“LIMPEZA QUÍMICA DE EQUIPAMENTOS”

A LIMPEZA QUÍMICA vai além de simplesmente submeter o equipamento a uma solução ácida ou alcalina, pois isso pode ser ineficaz e até causar danos catastróficos.

Não existe um procedimento padrão seguro para realização de Limpeza Química, pois cada caso deve ser estudado com muito cuidado e por especialistas. Existem muitas dúvidas, até mesmo desconhecimento sobre este tema, o que vem causando muitas interpretações e decisões equivocadas.

A limpeza química é um procedimento de engenharia especializado, projetado para remover de forma controlada depósitos inorgânicos, produtos de corrosão, óxidos metálicos, sílica, carbonatos, sulfatos, fosfatos e resíduos orgânicos aderidos às superfícies metálicas internas de equipamentos industriais, utilizando reações químicas seletivas que asseguram elevada eficiência na dissolução dos depósitos, preservando a integridade do metal-base.

Quando observada sob o ponto de vista da engenharia da corrosão, da termo hidráulica e da integridade mecânica, a limpeza química se revela muito mais do que uma simples manutenção corretiva – é uma intervenção estratégica que devolve aos equipamentos suas condições originais de projeto, restabelece os coeficientes ideais de transferência de calor, reduz significativamente as perdas de carga hidráulica, elimina de forma eficaz as células de corrosão sob depósitos (Under Deposit Corrosion – UDC) e restaura as propriedades metalúrgicas essenciais, garantindo uma operação segura e confiável.

Caldeiras, por exemplo, são trocadores de calor projetados para transferir o calor da área de combustão para a de vaporização com a máxima eficiência térmica. A presença de incrustações ou depósitos no lado da água pode causar superaquecimento do metal e, muitas vezes, comprometer sua integridade física, formando “laranjas” que podem levar ao rompimento de tubos. Além disso, essas incrustações atuam como isolantes, prejudicando significativamente a troca térmica do equipamento e aumentando o custo da produção de vapor e seu impacto dependente da composição química e da espessura da incrustação.

Caldeiras devem, preferencialmente, receber tratamento de água adequado para garantir que todas as superfícies de troca térmica permaneçam limpas, sem incrustações, depósitos ou corrosão. Quando há falhas no tratamento químico, muitas vezes é necessário realizar um procedimento de limpeza para remover incrustações e depósitos, restaurando a eficiência de troca térmica projetada do equipamento. Basicamente, existem três tipos de limpeza, que devem, muitas vezes, serem aplicadas em conjunto: – Limpeza MANUAL – Limpeza MECÂNICA – Limpeza Química

Não se pode decidir por um determinado procedimento de limpeza química, sem antes avaliar todos os detalhes operacionais do sistema, tais como: – A composição dos depósitos/incrustações que queremos remover? – A metalurgia de construção do sistema/equipamento? – O tempo de operação do sistema/equipamento? – O Histórico – Condições de segurança –> ESTE ITEM É DE EXTREMA IMPORTÂNCIA. – O Local para descarte das soluções – Etc.

CUIDADOS DE ENGENHARIA: Em aplicações industriais, recomenda-se que a limpeza química seja sempre, precedida por uma caracterização dos depósitos por meio de análises físico-químicas (teor de carbonatos, sílica, óxidos metálicos e matéria orgânica), permitindo selecionar a solução química mais adequada. Após a limpeza, devem ser avaliados parâmetros como pH, ferro dissolvido, condutividade, alcalinidade, dureza e perda de massa por cupons de corrosão para verificar a eficiência do processo.

Também é recomendável estabelecer um programa contínuo de tratamento da água, com controle dos ciclos de concentração, dosagem de inibidores de corrosão, dispersantes, anti-incrustantes, biocidas oxidantes e não oxidantes, biodispersantes, etc., reduzindo a frequência das limpezas corretivas e mantendo os trocadores de calor operando com elevada eficiência térmica e confiabilidade. Para sistemas críticos, o monitoramento microbiológico periódico e inspeções internas programadas complementam uma estratégia de manutenção preditiva eficaz.

A limpeza química de equipamentos industriais constitui uma etapa crítica para a preservação da integridade metalúrgica, recuperação da eficiência operacional e aumento da confiabilidade de sistemas térmicos, hidráulicos e de processo. Sob a ótica da engenharia, trata-se de um processo controlado de remoção de depósitos inorgânicos, óxidos metálicos, produtos de corrosão, incrustações minerais, sílica, biofilmes e contaminantes orgânicos, utilizando soluções químicas formuladas para dissolução seletiva dos depósitos, minimizando simultaneamente o ataque ao metal-base.

