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Thesis - Técnico Lisboa

1. 0 025 gt D S 0 015 xe N A o inox E 4 TLT S 0 005 ileit 444 E 4 44 14 4 2 44444 44 9 4444944 E 0 10 20 30 40 lt 0 005 Tempo dias c A o inox 0 025 0 015 4 Ensaio 1 4 Ensaio 2 Amplitude normalizada corrigida V 0 005 Tempo dias Figura 29 Amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas para o tubo sensor DSS de a o inox a ensaio 1 b ensaio 2 c ensaios 1 e 2 56 Ap s o tratamento dos dados para o ensaio 1 e o tubo sensor de a o inox representou se a evolu o das amplitudes de vibra o m dias di rias corrigidas a 25 C e normalizadas com o tempo Figura 29 a Verifica se que inicialmente houve um desenvolvimento acentuado de biofilme at ao dia 6 um patamar est vel at ao dia 14 seguido de um decr scimo de sinal suave at ao dia 29 e que no dia 30 houve uma descida abrupta que se manteve at ao final do ensaio Estes resultados est o de acordo com a teoria da forma o de biofilme 12 esquematizada na Figura 8 onde numa fase inicial d se a ades o de c lulas na superf cie seguida de um desenvolvimento da estrutura do biofilme at ao dia 14 Subsequentemente a matura o atingida e as camadas mais externas do biofilme libertam c lulas de modo a colonizar outras superf cies at ao dia 29 As tend ncias das amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas no tubo sensor DSS de a o inox nos ensaios 1 e 2 Figura 29
2. 2 3 2 1 Incrusta es An lises dureza total c lcio e magn sio quantificam a tend ncia a incrusta es num sistema de guas A alcalinidade total o pH e a temperatura determinam as concentra es dos i es carbonato e bicarbonato assim como a solubilidade do carbonato de c lcio Todos estes par metros t m de ser controlados numa gama de valores aceit veis para garantir a aus ncia de incrusta es As concentra es de s lica e de sulfato tamb m devem ser controladas e mantidas em n veis razo veis para evitar a forma o de incrusta es de gesso e silica 17 2 3 2 2 Biofouling Para evitar a forma o de biofouling come a se por utilizar sistemas de filtra o sendo a dificuldade desta t cnica o espa o necess rio para os leitos dos filtros e a necessidade de especial aten o pois no caso de o tratamento n o ser aplicado assiduamente estes sistemas s o aut nticas incubadoras de microrganismos Para neutralizar a forma o de biofouling existem duas hip teses a utiliza o de m todos mec nicos e ou a adi o de qu micos gua de refrigera o A utiliza o de qu micos para evitar o desenvolvimento de biofouling leva a problemas ambientais Em particular os biocidas t m uma natureza t xica e podem apresentar riscos ecol gicos Para proteger o ambiente a forma mais bvia evitar os tratamentos qu micos recorrendo a tecnologias mec nicas para reduzir o impacto do biofouling na efi
3. Bact rias nitrificantes que geram cido n trico a partir de contamina es de am nia causando s rios problemas de corros o Bact rias redutoras de sulfato que geram sulfitos a partir de sulfatos e podem causar corros o localizada Bact rias anaer bicas corrosivas que causam corros o localizada pela secre o de res duos corrosivos e que se encontram por baixo de dep sitos onde h uma defici ncia de oxig nio 25 Na Tabela 4 encontram se as principais bact rias presentes em sistemas de refrigera o bem como exemplos de cada tipo de bact ria e problemas associados sua presen a Tabela 4 Tipos de bact rias presentes em sistemas de guas de refrigera o Condi es de Tipo de Bact rias Exemplos Crescimento Problemas Associados Tec pH Em grande quantidade 4 8 7 4 produzem sedimentos Aerobacter Aerogenes Revestimento Aer bico Flaviobacterion Proteus Vulgais Serratia Alcaligenes Escudo Aer bico Bacillus o Bacillus Produzem sedimentos 5 8 Enxofre Aer bico Tiobacillus Thio o Xdans 06 6 Enxofre oxidado a tinta Bact ria Redutora 20 40 Crescem debaixo de de Sulfato Desulfuricoms ps sedimentos aer bicos Anaer bica causando corros o Hidratos de ferro depositam Ferro Crenotix Leptotrix 59 74 se sobre as c lulas Gallionella aumentando o processo de sedimenta o Usualmente o crescimento das bact rias d se entre 20 e 40 C mas em al
4. e consequentemente a forma o de dep sitos O fouling o resultado da deposi o de s lidos em suspens o de produtos de corros o e de massas microbianas nas superf cies das tubagens de passagem Pode tamb m ser devido deposi o de precipitados de compostos sendo o carbonato de c lcio o mais comum que se tornam insol veis com o aumento da temperatura Este tipo de fouling denomina se de incrusta es No caso particular deste ser devido deposi o de massas microbianas denomina se de biofouling Os sistemas de guas de refrigera o podem ser sujeitos a graves contamina es provenientes da gua de make up Quando estes sistemas trabalham em aberto os potenciais contaminantes s o ainda mais preocupantes pois a gua contacta com o meio ambiente Al m disso estes processos funcionam a temperaturas elevadas que promovem o aumento da concentra o dos contaminantes por evapora o da agua 2 1 1 Corros o A corros o consiste no desgaste de um metal quando este se encontra na presen a de gua ar e de outros metais Esta destrui o pode dar se por reac o qu mica ou electroquimica com o meio em que o metal est inserido A grande maioria dos materiais fabricados t m uma tend ncia natural para na presen a de oxig nio regressarem ao seu estado natural de xido Uma pequena flutua o do pH da gua de arrefecimento pode causar um aumento no potencial de corros o Os sistemas
5. em alternativa aos coupons comerciais muito dispendiosos existentes no mercado 21 22 3 Biofouling State of the art Nesta tese de mestrado foram desenvolvidos coupons planos espec ficos para a detec o do potencial de forma o de biofouling em sistemas de guas de refrigera o em funcionamento ou em projecto Para tal foi necess rio proceder a uma pesquisa bibliogr fica sobre o tema Come ou se por determinar quais os microrganismos que se desenvolvem mais facilmente e que est o normalmente presentes em sistemas de guas de refrigera o De seguida pesquisaram se os materiais onde mais prop cio o desenvolvimento de biofouling Por fim cruzaram se estas informa es 3 1 Microrganismos Presentes em Sistemas de Refrigera o Os microrganismos encontram se em toda a Natureza no ar na gua e no solo e t m um papel crucial na sa de dos seres humanos e animais Muitos s o ben ficos enquanto outros s o patog nicos A crescente import ncia destes microrganismos deve se a sua capacidade de ades o nas superf cies de estruturas formando se um biofilme seguido do seu crescimento e prolifera o o que afecta a qualidade da gua diminuindo a efici ncia dos sistemas de refrigera o e mesmo pondo em risco a sa de p blica Os microrganismos podem entrar nas torres de refrigera o por duas vias pela gua de alimenta o ou pelo ar que nelas circula Existem tr s tipos de microrganismos po
6. mergulho em neoprene e fixos com clips para manterem a forma debaixo de gua Na Figura 13 encontra se representada a geometria de um coupon plano Figura 13 Geometria dos coupons planos 34 As dimens es dos coupons planos foram medidas com um paqu metro digital e encontram se listadas na Tabela 6 Tabela 6 Dimens es dos coupons planos L mm L mm L mm D mm Cobre 76 13 1 5 A o inox 76 12 1 5 PVC 75 12 2 s HDPE 75 12 2 5 Neoprene 76 13 8 E Mostram se na Figura 14 os coupons planos testados a b C d e Figura 14 Coupons planos para a detec o de biofouling a cobre b a o inoxid vel c HDPE d PVC e neoprene 35 4 1 1 Diveil Surface Sensor O Diveil Surface Sensor DSS baseia se na analise de uma vibracao de resposta da superf cie monitorizada e um sistema comercializado pela empresa Enkrott S A O DSS quantifica varia es nas propriedades das vibra es de uma superf cie devidas ades o ou remo o de dep sitos O sistema constitu do por um actuador que produz uma vibra o a qual se propaga na superf cie e a vibra o resposta captada por um sensor receptor Os dados s o recolhidos em tempo real e processados matematicamente Um sistema DSS constitu do pelos componentes esquematizados na Figura 15 Actuador Sensor Figura 15 Esquema de um sistema Diveil Surface Sensor O DSS pretende detectar e avaliar a quantidade
7. mica e o Ru do Electroqu mico para a monitoriza o de corrosao 7 a A Resist ncia de Polariza o Linear a metodologia mais comum para a detec o da corros o de um metal e envolve a aplica o de uma baixa voltagem 10 a 20 mV a uma amostra para avaliar a corrente de resposta Atrav s desta corrente de resposta e da corrente de resposta em estado estacion rio calculada a Resist ncia de Polariza o um m todo muito usado devido sua simplicidade e facilidade de utiliza o No entanto a medi o demorada e afecta a superf cie do el ctrodo b A Espectroscopia de Imped ncia Electroqu mica uma metodologia muito usada in situ que determina as propriedades das interfaces s lido l quido em sistemas electroqu micos E aplicado um sinal sinusoidal com uma magnitude pequena por toda a interface mede se a correspondente resposta e analisam se esses dados recorrendo teoria de corrente alterna uma metodologia que permite obter respostas rapidamente sendo a dificuldade de interpreta o de resultados a sua principal desvantagem 16 L c A Modula o de Frequ ncia Electroqu mica uma metodologia em que as respostas a correntes devidas a perturba es de uma ou mais ondas sinusoidais s o medidas a frequ ncias diferentes das do sinal aplicado um m todo r pido e n o destrutivo para medi es instant neas da taxa de corros o No entanto s pode ser aplicado em sistemas em que as ta
8. o inox ap s ensaio 1 CIP 1 ap s ENSAIO 2 OIP 2 rasta com alisa arabe a Quina ga ia a ga chum Ca Cai Gon co DE een a Da 70 Figura 38 Tubo cristal sa da do tubo sensor DSS de a o inox a antes da CIP 1 b ap s a CIP 1 Ri aa late EA EE E vice et A A AE AE TEE E EA TE 71 Figura 39 Cleaning in Place para o tubo sensor DSS de PVC ap s ensaio 1 CIP 1 ap s ensaio 2 CRE el Cd a 72 Figura 40 Tubo cristal sa da do tubo sensor DSS de PVC a antes da CIP 1 b ap s a CIP 1 73 xii Indice de Tabelas Pag Tabela 1 Compostos qu micos para tratamentos de guas de refrigera o eee eeeeeeessereeee 14 Tabela 2 Tipos de algas presentes em sistemas de guas de refrigera o 2 24 Tabela 3 Tipos de fungos presentes em sistemas de guas de refrigera o 24 Tabela 4 Tipos de bact rias presentes em sistemas de guas de refrigera o 26 Tabela 5 Dimens es dos coupons cil ndricos acoplados aos tubos sensores DSS 33 Tabela 6 Dimens es dos COUPONS planos er eeeerere ea eere eae err eae erea arena aan nana 35 Tabela 7 Caracteriza o do fluido teste eee eeeere eae eer ear ere narra aan enena 37 Tabela 8 ngulos de contacto obtidos para os diferentes materiais dos coupons planos 53 Tabela 9 Factores de atrito e tens es de corte nas superf cies dos coupons cil ndricos de a o inox e A PER RS JR R
