecimento evaporativo, parte da água de arrefecimento é evaporada, pelo que apenas a água pura é libertada para a atmosfera. Todas as substâncias dissolvidas (sais, endurecedores, silicatos, substâncias orgânicas) permanecem no circuito. Isto leva a um aumento da concentração. Este efeito é descrito pelo fator de concentração, ou seja, a relação entre o teor de sal na água recirculada e o teor de sal na água bruta.

Exemplo: Se o fator de concentração duplicar de 2 para 4, a tendência de precipitação do carbonato de cálcio aumenta exponencialmente. Isto aumenta o risco de formação de depósitos, que não só dificultam a transferência de calor, como também podem causar sobreaquecimento localizado e danos materiais.

Estes efeitos têm de ser controlados:

• Estabilizadores de dureza e anti-incrustantes para ligar os sais de cálcio e magnésio de modo a que não precipitem.

• Inibidores de corrosão para assegurar uma camada protetora nas superfícies metálicas, apesar das crescentes concentrações de sal.

• biocidas, uma vez que a maior concentração de nutrientes promove simultaneamente o crescimento de microrganismos.

• Dessalinização regular para controlar a condutividade e evitar a supersaturação crítica.

Apenas um equilíbrio entre a taxa de evaporação, a dessalinização, a dosagem e a monitorização pode garantir um funcionamento estável de acordo com os requisitos legais (42º BImSchV, VDI 2047).

A eficiência energética dos circuitos de água de refrigeração depende diretamente da limpeza e da estabilidade dos componentes de suporte de água. Mesmo as mais pequenas falhas provocam custos adicionais significativos:

• 1 mm de depósitos de calcário nas superfícies do permutador de calor pode aumentar o consumo de energia até 10 %.

• Os biofilmes com 0,5 mm de espessura podem afetar a transferência de calor em 20%.

• Os danos causados pela corrosão conduzem a perdas de pressão e aumentam o consumo de energia das bombas.

A otimização do tratamento da água contribui decisivamente para a redução destes efeitos:

• Os estabilizadores de dureza evitam a formação de depósitos de calcário.

• Os inibidores de corrosão asseguram uma proteção estável da superfície e evitam a perda de pressão.

• Os biocidas e dispersantes mantêm as superfícies livres de biofilmes e garantem condições higiénicas seguras.

• Os estabilizadores de pH e as soluções tampão garantem a gama de funcionamento ideal para uma eficiência máxima.

Além disso, os sistemas de monitorização contínua (medições em linha de pH, condutividade, potencial redox) em combinação com estratégias de dosagem inteligentes podem automatizar o funcionamento e otimizar o consumo de produtos químicos.

Conclusão: Com um tratamento de água direcionado, os circuitos de água de arrefecimento podem não só ser operados de forma higiénica e em conformidade com a lei, como também os custos operacionais e as emissões de CO₂ podem ser significativamente reduzidos - um fator cada vez mais importante para as empresas com estratégias de sustentabilidade.

A regulação de uma torre de arrefecimento requer uma abordagem sistemática em que todos os aspectos químicos, operacionais e higiénicos da água são tidos em conta. A ALMA AQUA acompanha os operadores passo a passo:

1. Levantamento do sistema: Em primeiro lugar, são registados a tecnologia do sistema, o modo de funcionamento e a qualidade da água bruta utilizada. Os parâmetros importantes incluem a condutividade, a dureza, o valor do pH e o teor de oxigénio.

2. Definição de objectivos: Em conjunto com o operador, são definidos pontos focais como a eficiência energética, a proteção contra a corrosão ou o controlo da legionela.

3. Recomendação de produtos: Com base na análise, seleccionamos os aditivos de processo adequados (por exemplo, estabilizadores de dureza, biocidas, inibidores de corrosão).

4. Conceito de dosagem e monitorização: Definimos pontos de dosagem, quantidades, ciclos e valores limite para a monitorização online. Deste modo, garantimos o cumprimento da VDI 2047, do 42º BImSchV e das especificações específicas da empresa.

5. Amostragem e validação: As amostras de água são recolhidas durante o funcionamento e analisadas quanto a parâmetros microbiológicos, corrosivos e de escala relevantes.

6. Ajuste e otimização: Os resultados são integrados na gestão operacional, de modo a que a torre de arrefecimento funcione de forma permanentemente eficiente em termos energéticos, conforme e higienicamente segura.

Desta forma, garantimos não só a estabilidade técnica, mas também a conformidade legal com as autoridades e a eficiência económica da torre de arrefecimento.

O nosso trabalho não termina com o ajuste pontual do sistema; apoiamos os operadores ao longo de todo o ciclo de vida dos seus circuitos de água de arrefecimento. Os serviços típicos incluem

• Amostragem regular e análises laboratoriais para garantir o cumprimento de todos os valores-limite (químicos e microbiológicos).

• Conceitos de monitorização com controlo contínuo de pH, condutividade, potencial redox e bioindicadores.

• Relatórios e documentação para apresentação às autoridades de controlo no âmbito do 42º BImSchV.

• Adaptação das estratégias de dosagem às flutuações sazonais, às alterações de carga e à qualidade da água bruta.

• Aconselhamento técnico em caso de mau funcionamento ou de anomalias durante o funcionamento.

• Formação do pessoal operacional para que os sistemas possam ser geridos e monitorizados corretamente no local.

Desta forma, a torre de arrefecimento não é ajustada apenas uma vez, mas permanece permanentemente estável, energeticamente eficiente e higienicamente perfeita em funcionamento.