Os depósitos acumulados durante a operação provocam redução do coeficiente global de transferência de calor (U), aumento da resistência térmica, elevação da perda de carga, redução da área hidráulica efetiva, intensificação dos processos corrosivos sob depósitos (Under Deposit Corrosion – UDC) e aumento do consumo específico de energia. Em equipamentos sujeitos a elevadas cargas térmicas, como caldeiras de alta pressão, trocadores de calor, condensadores, economizadores e evaporadores, pequenas espessuras de incrustação podem provocar significativo aumento da temperatura da parede metálica, acelerando os mecanismos de fluência (creep), fadiga térmica e falha por superaquecimento localizado.

PRÓS E CONTRAS A LIMPEZA QUÍMICA: Existe uma série de razões  a FAVOR e CONTRA da limpeza química ácida de equipamentos. No caso de caldeiras novas, por exemplo, a limpeza pré-operacional é importante e consta no manual do fabricante, tem o objetivo de remover o óleo e óxidos de ferro presente na superfície metálica e para isso, usamos agentes alcalinos. Este processo é comumente chamado de “BOIL OUT”.

Paradas imprevistas de caldeiras, obrigam à uma intervenção imediata que geralmente, inclui algum procedimento de limpeza química ácida para remoção de depósitos/incrustações provocados pela água.

A limpeza química muitas vezes, consome menos tempo do que os tradicionais métodos de limpeza mecânica para remoção de tais sedimentos, especialmente de óxidos de ferro.

Muitas empresas têm por prática, a realização de algum tipo de limpeza periódica de seus equipamentos, visando se evitar as paradas não programadas. O indicador principal para a realização de limpeza química é sem dúvida, a redução da troca térmica de aquecedores, condensadores, etc.

Por outro lado, sempre que aplicamos em um sistema ou equipamento um agente químico parcialmente corrosivo como ácido mineral, existe sempre a possibilidade de o metal sofrer ataque, o que muitas vezes, pode ser aceitável. Existe estudos que mencionam que corrosão de até 350 mpy (350 milésimos de polegadas por ano) pode ser aceitável para aço carbono. Porém, com utilização de inibidores de corrosão específicos, essa taxa de corrosão pode ser reduzida para até 90 mpy (90 milésimos de polegadas por ano). Existem relatos de casos práticos que alcançaram 54 mpy (54 milésimos de polegadas por ano) em limpeza química de caldeira. Com essas taxas de corrosão, as perdas de metal durante o processo e o breve tempo necessário para a limpeza química, são desprezíveis e/ou aceitáveis. Temos também outros casos práticos, onde foi realizado 18 processos de limpeza química ácida em uma mesma caldeira, sem a ocorrência de qualquer sinistro sério do metal. Uma série de quatro aquecedores fechados sofreram limpeza química ácida por 11 vezes, também sem apresentar nenhum indício de avarias.  Porém, é IMPORTANTE saber:

SE UM EQUIPAMENTO E/OU SISTEMA SOFREU TANTAS LIMPEZAS QUÍMICAS E/OU MECÂNICAS, É PORQUE ALGUMA COISA NO TRATAMENTO DA ÁGUA NÃO ESTÁ ADEQUADA.

O objetivo deste trabalho, é orientar sobre os procedimentos geralmente utilizados para realização de Limpezas Químicas,  apresentando soluções ambientalmente seguras e obter resultados superiores. Tais procedimentos indicam produtos químicos específicos para limpeza em várias condições operacionais, que devem ser AVALIADAS CRITERIOSAMENTE EM CADA CASO, tais como: procedimentos para neutralização e passivação, cuidados para descarte das soluções no efluente, muitas vezes negligenciados, metalurgia envolvidas, a segurança dos procedimentos e manuseio dos produtos químicos, etc.