9. 0 010 e c 5 A o inox e PVC S 0 005 O E lt 0 000 i 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 massa seca mg cm Figura 32 Amplitudes de vibra o nos tubos sensores DSS em fun o das massas secas obtidas nos respectivos coupons cil ndricos de a o inox e de PVC a ensaio 1 b ensaio 2 Quanto ao ensaio 1 Figura 32 a verifica se que apesar do fraco coeficiente de correla o em ambos os ensaios dos materiais dos coupons cil ndricos os pontos experimentais sugerem uma rela o de proporcionalidade directa entre a massa seca de biofilme e a amplitude de vibra o normalizada corrigida dos sensores como era esperado No ensaio 2 Figura 32 b os dados experimentais n o se ajustam t o bem a uma rela o linear possivelmente devido ao fluido teste ser menos contaminado Surpreendentemente o quociente entre os declives das correla es Amplitude normalizada corrigida f massa de biofilme aderido para o a o inox e o PVC praticamente unit rio em ambos os ensaios isto a correla o linear entre as amplitudes de vibra o nos tubos sensores DSS e as 62 massas secas de biofilme aderido nos coupons cil ndricos respectivos nica independentemente do material Quaisquer desvios linearidade das representa es das amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas a 25 C em fun o das massas secas de biofilme observados podem dever se a erros de pesagem ou de amostragem
10. 4 Girar a roda da seringa no sentido hor rio e largar uma gota de gua Milli Q sobre a amostra e fazer Enter 5 Abrir a imagem gt gt digitize e seleccionar o ultimo ficheiro de imagem 40 3 Mm e clicar em para Abrir o ficheiro treta txt e introduzir as coordenadas pela mesma ordem mas como y x e dar Seleccionar os pontos na imagem na seguinte ordem obter as coordenadas x y nome ao ficheiro output txt Para obter os resultados gt gt sessile pressionar Enter e escrever treta txt em que aparece logo o resultado final da an lise nomeadamente o ngulo de contacto com o respectivo erro Procurar o ficheiro output txt para a informa o detalhada de cada gota Para cada material necess rio em primeiro lugar fazer uma s rie de ensaios de calibra o para a defini o e ajuste do tempo adequado a cada determina o seguidos da determina o do ngulo de contacto Com os valores obtidos em cada determina o poss vel escolher os mais concordantes para cada material passos 1 2 A 0 Oo 9 10 4 2 5 Arranque da Montagem Laboratorial Antes de cada arranque da montagem laboratorial foi necess rio efectuar os seguintes Verificar se as tubagens se encontram limpas Verificar que cada elemento da montagem se encontra no local correcto tal como os coupons cil ndricos e planos a bomba de aqu rio etc ver esquema da montagem Figura 9 e Fig
11. Contaminacoes A produ o efic cia qualidade e custo de qualquer processo industrial pode ser afectado pelos sistemas de agua de refrigera o pois qualquer processo depende directamente da sua capacidade de refrigera o para manter as condi es operat rias ptimas de press o e temperatura que reduzem o custo total de opera o Aumentos das perdas de carga no sistema de refrigera o ou perdas de efici ncia na transfer ncia de calor tornam necess rio fornecer energia adicional ao sistema Na maioria dos casos a energia fornecida el ctrica conduzindo a um aumento dos custos de opera o Na ind stria alimentar o mau funcionamento da refrigera o influencia directamente a qualidade do produto final pois nesta ind stria utilizam se sistemas para a refrigera o de compressores e para a climatiza o de c maras frigor ficas sendo um ponto cr tico Os problemas descritos na sec o 2 1 podem ser atenuados por uma manuten o activa Todo e qualquer equipamento deve estar em condi es de limpeza de modo a que o seu funcionamento seja eficiente e as condi es n o sejam prejudiciais sa de Devem ser realizadas inspec es visuais regulares e colher amostras do sistema 2 2 1 Qualidade da gua Em geral o uso de guas de fonte natural sem tratamento adequado conduz a sistemas de refrigera o com uma baixa efici ncia A dimens o deste problema tanto maior quanto pior a qualidade
12. Desalination 185 2005 255 268 30 L C S Grenho Estudo da Ades o Bacteriana a Biomateriais Nanof sicos Disserta o de Mestrado Universidade Fernando Pessoa Porto Portugal 2010 31 R M Donlan Biofilms Microbial Life on Surfaces Emerging Infectious Diseases 8 9 2002 881 890 32 R M Donlan J W Costerton Biofilms Survival Mechanisms of Clinically Relevant Microorganisms Clinical Microbiology Reviews 15 2 2002 167 193 33 P Niquette P Servais R Savoir Impacts of Pipe Materials on Densities of Fixed Bacterial Biomass in a Drinking Water Distribution System Water Research 34 6 2000 1952 1956 34 N B Hallam J R West C F Forster J Simms The Potential for Biofilm Growth in Water Distribution Systems Water Research 35 17 2001 4063 4071 35 T E Cloete D Westaard S J van Vuuren Dynamic response of biofilm to pipe surface and fluid velocity Water Science and Technology 47 5 2003 57 59 36 M J Lehtola T Miettinen M M Kein nen T K Kekki O Laine A Hirvonen T Vartiainen P J Martikainen Microbiology Chemistry and Biofilm Development in a Pilot Drinking Water Distribution System with Copper and Plastic Pipes Water Research 38 2004 3769 3779 37 T Schwartz H Sandra U Obst Formation and bacterial composition of young natural biofilms obtained from public bank filtered drinking
13. Esquema das fases de crescimento do biofilme 1 Adsor o inicial das c lulas superf cie 2 Produ o de uma matriz celular 3 Desenvolvimento do biofilme e sua geometria 4 Matura o do biofilme 5 Dispers o das c lulas do biofilme E cccecesesecesescesecsseseevecseeseeveeeeen 28 Figura 9 Vista dianteira da montagem laboratorial e eeeeerreeeana aaa rrrrranannaa 32 Figura 10 Vista traseira da montagem laboratorial e eeeereerraeaaaa aaa errranaanda 32 Figura 11 Coupons cil ndricos acoplados aos tubos sensores DSS a a o inox D 8 mm b PVC DETOM pe Pa cal Seige O E Sp ED la Les 33 Figura 12 Zo00m doaquarlO asas sos dg a Ea AS a A ea ed 34 Figura 13 Geometria dos coupons planos cccseccccceeeeecceeseeecceseecceuseeecseuseeeseuseeessseeeesageeeesenseeenes 34 Figura 14 Coupons planos para a detec o de biofouling a cobre b a o inoxid vel c HDPE d PVG el NCODIENG i iitasneticininnccstadetiainiahcuhratn ea ionantiauasdted a Danas de eta a dos 35 Figura 15 Esquema de um sistema Diveil Surface Sensor ccccccseecceeeeeneeeeeeeeeaeeeeeeesaaceeeseeaaneeeess 36 Figura 16 Coupon plano e respectivas reas ccccccssesecceccaeeeececccaeeeeeeeccueueeeecsuaeceesssaaeeeeeessagseeens 44 Figura 17 Imagens SEM do cobre com amplia es a x 6000 e b x 2000 45 Figura 18 Imagens SEM do a o
14. PE Contudo n o h diferen a no biofilme formado nestes dois materiais ap s cerca de 200 dias Analogamente Schwariz et al estudaram o desenvolvimento de biofouling em polietileno de alta densidade HDPE PVC e cobre No caso do HDPE e PVC a densidade de c lulas variou entre os 35 38 e no cobre era cerca de 10 Os microrganismos contaminam todo o tipo de superf cies e certos tipos de bact rias podem adsorver se as superf cies durante meses Uma limpeza frequente e eficiente diminui essa possibilidade mas a elimina o total imposs vel Em hospitais uma limpeza eficaz e a utiliza o de superf cies de cobre uma solu o razo vel Apesar das propriedades antibacterianas do cobre n o estarem completamente confirmadas h estudos que comprovam que superf cies deste material conduzem a contagens de microrganismos inferiores Materiais como o cobre e o a o inoxid vel e o a o carbono s o frequentemente utilizados no fabrico de coupons principalmente para quantificar os potenciais de corros o No presente trabalho um dos objectivos desenvolver coupons planos espec ficos para a quantifica o do potencial de crescimento de biofouling e uma vez que o seu desenvolvimento depende muito da capacidade de ades o dos microrganismos na superf cie do coupon optou se por utilizar os materiais cl ssicos da corros o o cobre e o a o inoxid vel dois pl sticos o PVC e o HDPE e ainda o neopren
15. a e Figura 29 b s o claramente semelhantes e est o de acordo com a teoria da forma o do biofilme crescimento inicial estabiliza o e interrup o do sinal a partir do dia 29 Figura 29 c Por outro lado as amplitudes de vibra o do ensaio 1 s o geralmente cerca do dobro das amplitudes de vibra o do ensaio 2 correspondente muito provavelmente devido gua do ensaio 1 apresentar uma concentra o de microrganismos cerca do dobro da do ensaio 2 Na Figura 30 apresentam se os mesmos ensaios realizados para o tubo sensor DSS de PVC 57 0 03 4 Ee D 0 02 Oo S 4 Ko q 0 01 E Oo Cc Ss 0 00 E a 0 01 0 03 0 02 0 01 0 00 Amplitude normalizada corrigida V 0 01 0 03 0 02 0 01 0 00 Amplitude normalizada corrigida V 0 01 4 0 a Ensaio 1 PVC e PVC 4 44 MALLARA asso tI PII Te 10 20 30 40 Tempo dias b Ensaio 2 PVC 44 4114 7 4 497 e PVC 4414 T 10 20 30 40 Tempo dias c PVC 0 4 Ensaio 1 eee 09 64 Ensaio 2 40999 44 0 ETS road SOOT TSI SESS Rae Re 10 20 30 40 Tempo dias Figura 30 Amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas para o tubo sensor DSS de PVC a ensaio 1 b 58 ensaio 2 c ensaios 1 e 2 Ap s o tratamento de dados para o ensaio 1 e o tubo sensor de PVC representou se a evolu o das amplitudes de vibra
16. averigua o da hidrofobicidade hidrofilicidade de cada um destes materiais Para estes ensaios foi necess ria uma prepara o pr via das amostras que consistiu em lava las com detergente e seca las num forno de v cuo LAB LINE DUO VAC OVEN O procedimento no forno de v cuo compreendeu os passos seguintes th Inserir as amostras no forno e fechar a porta NO Fechar a torneira do ar ee Abrir a torneira da bomba IN Abrir a torneira do esgoto O Ol Pressionar a porta at que a leitura do v cuo no man metro comece a subir N Aguardar que o v cuo atinja 28 in Hg Pabsoluta 5 cm Hg Oo Ligar a bomba Aguardar no m nimo 12 horas O Guardar as amostras num exsicador at medi o dos ngulos de contacto Recorreu se a um microsc pio Wild Heerbrugg M32 a um foco Leica Type MTR31 a um porta amostras Ram hart inc Model 100 07 00 e a um programa de an lise Axisymmetric Drop Shape Analysis Profile ADSA P Software Para as determina es do ngulo de contacto utilizou se o m todo da gota s ssil que consistiu em 1 Colocar a amostra no porta amostras 2 Ligar o MatLab e abrir o ficheiro tempos gt gt open ficheirotempos onde se estabeleceram os par metros de an lise nomeadamente os intervalos de tempo em que se tiravam as fotografias 3 Come ar a aquisi o de imagem gt gt startaquisi o podendo se ajustar o contraste da imagem
17. biofilme aderido por unidade de rea superficial nos coupons planos a ensaio 1 b ensaio 2 64 Em ambos os ensaios 1 Figura 33 a e 2 Figura 33 b observa se que o coupon plano de neoprene apresentou elevadissimas massas de biofilme aderido e curiosamente mais elevadas no ensaio 2 apesar da menor contamina o do fluido teste Para uma clara visualiza o dos resultados dos restantes coupons planos excluiram se os dados relativos ao neoprene na Figura 34 a Ensaio 1 1 5 1 2 E m Cobre 0 9 A o inox o E HDPE o J 0 ae e okie E T Ss a na EN EN 0 3 17 30 31 36 Tempo dias b Ensaio 2 1 5 42 m Cobre 5 E A o inox E 0 9 m HDPE Q o 0 6 a 0 mPVC E 0 3 0 22 Tempo dias Figura 34 Massas secas de biofilme aderido por unidade de rea superficial nos coupons planos excluindo o de neoprene a ensaio 1 b ensaio 2 No ensaio 1 Figura 34 a observa se o aumento das massas secas de biofilme aderido por unidade de rea superficial de todos os materiais sugerindo o crescimento de biofilme com o tempo Todavia tanto para o a o inox como para o PVC as massas obtidas no dia 36 foram inferiores as do dia 31 indicando que os biofilmes atingiram a matura o e as c lulas nas camadas exteriores destes migraram para colonizar outras zonas 65 No ensaio 2 Figura 34 b o aumento das massas secas de biofilme aderido por unidade de area superficial foi re
18. claro 37 4 2 Procedimentos Laboratoriais Para a caracteriza o dos materiais e para a realiza o dos ensaios de ades o e remo o de biofouling foram seguidos os seguintes protocolos previamente estabelecidos 4 2 1 Microscopia Electr nica de Varrimento SEM O SEM um equipamento utilizado para o desenvolvimento e controlo da qualidade de materiais Os dom nios de aplica o desta t cnica estendem se desde a caracteriza o microestrutural de amostras at aplica es em diversas reas cient ficas A aplica o desta metodologia permite identificar defeitos e detectar impurezas realizar estudos de ades o corros o e fractura 4 Baseia se na incid ncia de um feixe de electr es na amostra que resulta na emiss o de diversos tipos de radia o e electr es que posteriormente s o focados atrav s de um sistema de lentes de alta resolu o Esta t cnica permite obter uma imagem de elevada resolu o da superf cie de uma amostra Para as amostras poderem ser caracterizadas por microscopia SEM t m de apresentar uma boa condutividade el ctrica superficial Caso contr rio t m de ser revestidas por um bom condutor por exemplo ouro platina cr mio ou grafite sendo o revestimento efectuado sob v cuo Cortaram se amostras dos coupons de cobre a o inox HDPE PVC e neoprene para observa o do aspecto da sua superf cie porosidade superficial rugosidade etc por Microscopia Electronica de Varrime
19. da gua de make up A utiliza o de agua reciclada em torres de refrigera o representa um desafio com objectivos e caracter sticas que entram em conflito Idealmente em torres de refrigera o a gua faz entre 2 a 6 ciclos de concentra o CoC at que a gua seja descarregada atingindo concentra es de minerais entre 17 a 50 que podem precipitar A agua reciclada tem uma conota o negativa sendo caracterizada por elevados n veis de minerais que favorecem o crescimento de microrganismos medida que os ciclos de concentra o aumentam maior a probabilidade de uma torre de refrigera o funcionar como uma incubadora promovendo o crescimento de biofouling Sendo assim s o limitados os ciclos de concentra o de uma gua reciclada O custo do tratamento qu mico da gua reciclada elevado e o volume de descarga tamb m PI 11 2 2 2 Efeitos do Meio Ambiente Em torres de refrigera o o ar que circula na torre que providencia as condi es para a evapora o sendo necess rios cerca de 1500 m de ar por m de gua N o portanto de estranhar que a atmosfera envolvente de uma torre de refrigera o tenha efeitos profundos na sua efici ncia Em algumas zonas ridas e especialmente onde as tempestades de areia s o comuns o ar cont m grandes quantidades de p s e areias Os sistemas de guas de refrigera o nestas zonas t m de ter associado um sistema de filtra o em parale
20. de Contamina es Em qualquer ind stria o objectivo a redu o dos custos de opera o o aumento dos lucros e a qualidade do produto Como tal mantendo se o rendimento da instala o conseguir se uma redu o do consumo de gua por aumento dos ciclos de recircula o com controlo do pH e do oxig nio dissolvido favor vel para a redu o de custos Em suma o sucesso de um sistema de aguas de refrigera o passa por um bom sistema de controlo monitoriza o 2 3 1 Corros o O controlo da corros o requer mudan as no metal ou no meio que o envolve Podem utilizar se ligas met licas mais resistentes corros o mas que s o alvos de corros o localizada e elevados custos Em sistemas aquosos existem tr s formas para inibir o meio envolvente corros o 1 Formando uma pel cula de carbonato de c lcio na superf cie met lica utilizando se c lcio natural e a alcalinidade da gua 2 Removendo o oxig nio corrosivo da gua por desarejamento qu mico ou mec nico 3 Adicionando inibidores de corros o Todos os sistemas de guas de refrigera o devem incluir um m todo de monitoriza o de corros o As ferramentas mais utilizadas para este fim incluem coupons met licos de corros o Figura 5 sensores instant neos da taxa de corros o e ainda permutadores de calor teste Os dados obtidos servem para optimizar o doseamento do inibidor no programa de tratamento Os coupons met licos de corr
21. de di xido de carbono na atmosfera de 0 03 Se a concentra o de CO for constante poss vel determinar uma alcalinidade para o pH seleccionado pois o pH varia logaritmicamente com a alcalinidade 2 2 3 Tratamentos Quimicos Os tratamentos de guas t m como principal objectivo a reutiliza o da gua de maneira eficiente minimizando o crescimento biol gico incrusta es corros o e fouling Um tratamento de aguas eficaz permite menos dep sitos e uma opera o mais eficiente bem como um tempo de vida util dos equipamentos maior pois ha uma diminui o da corros o Num programa de tratamento de aguas muitas vezes necess rio o controlo de incrusta es e corros o o qual realizado por inibidores Para uma selec o adequada do programa de tratamento de guas necess rio um estudo meticuloso e uma grande quantidade de informa o uma tarefa exaustiva devido complexidade 12 do equipamento envolvido bem como as varia es das condi es operatorias Este estudo envolve os dados relativos ao sistema de refrigera o a qu mica da gua de refrigera o os dados relativos transfer ncia de calor e as caracteriza es dos efluentes O objectivo da monitoriza o e an lises de gua identificar potenciais problemas antes que estes ocorram com recurso a ferramentas de diagn stico que incluem an lise de guas on site e em laborat rio an lise de dep sitos org nico
22. detection of pathogenic bacteria Biosensors amp Bioelectronics 14 1999 599 624 21 htip Awww alspi com BKF Temp scale bio him acedido a 06 de Junho de 2014 22 A Samimi Micro Organisms of Cooling Tower Problems and How to Manage Them International Journal of Basic and Applied Science 1 4 2013 705 715 79 80 23 W G Characklis Fouling Biofilm Development A Process Analysis Biotechnology and Bioengineering 23 1981 1923 1960 24 M T S Lutterbach F P Fran a Biofilm formation in water cooling systems World Journal of Microbiology amp Biotechnology 12 1996 391 394 25 M C Kasnowski S P S Mantilla L A T Oliveira R M Franco Forma o de Biofilme na Ind stria de Alimentos e M todos de Valida o de Superf cies Revista Cient fica Electronica de Medicina Veterinaria 15 Julho de 2010 26 L Lasa J L del Pozo J R Penad s J Leiva Bacterial Biofilms and Infection Anales del Sistema Sanitario de Navarra 28 2 2005 163 175 27 http www e escola pt topico asp id 354 amp ordem 1 acedido a 18 de Maio de 2014 28 W Guo H Ngo J Li A mini review on membrane fouling Bioresource Technology 122 2012 27 34 29 Ivnitsky H Katz l Minz D Shimoni E Chen Y Tarchitzky J Semiat R Dosoretz C G Characterization of membrane biofouling in nanofiltration processes of wastewater treatment
23. encontram se listadas na Tabela 5 Tabela 5 Dimens es dos coupons cil ndricos acoplados aos tubos sensores DSS D mm L mm A o inox 8 47 PVC 10 59 Para al m dos coupons cil ndricos testaram se coupons planos de materiais distintos cobre a o inoxid vel HDPE PVC e neoprene espec ficos para a detec o do potencial de biofouling Tal como exemplificado na Figura 9 recorreu se a uma bomba de aqu rio EDEN 106 S Type TO que recirculava o fluido teste com um caudal de 35 L h a um aqu rio onde se encontravam os coupons planos Neste aqu rio n o existia aquecimento e ocorria dissipa o de calor por convec o natural portanto a temperatura no aqu rio era inferior do tanque Instalou se tamb m um tubo ladr o no aqu rio para evitar o transbordo do fluido nele contido 33 Na Figura 12 apresenta se um esquema do aquario onde foram colocados cinco coupons planos de cada material em estudo cobre a o inoxid vel HDPE PVC e neoprene AL L LU LL IM 47 47 MMS NOMINAL AMAM ALA f ALY ViVi ty VY E Cobre ZA Vi ALA VY AA E T UAT Non A o Inoxid vel C HDPE C PVC E Neoprene Figura 12 Zoom do aqu rio Os coupons de a o inox e de cobre eram coupons normalmente utilizados na monitoriza o de corros o e foram adquiridos Imotron Instruments B V Os coupons de PVC e HDPE foram adquiridos Neves amp Neves Os coupons de neoprene foram constru dos a partir de um fato de
24. es e custos da monitoriza o de biofouling 4 1 2 Fluido Teste Os ensaios que se apresentam neste trabalho foram realizados com um fluido teste que consistia numa amostra de gua colhida numa torre de refrigera o de uma ind stria alimentar Esta agua continha contamina es do processo que potenciam o crescimento de biofilmes Na Tabela 7 apresenta se a caracteriza o do fluido teste incluindo o valor de pH determinado pelo medidor de pH Hanna Instruments Modelo TPM 99121 O fluido teste em ambos os ensaios de ades o de biofouling apresentava uma concentra o de compostos inorg nicos significativa de acordo com as medidas de condutividade efectuadas com um condutiv metro Hanna Instruments Modelo HI 8733 Nos Anexos 1 1 e 1 2 encontram se a contagem bacteriana e a identifica o bacteriol gica sum ria da gua antes e depois do primeiro ensaio de ades o de biofilme realizadas pelo m todo de membrana filtrante no Laborat rio de An lises do IST Na Tabela 7 encontram se tamb m as cores do fluido teste indicativas da concentra o de compostos org nicos Tabela 7 Caracteriza o do fluido teste no Contagem bacteriana Identifica o bacteriol gica ES ro UFC 100 mL sum ria S Depois Antes Depois 20 COCCUS 24 COCCUS Castanho 8 7 positivos positivos ENSAIO o ee escuro 2X10 8 6 x10 999 bacillus 76 bacillus negativos negativos Ensaio 2 80 1210 eae i
25. maiores quantidades nestes locais do que no seio do l quido A ades o favorecida pela excre o microbiana de uma matriz de microrganismos No biofilme o microambiente formado por v rias microcol nias bem como canais de l quido em volta destas permitindo o acesso aos nutrientes Um biofilme maduro pode levar entre algumas horas a semanas para se desenvolver dependendo das condi es do meio em que se encontra Na literatura existem v rias teorias propostas para a forma o de biofilmes 25 A forma o e o desenvolvimento de biofilme inclui 5 fases como representado na Figura g Pl 2 Figura 8 Esquema das fases de crescimento do biofilme 1 Adsor o inicial das c lulas a superficie 2 Produ o de uma matriz celular 3 Desenvolvimento do biofilme e sua geometria 4 Matura o do biofilme 5 Dispers o das c lulas do biofilme Numa primeira fase d se a adsor o inicial de c lulas na superf cie a qual revers vel Esta fase envolve a aproxima o de um microrganismo superf cie e a adsor o d se por atrac o electrost tica dependendo de um balan o de for as atractivas e repulsivas entre as bact rias e a superf cie 2 12 11281129 Na segunda fase ocorre a consolida o das c lulas adsorvidas produzindo se material extracelular por via do pr prio metabolismo celular Este material n o s permite a adsor o de c lulas superf cie mas tamb m captura nutri