Para planejamento de qualquer processo de limpeza química, é necessário seguir as etapas abaixo. Os procedimentos fornecem diretrizes para maximizar a eficiência da limpeza e ao mesmo tempo, minimizar os riscos de sinistros com os equipamentos e principalmente, com as pessoas envolvidas direta ou indiretamente na operação. Outro fator FUNDAMENTAL para o sucesso do projeto de limpeza química, é sem dúvida, avaliar o retorno do investimento (ROI) realizado que poderá ser obtido com a limpeza química. Esta avaliação só poderá ser definida corretamente, quando se tem o entendimento total do processo a ser realizado, dos equipamentos envolvidos, da metalurgia do sistema, da composição mais provável dos depósitos ou incrustações a serem removidas, do custo total do processo, dos riscos envolvidos, etc. As etapas a serem consideradas são: 1) Definir corretamente os equipamentos/sistemas envolvidos e os benefícios que serão obtidos com a limpeza química para o processo como um todo. Tal definição inclui a determinação da metalurgia, muitas vezes desconhecidas, principalmente em sistemas mais antigos; as temperaturas; as regulamentações do processo; o custo total de parada e /ou interrupção não programada de produção; qual o tempo disponível para a realização da limpeza (este é um item FUNDAMENTAL, pois na maioria dos casos, nunca se consegue realizar o processo de limpeza no tempo estimado, portanto, é uma boa prática, considerar no mínimo, 50% a mais, para não comprometer a retomada da operação), pois esta informação, só conhecida pelo cliente, será a base principal para o cálculo do retorno ao investimento (ROI), os produtos químicos necessários e a metodologia a ser implementada. 2) Conhecer a composição mais provável dos depósitos/incrustações é FUNDAMENTAL, pois sem ela, não temos como selecionar os produtos químicos, concentrações, as etapas do procedimento, etc. 3) Definir o processo de limpeza e quais os equipamentos necessários. 4) Definir qual será o procedimento e o impacto ambiental para descarte das soluções. Esta definição só é possível juntamente com o cliente e sua área ambiental. 5) Definir o procedimento com as instruções detalhadas, responsabilidades, riscos, proporção de sucesso, o custo da limpeza química com materiais, equipamentos, mão de obra, análises, consultoria externa, descarte, etc. 6) Inspecionar o equipamento/sistema antes do início do processo de limpeza química com registro fotográfico, os resultados das análises dos depósitos, etc., para efeitos comprativos e avaliação do sucesso do procedimento. 7) Realizar a limpeza química. 8) Inspecionar o equipamento/sistema antes e após o final da limpeza, com registro fotográfico e avaliar o sucesso do procedimento. Esta condição será a base de reinício de operação para efeitos comparativos futuros.

COLETA DE AMOSTRAS DOS DEPÓSITOS/INCRUSTAÇÕES: Como já mencionado acima, a composição dos depósitos/incrustações é FUNDAMENTAL. A coleta da(s) amostra(s), muitas vezes, causam equívocos irreversíveis, tais como: A) “Coletar amostra(s) no menor tempo possível”, ou B) Coletar amostra(s) no ponto de mais fácil acesso, como no enchimento de torre de resfriamento, no lado inferior da caldeira, em flange cego, trecho de linhas/tubulações com “zona morta” (sem circulação”), etc. Devemos considerar,  que todo o procedimento a ser determinado para a limpeza química, será baseado na composição dos depósitos/incrustações e por isso, uma amostragem, para mais próxima possível da condição real do equipamento é FUNDAMENTAL.

Por outro lado, o critério de coletar a amostra na pior condição do equipamento, no local mais crítico, com a lógica de: “Se a eficiência da limpeza for satisfatória nesta região, será também satisfatória no sistema/equipamento como um todo”. Isso pode ser um grande equívoco, pois os procedimentos e métodos para realização da limpeza química serão baseados nesta amostragem que não representa a realidade. Este material pode ter densidade cinco, 10 vezes maior que a média, mas estar presente em apenas 1% (um) da superfície incrustada do equipamento/sistema.

A amostragem ideal deve ser em uma secção de tubo ou do tubulação (muitas vezes, a amostra da incrustação raspada do tubo é praticamente a mesmas do depósito no fundo do balão). Porém, a(s) amostra(s) retirada(s) do(s) tubo(s), sempre que possível, pode ser a mais representativa. Depois da coleta das amostras, é importante sua preservação e enviá-las ao laboratório o mais rápido possível. A identificação da amostra, com o nome do equipamento, local de remoção, forma do material (se depósito ou incrustação, aspecto, se muito difícil de remover, etc., é importante informar aos técnicos que irão elaborar o procedimento da limpeza. A desidratação e/ou secagem da amostra, pode causar diferenças no resultado do teste de limpeza no laboratório, principalmente, se a amostra é predominantemente de orgânicos, lama e/ou lodo. Sempre que possível, a amostra deve ser enviada, em bolsa plástica, minimizando sua secagem.

Se tivermos quantidade de amostra suficientemente, poderemos realizar testes em laboratório com fluxo dinâmico ou estáticos, para avaliação da eficiência do produto químico e se estimar o tempo necessário para a execução da limpeza química. Os agentes químicos de limpeza dissolverão a incrustação de forma mais ou menos linear e de forma lenta, desde a superfície da incrustação até a parede do tubo

Além da amostra do depósito, considerar também, as seguintes abaixo, que são relevantes para a seleção dos solventes: a seguinte informação é imperativa na seleção inicial de opções de solventes: – Metalurgia do sistema/equipamento, incluindo o-rings, gaxetas, instrumentação, visor de Nível, etc. – Limitações de temperatura – Limitações de tempo – Históricos de limpezas anteriores (procedimentos, químicos, resultados, sinistros, etc.) – Presença de anodos de sacrifício (trocadores de calor) – Etc.

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