26. o m dias di rias corrigidas a 25 C e normalizadas com o tempo Figura 30 a Verifica se que somente no dia 29 ocorreu a prolifera o do biofilme sendo o estado de matura o atingido no dia 33 Estes resultados indicam que o tubo sensor de PVC aparentemente menos sens vel ao desenvolvimento do biofilme do que o de a o inoxid vel A evolu o das amplitudes de vibra o registadas no ensaio 2 para o tubo sensor DSS de PVC apresenta se na Figura 30 b A evolu o do sinal adquirido neste ensaio n o semelhante observada no ensaio 1 correspondente o sinal foi praticamente nulo nos primeiros dias em ambos os ensaios mas apesar do fluido teste no ensaio 2 ser menos concentrado a ades o e o crescimento do biofilme deu se mais cedo dia 11 talvez exist ncia de um cons rcio microbiano com maior afinidade para o PVC ou lavagem deficiente das tubagens entre os ensaios 1 e 2 Nos dias 23 e 24 a amplitude de vibra o desceu provavelmente devido a remo o mec nica quando removidos os cup es ap s o qual apresentou um comportamento constante n o se degradando o biofilme at ao final do ensaio Na Figura 30 c observa se que no final do ensaio 1 as amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas semelhan a do tubo sensor de a o inox s o cerca do dobro das do ensaio 2 muito provavelmente devido gua do ensaio 1 apresentar uma concentra o de microrganismos cerca do dobro da do ensaio 2 59 5 2
27. seja sem significado f sico Da que tenham sido aproximadas a zero na Tabela 10 73 5 3 Factores relevantes na seleccao de materiais para deteccao de biofouling De acordo com a literatura consultada concluiu se que nao existe consenso sobre a influ ncia das superf cies dos materiais na ades o e crescimento de biofilme referindo se tend ncias d spares para metais cobre e a o inoxid vel e pol meros HDPE PVC e PE S4IS lSoliS IS8 Para al m das condi es do meio envolvente por exemplo as concentra es de oxig nio e nutrientes o pH a temperatura e a exposi o solar s o tamb m mencionados outros factores relevantes na ades o de biofilmes em superf cies nomeadamente a composi o qu mica do material a carga el ctrica superficial a hidrofobicidade do material e dos microrganismos e ainda a rugosidade e tens es de corte na superficie do material SS 2 Dada a inexist ncia da caracteriza o do fluido teste no ensaio 2 e o comportamento irregular deste ltimo optou se por considerar nesta sec o apenas os resultados experimentais do ensaio 1 Nos ensaios de ades o de biofilme nos coupons cil ndricos constatou se que os de a o inoxid vel favoreceram a ades o e prolifera o de biofilme em rela o aos do PVC Figura 31 a isto Ma o inox gt Mpvc Por outro lado observou se que esta ordem coincide com a das tens es de corte na superf cie dos materiais ou seja Toa o inox gt To
28. um controlo de excel ncia 2 Introdu o O principal foco de trabalho da Enkrott S A o tratamento de guas Os sistemas de guas de refrigera o s o unidades que fazem parte das utilidades de processo para arrefecer processos em qualquer ind stria e ainda em grandes edif cios para a sua climatiza o Aquecimento Ventila o e Ar Condicionado AVAC Assim os tratamentos e gest o de guas t m uma grande relev ncia na ind stria pois podem afectar o sucesso de um processo bem como o impacto que uma unidade industrial tem no ambiente necess rio t los em conta quer para guas residuais quer para guas de recircula o 7 Em aplica es industriais a gua utilizada devido sua elevada capacidade de transfer ncia de calor tornando a o meio favorito para este prop sito e como utilidade Na maioria dos casos a gua usada para arrefecer um produto ou processo de forma a manter as condi es operat rias determinantes para a efici ncia do processo atrav s do controlo da temperatura e da press o por transfer ncia de calor entre os fluidos quentes e a gua de arrefecimento A utiliza o de gua como fluido de refrigera o tem sido alvo de pesquisa tanto do ponto de vista ambiental como pelo de preserva o e assim tem sofrido in meras mudan as A t tulo de exemplo as guas de refrigera o que passem pelo processo uma nica vez s o devolvidas a uma bacia Neste caso o
29. 1 E LAIST Boletim de An lise TE DEAN LISES DO IST N 08348 14 T CNICO LISBDA Ay Rovisoo Pais 1049 001 Lisboa Tet SLMS Folio eel binabaan NE Sb pao Papia riu pt diente Enkrott Quimica SA An lise Bacteriol gica de gua Requisi on 01252 de 2014 03 26 Abrunheira Park Estrada Nacional 249 Km 4 In cio da An lise em 2014 03 26 Fracgao Y Conclus o da An lise em 2014 04 09 2710 162 Sintra Dados da Amostra Origem Reg 130556 20591 Matriz gua de Processo Colheita Cohida por Chente Ponto de Colheita Elec tua em Obs R tulo Torre da F brica Resultados Par metro Resultado Metodo Microorganismos vi veis a 3040 120 h 6 89E 7 UFC 100 ml Membrana Filtrante Observa es Caracteriza o da amostra 23 9 de coccus positivos 76 1 de bacillus negativos Lisboa 2014 04 28 Q ono de Analises Riccar Saree Poteet etd che Biches 84
30. 1 Figura 31 a as massas de biofilme aderido nos coupons cil ndricos em geral maior no a o inox do que no PVC o que concordante com a ordem dos factores de atrito e das tens es de corte superficiais apresentados na Tabela 9 fa o inox gt fpvc Toa o inox gt To pvc No ensaio 2 Figura 31 b a ordem das massas aderidas com excep o do dia 16 Mago inox gt Mpvc que coincide tamb m com a ordem dos factores de atrito e das tens es de corte superficiais 63 5 2 3 Adesao de biofilme nos coupons planos Como mencionado na sec o 4 2 8 2 foram retirados os coupons planos de cobre a o inox HDPE PVC e neoprene com alguma periodicidade dias 3 17 30 31 e 36 no ensaio 1 e dias 8 16 22 24 e 32 no ensaio 2 de prefer ncia nos dias em que se removeram os coupons cil ndricos para se pesarem as massas secas de biofilme aderido em cada coupon testando assim a efic cia de cada material seleccionado neste trabalho para a detec o de biofouling Para os ensaios 1 e 2 as massas secas de biofilme aderido nos coupons planos encontram se representadas na Figura 33 a e b respectivamente a Ensaio 1 30 25 T m Cobre 5 20 D o A o inox E g 15 HDPE U 07 o 10 mPVC E 5 Neoprene 0 n eg e 3 17 30 31 36 Tempo dias b Ensaio 2 30 25 m Cobre 5 E 20 E A o inox o 15 mHDPE a m PVC no m Neoprene E 5 0 nm m pu 8 16 22 24 32 Tempo dias Figura 33 Massas secas de
31. 1 apresenta se uma compila o dos tratamentos qu micos a utilizar em fun o da contamina o a eliminar num tratamento de sistemas de guas de refrigera o 13 Tabela 1 Compostos qu micos para tratamentos de guas de refrigera o Contamina es Tratamento Qu mico c Incrusta es Dep sitos orros o Biofoulin Si 9 Cromatos E a Molibdatos x om Silicatos ta Polifosfatos Poliol Esteres Fosfanatos ewe Folimeros sint ticos E E A Oxidantes Cloro Bromo xX Ozono X Um bom controlo de corros o muito dif cil ou mesmo imposs vel num sistema sujo e com incrusta es Assim um bom tratamento come a por um bom controlo de incrusta es e ou de fouling para manter as superf cies limpas e minimizar a dosagem de inibidores de corros o Muitos compostos qu micos ajudam a resolver mais do que um problema mas a escolha para um sistema em espec fico depende das suas condi es No caso particular da legionella utiliza se cloro e dispersantes No entanto este tratamento n o deve ser frequente pois bastante corrosivo e produz fumos t xicos 4 Com a actual tend ncia para a minimiza o dos impactos ambientais e especialmente em L tratamentos de guas o conceito de green chemistry origem de grande debate e discuss o Normalmente s o utilizados aditivos qu micos para que n o ocorram incrusta es ou para minimizar a forma o destas assim como para a corros o d
32. 2 Adesao de biofilme nos coupons cilindricos Como mencionado na sec o 4 2 8 1 foram retirados os coupons cil ndricos correspondentes a cada tubo sensor com alguma periodicidade para pes los e determinar a massa de biofilme aderido e a efic cia dos coupons cil ndricos de a o inox e de PVC Para os ensaios 1 e 2 obtiveram se as massas secas por unidade de rea superficial dos coupons cil ndricos de a o inox e de PVC representados na Figura 31 a e b respectivamente a Ensaio 1 1 2 0 8 0 6 m A o inox 0 4 m PVC massa seca mg cm 0 2 3 17 31 Tempo dias b Ensaio 2 0 8 m Aco inox m PVC 0 6 0 4 massa seca mg cm 0 2 8 16 22 Tempo dias Figura 31 Massas secas de biofilme aderido por unidade de area superficial nos coupons cil ndricos de a o inox e de PVC ao longo do tempo a ensaio 1 b ensaio 2 60 No ensaio 1 Figura 31 a verifica se que semelhan a das Figura 29 a e Figura 30 a e nos dias 3 a 31 ocorreu um crescimento de biofilme consider vel no a o inox em compara o com o PVC invertendo se essa tend ncia a partir do dia 31 De acordo com as observa es de Microscopia Electronica de Varrimento o a o inox tinha uma rugosidade efectiva bastante superior do PVC da apresentar uma maior massa de biofilme aderido com excep o do dia 36 As massas obtidas no dia 36 confirmam que o biofilme aderido no a o inox tal como ref
33. A RR E E RR AR RE E E NR RA 63 Tabela 10 Amplitudes antes e ap s a CIP para cada ensaio e tubo sensor DSS 73 xili XIV Lista de Abreviaturas ADN ATP AVAC CIP CoC DAQ DF DSS FFT HDPE PE PVC STP Acido Desoxirribonucleico Adenosina Trifosfato Aquecimento Ventila o e Ar Condicionado Cleaning in Place Cycle of Concentration Data Acquisition Factor de Amortecimento Diveil Surface Sensor Transformada de Fourier Polietileno de Alta Densidade Polietileno Cloreto de polivinilo Temperatura e Press o Normais XV XVI Lista de Simbolos Anc Re Ak Ek Fk Amplitude de vibra o normalizada e corrigida V Rugosidade absoluta m Densidade kg m Viscosidade Pa s Tens o de corte Pa Di metro interno m Raio interno m Dimens es dos coupons planos m Temperatura C Velocidade transversal m dia na conduta m s Press o cm Hg N mero de Reynolds rea caracter stica m Energia cin tica caracter stica por unidade de volume W m For a caracter stica N Factor de atrito de Fanning xvii xviii 1 A Empresa Enkrott A empresa F Enkrott foi fundada em 1962 por Franz Enkrott com sede em Lisboa Em 1971 foi inaugurada a Delega o do Algarve iniciando se o processo de regionaliza o da empresa Em 1990 foi inaugurada a Delega o do Porto Em 1991 a empresa F Enkrott Lda passou a sociedade an nima nascendo a
34. C ENSAIOS 162 suma or sac sioece cs cnserdse ster a dene espe 56 Figura 30 Amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas para o tubo sensor DSS de PVC a ensaio 1 b ensaio 2 c ensaios 1 2 eee ea rere nan ere nene re aaa rea ea aa ere nan era nana 58 Figura 31 Massas secas de biofilme aderido por unidade de area superficial nos Coupons cilindricos de a o inox e de PVC ao longo do tempo a ensaio 1 b ensaio 2 60 Figura 32 Amplitudes de vibra o nos tubos sensores DSS em fun o das massas secas obtidas nos respectivos coupons cil ndricos de a o inox e de PVC a ensaio 1 b ensaio 2 62 Figura 33 Massas secas de biofilme aderido por unidade de rea superficial nos coupons planos a ensaio D CnSdIo 2 ssa dao ek sae Dea eek UU a tle ht SU ests eee ds 64 Figura 34 Massas secas de biofilme aderido por unidade de rea superficial nos coupons planos excluindo o de neoprene a ensaio 1 b ensaio 2 re eererrenererea arena can enrea nana 65 Figura 35 Massas secas de biofilme aderido nos coupons de a o inox cil ndricos e planos por unidade de rea superficial a ensaio 1 b ensaio 2 eerererareerenanaeerenanrerenanao 67 Figura 36 Massas secas de biofilme aderido nos coupons de PVC cil ndricos e planos por unidade de rea superficial a ensaio 1 b ensaio 2 siisii eeeeere a eae ia a a aiaa aaa 68 Figura 37 Cleaning in Place para o tubo sensor DSS de a
35. Enkrott Gest o e Tratamento de guas S A Nesse mesmo ano a empresa deu in cio sua actividade em Angola A companhia Enkrott Gest o e Tratamentos de Aguas S A abrange todos os aspectos relacionados com gua desde os pr tratamentos osmose inversa e filtra o aos tratamentos de aguas industriais de refrigera o de aquecimento e aguas de processo e tratamentos de aguas residuais Integra diversas especialidades como engenharia hidr ulica automa o qu mica e instrumenta o num processo de tratamento global o que garante elevados padr es de qualidade assegurando a integridade do produto nas diversas fases do processo prestando servi os no mercado de gest o e tratamento de guas de processo em Portugal Espanha e Angola Em 2001 como resultado de um processo de spin off de um departamento da companhia Enkrott Gest o e Tratamento de guas S A a Enkrott Qu mica S A iniciou a sua actividade direccionada para mercados industriais e institucionais venda de mercadorias e presta o de servi os p s venda satisfazendo globalmente as suas necessidades com tecnologias de ponta Com mais de 250 clientes a empresa realiza programas de explora o outsourcing o que inclui o investimento em equipamentos sua manuten o e opera o bem como o fornecimento de produtos qu micos em contratos a longo prazo Em 2005 beneficiando da economia experi ncia e do aumento de compet ncias reposicionou
36. TECNICO LISBOA Monitoriza o de Biofouling em Condutas de Agua Selec o de Materiais que Promovem a sua Forma o em Sistemas de guas de Refrigera o Joana de Soares Silva e Melo Mota Disserta o para obten o do Grau de Mestre em Engenharia Quimica Orientadores Professora Doutora Maria Din Ramos Afonso Doutora Ana Alexandra da Silva Pereira Juri Presidente Professor Doutor Jos Manuel F lix Madeira Lopes Orientador Professora Doutora Maria Din Ramos Afonso Vogal Professora Doutora Ana Paula Vieira Soares Pereira Dias Junho de 2014 Agradecimentos Em primeiro lugar os meus agradecimentos v o para o Eng Mario Freire e Eng Jorge Martins por me terem concedido a possibilidade de realizar o est gio na Enkrott Qu mica S A Agrade o tamb m Doutora Ana Pereira respons vel pela Investiga o amp Desenvolvimento da Enkrott Qu mica S A e minha orientadora por todo o acompanhamento disponibilidade e paci ncia em momentos mais dif ceis tamb m por toda a dedica o empenho e preocupa o com o conte do cient fico desta tese de mestrado Ao meu colega Eng Bruno Pereira pelo acompanhamento directo de todo o meu trabalho pela disponibilidade total em me passar os seus conhecimentos pela sua paci ncia e boa disposi o Ao Gon alo Silva por me facilitar o acesso a equipamento necess rio para o desenvolvimento da tese pelas amostras que me permitiram a realiza o dos e
37. VC foram praticamente desprezaveis concluindo se que nao houve adsor o substancial de azoto pelo PVC Assim sendo n o foi poss vel 50 determinar a porosidade aberta entre as duas superficies externas do PVC concluindo se unicamente que este nao apresentava microporos diametro lt 2 nm ou mesoporos 2 nm lt diametro lt 50 nm 5 1 4 Goniometria De forma a poder comparar se a hidrofilicidade hidrofobicidade dos materiais dos coupons planos outro par metro importante no processo de ades o de biofilme nas superf cies dos materiais recorreu se a um goni metro para a determina o dos ngulos de contacto de amostras de cobre a o inox HDPE e PVC N o se realizaram ensaios para o neoprene devido sua capacidade de ades o da gua O procedimento para a determina o dos ngulos de contacto encontra se descrito na sec o 4 2 4 Assim para cada material apresentam se as cinco determina es escolhidas da evolu o das dez gotas depositadas nas superf cies das amostras de cobre Figura 24 a o inox Figura 25 HDPE Figura 26 e PVC Figura 27 Para cada um deles os ngulos de contacto apresentados na Tabela 8 correspondem m dia dos valores para os tempos de contacto mais elevados patamares Cobre 110 D Gota 1 o 100 S Gota2 z Gota3 e Gota 4 o 3 e Gota5 c Z aii lt q m dia 0 20 40 60 80 100 Tempo s Figura 24 Determina o do ngulo
38. ar em contacto com o ar mais seco e consequentemente a evapora o ser mais eficiente Ar Eliminador de gotas ELES SAAE ERES NM A s Agua quente Injectores Ventilador a EA Ar lt Agua fria em JJ EMATER Figura 4 Mechanical Draft tiragem for ada de ar fluxo contracorrente No entanto devido ao facto da agua ser recirculada e ou estar em contacto com impurezas do ar e de edif cios vizinhos natural que neste processo ocorram contamina es 2 1 Contamina es dos Sistemas de Aguas de Refrigera o A gua considerada o solvente universal No entanto esta propriedade em aplica es industriais nem sempre desejada pois pode dissolver muitas subst ncias incluindo gases como o oxig nio e o di xido de carbono potenciando a corros o dos metais usados nos sistemas de refrigera o Al m disso medida que a gua dissolve minerais a concentra o destes pode exceder a sua solubilidade e d se a forma o de incrusta es dep sitos favorecendo tamb m as reac es de corros o Finalmente na gua existem nutrientes que potenciam o crescimento microbiol gico podendo gerar biofouling nas superf cies do sistema Em sistemas de refrigera o as principais contamina es da agua sao a corros o fouling e biofouling A corros o fun o das caracter sticas da agua e dos metais no sistema e causa degrada o prematura dos metais
39. as imagens relativas a sa da do tubo sensor em a o inox antes e ap s a limpeza CIP 1 na Figura 38 Figura 38 Tubo cristal sa da do tubo sensor DSS de a o inox a antes da CIP 1 b ap s a CIP 1 Na Figura 39 apresenta se a evolu o das amplitudes de vibra o registadas durante e ap s a CIP para o tubo sensor DSS em PVC em fun o do tempo 11 a CIP 1 PVC 0 04 gt 0 03 D O O e PVC q gua N g E HNOS pH 3 o NaOH pH 14 O xe 2 o lt 0 02 36 36 5 37 37 5 38 38 5 Tempo dias b CIP 2 PVC _ 0 04 Q S 0 03 D E Q S 0 02 8 E e PVC 0 01 amp f x 7 gua S HNO8 pH 3 0 00 ae g NaOH pH 14 h ol b E y lt o 0 02 38 4 38 6 38 8 39 39 2 Tempo dias Figura 39 Cleaning in Place para o tubo sensor DSS de PVC ap s ensaio 1 CIP 1 ap s ensaio 2 CIP 2 Tal como no tubo sensor de a o inox o tubo sensor de PVC registou varia es bruscas das amplitudes de vibra o sempre que se efectuou a troca dos fluidos de limpeza Contrariamente ao a o inox a dispers o da amplitude de vibra o no tubo sensor de PVC foi superior na CIP 2 O final da limpeza foi igualmente identificado pela anula o do sinal na terceira lavagem com gua Figura 39 a e b 72 Para uma visualiza o da efic cia da limpeza apresentam se as imagens relativas sa da do tubo sensor DSS de PVC an
40. aspx tabid 90 acedido a 16 de Julho de 2013 11 htip Awww dgs pt upload membro id ficheiros 005841 pdf acedido a 16 de Julho de 2013 12 htip Awww nalco com documents Brochures B 34 pdf acedido a 16 de Julho de 2013 13 J Walters D Duke Effective use of Recycled Water in Cooling Towers with new Green Technology West Basin Municipal Water District Carson CA Water Conservation Technology International Temecula CA 2009 14 htip web ist utl pt luis roriz MyPage et_101 htm acedido a 08 de Julho de 2013 15 A Ketsetzi A Stathoulopoulou K D Demadis Being green in chemical water treatment technologies issues challenges and developments Desalination 223 2008 487 493 16 www epa gov acedido a 18 de Julho de 2013 17 Z H Liang W L Min L Wei Corrosion on line monitoring technology of circulation cooling water systems Power and Energy Conference APPEEC Beijing China 2012 1 3 18 C Boxler F Kaup R Teixeira A Pereira J Mendes L F Melo W Augustin S Scholl On line Monitoring of Deposition and Removal of Milk Salts on Coated Surfaces Proceedings of International Conference on Heat Exchanger Fouling and Cleaning Creta Gr cia Junho de 2011 414 420 19 http Awww microbmonitor com shop MicrobMonitor Dip Slides 1 6 0 0 default aspx acedido a 06 de Junho de 2014 20 D Ivnitski Abdel Hamid P Atanasov E Wilkins Biosensors for
41. aturas entre os 20 e os 45 C sendo as ptimas entre os 35 e os 45 C humidades relativas elevadas superiores a 60 zonas com reduzida circula o de agua ou estagna o a presen a de outros microrganismos a exist ncia de biofouling nas superf cies corros o e ou incrusta es e a utiliza o de materiais porosos Materiais org nicos e outros detritos podem ficar acumulados nas torres de arrefecimento pois estes equipamentos possuem filtros de ar muito eficientes que manipulam grandes caudais de ar Os materiais org nicos depositados servem de fonte de nutrientes para o crescimento desta bact ria assim como de outras A exposi o bact ria pode causar uma infec o respirat ria conhecida por doen a dos Legion rios designada assim por ter sido descoberta pela primeira vez num epis dio epid mico numa confer ncia da Legi o Americana num hotel em Filad lfia Transmite se por inala o de pequenas got culas de vapor de gua contaminada e ou aerossol de gua contaminada As dimens es dessas gotas s o t o pequenas que a bact ria aloja se no pulm o e consequentemente nos alv olos pulmonares A doen a atinge preferencialmente adultos com mais de 50 anos especialmente fumadores e portadores de doen as cr nicas debilitantes como alcoolismo diabetes cancro e insufici ncia renal ou imunodeprimidos sendo rar ssimos os casos em indiv duos abaixo dos 20 anos 10 2 2 Preven o de
42. b EE ium MicroLab 15 0kV SEI SEM x 4 000 15 0kV SEI SEM Figura 21 Imagem SEM do PVC com amplia es a x 1500 e b x 4000 Observando a Figura 21 conclui se que apesar do PVC tamb m n o apresentar rugosidade significativa semelhan a do HDPE detectou se a exist ncia de porosidade superficial com di metro de poros ca 5 10 um que justificaram o seu estudo posterior por Tomografia Computadorizada de Raios X 5 1 2 Tomografia Computadorizada de Raios X As amostras de neoprene e PVC revelaram porosidade superficial por Microscopia SEM com di metros de poros supostamente adequados para a determina o da porosidade interna por Tomografia Computadorizada de Raios X limite de detec o de 5 um O procedimento utilizado encontra se descrito na sec o 4 2 2 48 Figura 22 Tomografia Computadorizada de Raios X do neoprene mat ria a branco vazios a preto a imagem 3D b imagem 2D e densidade aparente Na Figura 22 o neoprene revelou ser um material espongiforme muito poroso sendo a sua porosidade interna fechada c lulas coalescentes fechadas Para a estimativa da porosidade interna do neoprene escolheu se um volume de controlo de 22 81 mm e definiu se a escala de cinzento para a distin o entre poros e mat ria A porosidade interna determinada foi de 0 74 As superf cies externas tran as deste material t m composi es diferentes da composi o interna talvez devido a compostos co
43. ci ncia de sistemas de guas de refrigera o No entanto nem sempre poss vel ou rent vel a sua aplica o Quanto aos m todos mec nicos pode se recorrer circula o de bolas de espuma de borracha sponge rubber balls em tubagens com tend ncia forma o de biofilme um m todo eficaz em condensadores de centrais el ctricas No entanto n o poss vel a utiliza o deste m todo no caso do equipamento ou das tubagens a limpar se encontrarem em zonas muito dispersas na unidade Nestas situa es recorre se a sistemas de limpeza com escovas e caixa em que um pincel de material apropriado solto numa extremidade circulando nos tubos em contracorrente sendo depois apanhado numa jaula perfurada ou gaiola Finalmente outro m todo mec nico consiste na utiliza o de tubos flex veis pl sticos que oscilam para sacudir os dep sitos acumulados ou evitar a sua forma o Relativamente aos tratamentos qu micos utilizam se biocidas bioestabilizadores e biodispersantes Os biocidas matam os microrganismos os bioestabilizadores controlam o seu crescimento e os biodispersantes imp em uma carga el ctrica no substrato ou nas c lulas individuais ou aglomeram se para reduzir a fixa o de biofilme Um tratamento comum a combina o de biocida e biodispersante podendo ser utilizados mais do que um biocida para melhorar a efic cia do tratamento Com a actual preocupa o ambiental h uma tend ncia para r
44. contacto entre as duas fases O ar pode ser aspirado em pequenas colunas Mechanical Draft Figura 1 2 caso a convec o seja for ada por um ou mais ventiladores ou induzida Ou pode simplesmente subir por convec o natural em grandes colunas Natural Draft Figura 1 1 Por outro lado do ponto de vista de circula o relativa entre os caudais de gua e ar estes podem ser contracorrente ou de corrente cruzada Se o escoamento de ar que atravessa o fluxo descendente de gua quente for perpendicular denominam se torres de fluxo cruzado Se o escoamento de ar for em sentido contr rio ao escoamento da gua denominam se torres de fluxo em contracorrente Figura 1 Torres de refrigera o 1 Natural Draft 2 Mechanical Draft em contracorrente a em madeira b em cimento Em torres de refrigera o de Natural Draft o caudal de ar e a efici ncia da torre de refrigera o dependem apenas da atmosfera que rodeia a torre estabelecendo se a diferen a de densidades entre o ar quente no interior da torre e o ar no exterior Estas torres seguem geralmente um design hiperb lico de forma a minimizar as perdas de calor por ac o do vento Em convec o natural Figura 2 n o s o utilizados ventiladores Ar T Chamine Eliminador de gotas ANWASAAAAAAAAAAS Agu a Injectores quente 8 Figura 2 Natural Draft fluxo contracorrente Em torres de refrigera o Mechanical Draft por conv
45. cto muito pr ximos Portanto em princ pio o cobre seria o material mais suscept vel de sofrer ades o de material org nico e ou biofouling se a hidrofobicidade fosse o factor preponderante neste fen meno 54 5 2 Monitoriza o de biofouling De seguida apresentam se os resultados experimentais de dois ensaios de ades o remo o de biofilme realizados na montagem laboratorial esquematizada na Figura 9 e na Figura 10 Para al m destes foram realizados ensaios de controlo com gua da rede Contudo estes ltimos n o s o apresentados nesta tese por serem relativos a casos interm dios que n o trariam informa o adicional As amplitudes de vibra o registadas ao longo dos dois ensaios foram normalizadas por subtrac o da amplitude de vibra o no instante inicial e devidamente corrigidas para uma temperatura de 25 C 5 2 1 Ades o de biofilme nos tubos sensores DSS Foram realizados dois ensaios de ades o de biofilme nos tubos sensores DSS de notar que no ensaio 1 o fluido teste encontrava se mais concentrado do que no ensaio 2 dado que a sua cor era mais intensa Tabela 7 Na Figura 29 apresentam se os ensaios realizados para o tubo sensor DSS de a o inox 55 a Ensaio 1 Aco inox 0 025 gt D 44494 i S 0 015 ia ts o 14 O G D 4 A o inox 0 005 e 4 49 44 4 5 0 10 20 30 40 lt 0 005 Tempo dias b Ensaio 2 A o inox
46. dado que na montagem laboratorial n o havia espa o f sico para colocar coupons suficientes de forma a obter se uma m dia das massas secas pesadas Por outro lado a remo o dos coupons cil ndricos implicava uma interfer ncia na montagem e consequentemente nos tubos sensores DSS e apesar de todos os cuidados talvez se tenham obtido leituras err neas das amplitudes de vibra o devido presen a de ar nos tubos sensores Determinaram se o n mero de Reynolds Re e as tens es de corte nas superf cies dos coupons cil ndricos To com base nas defini es do numero de Reynolds e do factor de atrito _ pxDxv H Re Eq 8 Fk 19 XT XDXL To I TO O uM E 9 f ExxAk 1 xpxv xmxDxL 1 xpxv q Admitindo que o fluido teste apresentava a densidade e a viscosidade da agua a 25 C ao diagrama de Moody calcularam se os recorrendo a uma tabela de rugosidades absolutas factores de atrito e as tens es de corte nas superf cies do a o inox e do PVC que se apresentam na Tabela 9 Visto que os n meros de Reynolds em ambos os casos s o superiores a 3 x 10 conclui se que o regime de circula o em ambos os coupons cil ndricos era turbulento Tabela 9 Factores de atrito e tens es de corte nas superf cies dos coupons cil ndricos de a o inox e PVC Material D mm 4 um amp D v m s Re x 10 f To Pa A o inox 8 45 5 6 x 10 0 5 45 0 011 1 37 PVC 10 1 5 1 5 x 107 0 5 5 6 0 009 1 12 No ensaio
47. de contacto do cobre 51 Angulo de contacto A Angulo de contacto A A o inox e Gota 1 e Gota2 e Gota3 e Gota 4 e Gotad m dia 0 20 40 60 80 100 Tempo s Figura 25 Determina o do ngulo de contacto do a o inox HDPE e Gota 1 e Gota2 Gotas3 e Gota4 e Gotad m dia 0 10 20 30 40 Tempo s Figura 26 Determinacao do angulo de contacto do HDPE PVC p e Gota 1 o S Gota2 Cc 3 e Gota3 O Ko e Gota4 O A e Gota5 G cat m dia 0 10 20 30 40 50 60 70 Tempo s Figura 27 Determina o do ngulo de contacto do PVC Tabela 8 Angulos de contacto obtidos para os diferentes materiais dos Coupons planos Material Angulo de Contacto Cobre 84 3 A o Inoxid vel 68 2 HDPE 68 2 PVC 67 2 Quanto menor o espalhamento da agua depositada na superficie de uma amostra tanto maior o ngulo de contacto determinado ou seja maior a hidrofobicidade do material Apresentam se fotografias das gotas depositadas sobre cada amostra na Figura 28 a t tulo de curiosidade 53 Figura 28 Fotografias dos ensaios para a determinacao dos angulos de contacto a cobre b aco inox c HDPE e d PVC Relativamente hidrofobicidade dos quatro materiais o cobre nitidamente o mais hidrof bico 84 3 seguido do a o inoxid vel e do HDPE 68 2 e finalmente do PVC 67 2 estes tr s ltimos com ngulos de conta
48. de dep sito aderida numa superf cie Qualquer ades o crescimento ou remo o de dep sitos da superf cie afecta a vibra o captada pelo DSS output O actuador e o sensor s o colocados na superf cie exterior do tubo sensor DSS isto n o entram em contacto com o fluido tratando se de um m todo n o intrusivo de notar que a vibra o de t o baixa amplitude na ordem das nano vibra es que n o afecta o in cio da forma o de dep sito O actuador estimula a superf cie do tubo sensor com um sinal sinusoidal a uma frequ ncia de resson ncia apropriada ao sistema A resposta a esta excita o captada pelo sensor e recolhida pelo computador para processamento do sinal St Segundo Pereira et al a amplitude normalizada e o DF factor de amortecimento s o os par metros que indicam a quantidade e tipo natureza do dep sito A amplitude de vibra o directamente proporcional quantidade de dep sito aderido na superf cie monitorizada sendo por isso poss vel atrav s da an lise da amplitude avaliar a quantidade de dep sito no sistema O DF 36 representa a capacidade do DSS em reduzir a intensidade da vibra o da superficie Para dep sitos viscoel sticos observaram se maiores valores de DF Numa ind stria pode se optar pela aquisi o de um dos m todos de detec o de biofouling DSS e ou coupons dependendo a sua selec o de factores como a rapidez de an lise contamina
49. de refrigera o s o vulner veis corros o pois cont m uma grande variedade de metais al m de que h em circula o gua quente a velocidades elevadas potenciando o processo de corros o Nos sistemas de guas de refrigera o em aberto h ainda a agravante do oxig nio presente no ar se encontrar em permanente contacto com a gua Numa torre de refrigera o Mechanical Draft com convec o for ada o ar que sai forma uma pluma e pode eventualmente criar problemas de corros o em estruturas nas imedia es A corros o nao controlada pode causar falhas ou mesmo destrui o de equipamentos resultando em custos de substitui o e em casos extremos a uma paragem de uma unidade fabril 2 1 2 Fouling O fouling consiste na adsor o de s lidos em suspens o s superf cies de equipamentos ou tubagens Apesar de filtrada e clarificada a gua de make up pode ainda conter part culas de lodo argila areias e outras subst ncias Al m disso s lidos em suspens o podem entrar nos sistemas de aguas de refrigera o por fontes externas uma vez que uma torre de refrigera o capta naturalmente os p s presentes na atmosfera que contaminam a gua ou internas como o caso de produtos de corros o medida que os s lidos em suspens o colidem uns com os outros formam aglomerados que ao aderirem s superf cies aumentam a velocidade de passagem da gua e as perdas de carga associadas Se as superf cies met lica
50. dem ser encontrados nas torres de refrigera o algas bact rias e fungos 3 1 1 Algas Para o crescimento de algas necess rio ar gua e sol A aus ncia de um destes tr s factores previne a sua forma o As superf cies de uma torre de refrigera o t m as condi es adequadas para o seu crescimento As algas produtoras de oxig nio podem aumentar a corros o enquanto que as algas verde azuis podem extrair azoto do ar e convert lo em outros compostos A fixa o deste azoto pode levar este a decompor se em nitritos rapidamente As algas di tomos causam a acumula o de s lica pois as suas paredes celulares est o impregnadas com pol mero de silica 23 Existem cerca de 1 8 x 10 a 2 5 x 10 tipos de algas conhecidos Na Tabela 2 encontram se as principais categorias de algas encontradas em torres de refrigera o e as respectivas temperaturas e pH ptimos para o seu desenvolvimento Tabela 2 Tipos de algas presentes em sistemas de guas de refrigera o Condi es de Crescimento Al E Grupo de Algas xemplos Temperatura C pH Protozoario Chlorella f verdes Filamentosa Ulothix e Spirogyra ue Protozoario Anacystis Filamentosa Phomidium e Osillatoria es 5 9 Filamento Longo e Fino Flagilaria Azul verdes 5z Convoluto Cyclotella i Piaiomos Forma Rectangular e Filamentosa Wee Diatorma 3 1 2 Fungos Os fungos sao frequentemente classificados como planta
51. e uma borracha aparentemente fibrosa que favorecer o biofouling sendo poss vel detect lo muito antes de este afectar o sistema 30 4 Parte Experimental Um dos objectivos do presente trabalho consistiu no estudo do desempenho de varios coupons por compara o com a resposta do Diveil Surface Sensor DSS na detec o de biofouling Para tal montou se uma instala o laboratorial e recorreu se a coupons cil ndricos e planos para quantificar o biofouling aderido nas suas superf cies de forma a seleccionar os materiais mais eficazes 4 1 Montagem Laboratorial Para avaliar a depend ncia do potencial de desenvolvimento de biofouling dos materiais e das dimens es caracter sticas das condutas de guas de refrigera o recorreu se a uma montagem laboratorial Nesta montagem tinha se um fluido teste a recircular em sistema fechado o qual era aquecido com um termoaquecedor de aqu rio TETRA HT 100 refer ncia 131 064 220 variando a temperatura entre 20 e 28 C Com o aux lio de uma bomba centrifuga Grundfus Type UPS 25 60 N P N 96913083 fazia se recircular agua por duas tubagens paralelas com materiais e di metros distintos Visto que se pretende testar o desempenho dos coupons de diferentes materiais impuseram se caudais que correspondessem a n meros de Reynolds semelhantes nas duas condutas para serem compar veis em termos de regime de circula o e a velocidades m dias na ordem de 0 5 m s apesar de na ind s
52. e a reproduzir se O material extracelular produzido pelas bact rias facilita a fixa o de mais bact rias e de outros microrganismos como fungos microalgas protozo rios macroalgas e ainda invertebrados A forma o de biofilme e as suas propriedades s o afectadas por diversos factores nomeadamente a qualidade da agua o tipo de substrato para a coloniza o a temperatura e at mesmo a esta o do ano O meio aquoso e o substrato influenciam os microrganismos que ir o predominar no biofouling Em alguns casos de corros o induzida por coloniza es microbianas a morfologia e distribui o dos dep sitos indicam o tipo de fouling microbiano Os sistemas de refrigera o s o muito utilizados numa vasta gama de sectores industriais A agua utilizada nestes sistemas pode ser proveniente da rede de abastecimento local efectuando se recircula o No caso de proximidade do mar utiliza se agua do mar mas sem recircula o Neste caso devido ao elevado teor de mat ria org nica h reprodu o de uma grande variedade de microrganismos e a elevada concentra o de s lidos em suspens o favorece a corros o das superf cies met licas A corros o em sistemas de guas de refrigera o essencialmente causada pela presen a de cloretos Os microrganismos aceleram este processo tornando fundamental a exist ncia de m todos de detec o O biofilme formado sobre superf cies s lidas uma vez que os nutrientes est o em
53. e da sua solubilidade ser inversamente proporcional temperatura ou seja quanto mais elevada a temperatura mais baixa a solubilidade dando origem a precipitados Este problema mais cr tico nas reas de transfer ncia de calor onde as temperaturas s o bastante elevadas mas pode estender se a outras zonas como as tubagens de alimenta o Este problema reduz a efici ncia na transfer ncia de calor e consequentemente numa instala o industrial poder reduzir a produ o ou aumentar os custos de opera o Em casos extremos se a transfer ncia de calor atingir um valor m nimo cr tico torna se necess ria a limpeza do sistema e eventualmente a paragem da unidade Paragens n o programadas afectam directamente o lucro de uma ind stria em milh es de euros tanto em perda de produ o como em custos de manuten o Para evitar ao m ximo este problema assim que as incrusta es sejam consideradas uma poss vel amea a efici ncia e opera o cont nua do processo necess rio proceder a limpezas mec nicas ou qu micas 2 1 2 2 Biofouling O biofouling um caso particular de fouling em que se adsorvem superf cie macro e microrganismos sendo apenas relevante no caso particular dos sistemas de guas de refrigera o a ades o de microrganismos Os sistemas de guas de refrigera o s o ideais para o crescimento de microrganismos tanto pela temperatura pH e presen a de nutrientes para se
54. e que Mneoprene gt gt Ma o inox gt Mpvc Muyppe gt Meobre isto O Neoprene foi o material onde a ades o de biofilme foi superior Todavia o a o inox tamb m apresentou respostas significativas em tempo til para o mesmo prop sito Os coupons planos polim ricos de HDPE e de PVC apresentaram uma ades o diminuta de biofilme Contudo visto que os polim ricos n o sofrem corros o seriam os mais adequados a n vel industrial O cobre foi o material que apresentou menor massa de biofilme aderido da que n o seja recomend vel para este fim A rugosidade efectiva e a hidrofobicidade s o provavelmente os factores mais relevantes a ter em conta para a selec o de materiais planos para a detec o de biofouling As amplitudes de vibra o nos tubos sensores DSS de a o inoxid vel e de PVC revelaram que estes materiais s o adequados detec o da ades o remo o de biofilme sendo o de a o inox o material no qual o biofilme parece ter maior afinidade Chegou se mesma conclus o para os coupons cil ndricos dos mesmos materiais e di metros dos tubos sensores na medida em que o a o inox aderiu uma maior massa de biofilme mais rapidamente Ma o inox gt Mpvc A ades o preferencial de biofilme no a o inox parece dever se tens o de corte que mais elevada no coupon cil ndrico e no tubo sensor de a o inox do que nos correspondentes de PVC O quociente entre os declives das correla es das amplitudes de vibra
55. e superf cies e forma o de fouling ou biofouling A qu mica verde desenvolve alternativas aos aditivos qu micos convencionais ambientalmente aceit veis A qu mica verde tem como objectivo a sintetiza o de produtos qu micos e processos que reduzam ou eliminem a utiliza o ou a produ o de subst ncias perigosas Este lema aplica se a vida completa do produto a desenvolver desde o seu design s ntese uso e finalmente a sua degrada o Devem ser sintetizados de uma forma segura e eficiente e apresentar toxicidade m nima SMS Existem tamb m em desenvolvimento novas tecnologias verdes como a filtra o processos de separa o por membranas e a permuta i nica que fazem um pr tratamento gua de make up permitindo utilizar guas recicladas com elevadas concentra es de s lidos totais dissolvidos TDS medida que o n mero de ciclos aumenta at 50 CoC a quantidade de s lica inibidor de corros o presente na gua aumenta tamb m eliminando a necessidade de inibidores qu micos Elevados pH e 14 TDS previnem o crescimento de microrganismos eliminando a necessidade de biocidas toxicos Sem incrusta es e biofouling a efici ncia de um sistema de aguas de refrigera o aumenta e os custos de limpeza diminuem Para al m disso usada uma menor quantidade de gua com um aumento dos ciclos de concentra o e uma redu o do n mero de descargas 2 3 Controlo e Monitoriza o
56. ec o induzida Figura 3 no topo da torre encontram se ventiladores para a tiragem de ar quente sendo este um caso de contracorrente Ar quente E Ventilador gua _ quente Ar frio mm 48 da N A Agua fria Figura 3 Mechanical Draft convec o induzida e fluxo em contracorrente Em torres de refrigera o Mechanical Draft por convec o for ada Figura 4 utilizam se ventiladores para for ar por insufla o ou extrac o a passagem de ar acelerando o processo de arrefecimento e aumentando a efici ncia da torre Estas torres conseguem evaporar uma quantidade de agua superior a quantidade evaporada em torres de Natural Draft com o mesmo tamanho Em insufla o de ar em corrente cruzada ventiladores nas laterais das torres for am a entrada de ar e a sua passagem pelo enchimento da torre at ao local onde a gua pulverizada A gua circundante atravessa o enchimento e entra em contacto com o ar em corrente cruzada sendo recolhida numa bacia localizada na base da torre A extrac o for ada de ar pode ser tanto em corrente cruzada com os ventiladores no topo como em contracorrente com os ventiladores nas laterais A escolha entre as duas baseada em considera es de engenharia que t m em conta o estado do tempo visto que de evitar a recircula o de ar quente que reduziria a efici ncia da torre Por outro lado uma torre em contracorrente tem a vantagem de a gua mais fria entr
57. eduzir o impacto dos aditivos qu micos utilizando se a quantidade m nima de biocida para o controlo da actividade microbiol gica Ou numa abordagem mais verde podem se utilizar biocidas ecol gicos i e produtos qu micos que se decomp em facilmente em produtos in cuos ap s a sua aplica o como o caso do per xido de hidrog nio Al m disto e como preven o as torres de refrigera o devem ser revestidas de um material colorido e opaco de forma a minimizar a quantidade de luz solar que penetra na torre reduzindo o crescimento de microrganismos e calc rio e consequentemente a quantidade de biocida utilizada Por outro lado reduz se tamb m a degrada o do biocida por ac o da luz solar 18 Para o controlo de microrganismos numa unidade de aguas de refrigera o s o realizadas semanalmente an lises de contagem microbiol gica sendo as amostras colhidas quando o sistema est sob controlo Estes relat rios semanais apresentam erros na contagem das bact rias dado que existem mais tipos de bact rias em sistemas de guas de refrigera o do que as bact rias por norma analisadas No entanto as an lises microbiol gicas permitem optimizar a dosagem de biocida minimizar os custos do tratamento da gua e evitar paragens n o programadas devido contamina o microbiol gica Estas an lises podem ser realizadas com Dipslides Figura 6 Figura 6 Dipslides para a determina o da con
58. entes do seio do l quido 12 1128 29 Na terceira fase com a acumula o de nutrientes as c lulas iniciais reproduzem se originando microcol nias e tornando a adsor o irrevers vel As microcol nias produzem material extracelular e este passa a actuar como substrato para a ades o de novos microrganismos que aderem directamente aos iniciais ou formam coagregados com outros microrganismos e s ent o aderem aos iniciais 2 1126 29 A quarta etapa consiste na matura o do biofilme aumentando a sua densidade e complexidade medida que as c lulas se dividem Nesta fase o biofilme torna se extremamente hidratado aspecto gelatinoso e escorregadio com cerca de 75 95 de material n o celular incluindo os canais por onde circulam os nutrientes 1l2 1128 29 Na quinta fase quando o biofilme atinge uma determinada massa cr tica as camadas mais externas deste libertam c lulas que podem dispersar se e multiplicar se rapidamente colonizando novas superf cies e organizando novos biofilmes em outros locais 2 1281 29 A concentra o de oxig nio o pH a temperatura e a exposi o solar determinam o L desenvolvimento do biofilme No entanto a ades o bacteriana um processo complexo que afectado por in meros outros factores por exemplo as propriedades dos materiais os factores do meio envolvente e as caracter sticas das bact rias 28 De entre as caracteristicas globais de um material as que in
59. erido na sec o 5 2 1 atingiu um estado de maturidade seguido da migra o de c lulas o que se traduziu em massas de biofilme aderido inferiores Por outro lado o biofilme aderido no PVC no fim do ensaio 1 dia 36 estava finalmente em fase de crescimento acentuado No ensaio 2 Figura 31 b verifica se tamb m que o a o inoxid vel foi o material no qual a ades o e o crescimento de biofilme ocorreu mais precocemente de acordo com o observado nestes ensaios na Figura 29 b e na Figura 30 b Contudo a massa seca obtida no dia 16 sobre o a o inox foi inesperadamente baixa m nimo muito provavelmente devido a erros de pesagem As massas de biofilme aderido apresentam uma rela o de proporcionalidade directa com a amplitude de vibra o registada no dia em que o coupon foi removido tal como j observado por Pereira Na Figura 32 apresentam se as amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas a 25 C em fun o das massas secas de biofilme aderido nos coupons cil ndricos de a o inox a e de PVC b para os ensaios 1 e 2 respectivamente tendo se desprezado os pontos de amplitudes de vibra o quase nulas e portanto sem significado f sico dados os erros significativos associados 61 a Ensaio 1 0 015 gt a N E 0 010 O c 5 E A o inox 0 005 e PVC xe 2 2 E 0 000 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 massa seca mg cm b Ensaio 2 0 015 Z xe N T E
60. esssaaaaeeeeeeeeeseaaaees 11 2 2 1 Qualidade da A o PR RN canes anyones dean enateae eae eenteen eect 11 22 2 Eleto dO MIG AMHC Gia DS e in tigate 12 2 cv lratamentos QU MICOS zanna oa a a NA 12 2 3 Controlo e Monitoriza o de Contamina es cccccccseeeceeeceeeeeeeeeeeeeeeceeeeseeeeeeeeeeeaseeeeessaaeeeees 15 23 CONOS a Onrar e E E a a a seat 15 232 FOUNO renee ua a a BE RA a E R 17 2 dra UNCIUSTA ES matina sir eai a aa a a Sd O 17 2 9 22 PIO QUINO queria anseio Dada SSI Un A Da Sta Dean rag 18 23 2 3 LEQIOMENA sai inata aa E 21 24 DIS CLIN OS quais iris sento eS a DO qu fg E DO E io E q ALL a pd 21 3 Bioloulino State othe aM atada a Sd A guiateus 23 3 1 Microrganismos Presentes em Sistemas de Refrigera o erre 23 E E OS ame ee o DR a Sa 23 Se Wie EIN OS fests Pasa Coina Lada CD uN a o O Gia ui ido sad 24 3 lis BAC TIAS quit fassa LO a aa 25 3 2 Desenvolvimento de Biofouling re a a a a erre naa nascera naaaaneaa 27 3 3 Detec o de BIOSOUIING ccccsccccccccceseececccueseeceeseuaeceeeeseaueseeeessueuseeeesaeaeceeessaaeeeeessaaseeeesssaggeeees 30 A Pane E xpenmenal cousas neo Lose Sa pre DDD DOT a SRD aa a 31 vil 4 Montagem LADOratOllall sroin aas EEE ENE ande UG hs EN E san end encase 31 Adil Divar SUNACC SENSON aisa a N E asian gripe dedgi ando 36 Ale FUO TESTE sora SG 37 4 2 Procedimentos Laboratoriais sas santana dani a An ae es ie hn ee vs 38 4 2 1 Microsc
61. estruturas internas do corpo humano atrav s de um conjunto de fatias de imagens No entanto recentemente tem sido uma ferramenta importante de controlo de qualidade de materiais Sem danificar a amostra permite detectar descontinuidades fissuras poros e impurezas Esta t cnica permite uma visualiza o de uma amostra em 3D Cortaram se amostras dos coupons de neoprene e PVC para averigua o da exist ncia de porosidade aberta ou fechada no seu interior e sua eventual determina o atrav s de Tomografia Computadorizada de Raios X As amostras foram inseridas no porta amostras do tom grafo SkyScan 1172 X Ray Micro Tomograph e esperaram se algumas horas para a aquisi o de dados completa no computador de referir que o limite de detec o do equipamento da ordem dos 5 um tamanho do pixel 4 2 3 Porosimetria Gasosa A textura de um material nomeadamente a identifica o de microporos di metro lt 2 nm ou mesoporos 2 nm lt di metro lt 50 nm e a determina o da porosidade aberta de um material pode ser efectuada recorrendo Porosimetria Gasosa Nesta t cnica ocorre a ades o de um gas N2 por exemplo por um s lido A quantidade de g s adsorvido tanto maior quanto maior for a rea superficial e depende da temperatura e da press o Uma isot rmica de ades o representa a rela o a temperatura constante entre a press o parcial do g s e a quantidade de g s adsorvido pelo s lido n
62. fluenciam a adesao de microrganismos incluem a composi o qu mica do material a carga el ctrica da superf cie a hidrofobicidade e a rugosidade da superf cie 189 A composi o qu mica da superf cie influencia a ades o e prolifera o de microrganismos porque diferentes grupos funcionais apresentam diferentes hidrofilicidades e cargas el ctricas Quanto rugosidade da superf cie sabe se que a adsor o inicial e a consequente prolifera o de biofilme tanto maior quanto maior for a rugosidade dado que a rea superficial maior em materiais rugosos favorecendo a coloniza o A taxa de crescimento tanto maior quanto mais irregularidades superficiais especialmente com o mesmo tamanho dos microrganismos maximizando a area microrganismo superf cie Em geral os microrganismos aderem mais facilmente a superf cies hidrof bicas apolares como o caso de pl sticos mas esta ades o tamb m depende muito da hidrofobicidade do microrganismo Todavia no estudo realizado por Grenho a ades o microbiana revelou se tanto maior quanto mais hidrof licos os materiais Outro par metro relevante no desenvolvimento de biofilme a tens o de corte Quando os biofilmes se formam em zonas de baixa tens o de corte apresentam uma baixa resist ncia trac o e quebram se com facilidade enquanto que se se formam em zonas de elevada tens o de corte s o bastante fortes e resistentes Assim a forma o d
63. gumas esp cies e sob determinadas condi es d se entre 4 5 e 70 C Em geral o crescimento de microrganismos depende das condi es f sicas temperatura pH luz solar press o etc e do alimento gua di xido de carbono azoto f sforo etc Na sua maioria com um aumento de temperatura o crescimento das bact rias favorecido Acima de 10 C a temperatura Optima para o crescimento de microrganismos do solo e para os sistemas de guas de refrigera o entre 25 e 35 eg fal O crescimento cont nuo e a acumula o de bact rias causam s rios problemas em sistemas de guas de refrigera o Quando numa instala o os problemas microbiol gicos na gua n o s o controlados ocorrem problemas de eros o e sedimenta o Outro problema o apodrecimento da madeira causando um aumento nos custos de opera o e manuten o 26 3 2 Desenvolvimento de Biofouling Os microrganismos em sistemas de refrigera o formam estruturas complexas nas superf cies das tubagens e equipamentos compostas pelas c lulas microbiol gicas e derivados da sua actividade metab lica Uma col nia microbiol gica iniciada quando mat ria dissolvida e ou particulada transportada do seio do l quido para essas superf cies originando a uma acumula o local de nutrientes As c lulas microbianas presentes na gua entram em contacto com as superf cies ricas em nutrientes e aderem ao substrato come ando a crescer
64. ial a ensaio 1 b ensaio 2 Na Figura 35 a verifica se que no ensaio 1 as massas secas de biofilme aderido por unidade de rea superficial do a o inox semelhante nos coupons cil ndricos e planos apesar das condi es operat rias serem diferentes Verifica se que at ao dia 30 o crescimento de biofilme foi favorecido nos coupons cil ndricos o que pode dever se nao s geometria do coupon mas tamb m a temperatura e velocidade m dia superiores do fluido teste nas tubagens onde os coupons cil ndricos se encontravam A partir do dia 30 a massa seca de biofilme foi maior nos coupons planos No ensaio 2 Figura 35 b as massas de biofilme aderido nos coupons cil ndricos e planos de a o inox por unidade de rea superficial n o seguiram tend ncias semelhantes s do ensaio 1 Nas 67 fases inicial e final os coupons cilindricos inseridos nas tubagens e portanto sujeitos a temperaturas e velocidades m dias mais elevadas apresentaram uma maior massa de biofilme aderido a Ensaio 1 PVC sees cil ndrico massa seca mg cm 0 10 20 30 40 Tempo dias b Ensaio 2 PVC cesso cil ndrico massa seca mg cm 40 Tempo dias Figura 36 Massas secas de biofilme aderido nos coupons de PVC cil ndricos e planos por unidade de rea superficial a ensaio 1 b ensaio 2 Na Figura 36 a observou se que at ao dia 25 foi favorecida a ades o e o crescimento de biofilme nos co
65. inorg nico e microbiano equipamentos de monitoriza o de corros o e dep sitos an lises metalogr ficas e an lises microbianas Em sistemas com recircula o de aguas municipais caracterizadas por elevado teor de am nia resultante de dejectos humanos res duos de fosfatos dos sabonetes e detergentes contaminantes org nicos residuais e um elevado teor de s lidos totais dissolvidos TDS o tratamento qu mico bastante caro necessitando inibidores e biocidas para o controlo da corros o e do biofouling Tamb m necess ria uma purga com raz o elevada de forma a minimizar as incrusta es Problemas como o biofouling s o a principal causa para n o se utilizar gua reciclada em aplica es de refrigera o evaporativa No entanto o uso de guas recicladas poss vel No caso particular do problema principal ser a corros o pode se usar como inibidor a s lica No entanto se o sistema for rico em amonia necess rio outro inibidor pois a s lica n o protege os metais na presen a de am nia Recentemente em sistemas de guas de refrigera o com elevado teor de s lidos totais dissolvidos e com um programa de tratamento para a corros o foram desenvolvidas novas metodologias para o controlo de fouling de s lica e silicatos O potencial de corros o geralmente fun o da concentra o de i es dissolvidos como o cloro e o sulfato e da for a i nica que se acentua com a evapora o Na Tabela
66. inox com amplia es a x 3000 e b x 180 46 Figura 19 Imagens SEM do HDPE com amplia es a x 3000 e b x 10000 eeeeeeeees 47 Figura 20 Imagens SEM do neoprene com amplia es a x 35 e b x 9O 47 Figura 21 Imagem SEM do PVC com amplia es a x 1500 e b x 4000 nn 48 Figura 22 Tomografia Computadorizada de Raios X do neoprene mat ria a branco vazios a preto a imagem 3D b imagem 2D e densidade aparente eee erere ee rerre anna 49 Figura 23 Tomografia Computadorizada de Raios X do PVC mat ria a branco vazios a preto a imagem 3D b imagem 2D e densidade aparente ccccccsseeeceeeeeeeseceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeesaaeeeeeeeesaeeeees 50 Figura 24 Determina o do ngulo de contacto do cobre errar 51 Figura 25 Determina o do ngulo de contacto do a o INOX ccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 52 Figura 26 Determina o do ngulo de contacto do HDPE e 52 Figura 27 Determina o do ngulo de contacto do PVC 53 Figura 28 Fotografias dos ensaios para a determina o dos ngulos de contacto a cobre b aco NOX CID PE C20 PVC o ecstgar tear raias rasa as series ada N 54 xi Figura 29 Amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas para o tubo sensor DSS de a o inox a ensaio T D ersalo 2 G
67. ionando ao tanque soda c ustica Sodacasa pureza gt 99 at pH 14 Monitorizar durante 30 minutos a 1 hora Remover a solu o b sica do tanque vertendo gua da rede em aberto para que o volume de fluido se mantenha Quando o pH se aproximar do da gua da rede fechar o sistema e monitorizar por mais 30 minutos Deixar a amplitude estabilizar 4 2 8 Coupons Foram utilizados coupons cilindricos e planos para determinar a quantidade de depositos por unidade da sua area superficial Cada coupon foi pesado numa balan a Mettler Toledo AB204 4 2 8 1 Coupons Cilindricos Por an lise e tratamento dos dados adquiridos com o DSS ou mesmo por observa o directa dos tubos cristal escolheram se os dias para a remo o e pesagem dos coupons cilindricos co O O procedimento usado para os coupons cil ndricos foi o seguinte Alterar o sampling rate para 1 h Remover os coupons cuidadosamente para n o entrar ar na montagem fechando as v lvulas dianteiras correspondentes ao coupon a retirar Alterar o sampling rate para 30 min Medir os caudais e caso estes n o correspondam a velocidades transversais m dias de aproximadamente 0 5 m s ajust los com as v lvulas traseiras Secar o coupon durante dois dias o ultimo num exsicador Pesar o coupon seco com dep sito Lavar o coupon com detergente e gua em abund ncia Secar o coupon durante dois dias o ultimo num exsicador Pesar o coupon seco sem dep s
68. ior of lonic Liquids Surface Tensions and Contact Angles Journal of Colloid and Interface Science 340 2009 82 86 46 J Chaurette Fluide Design Pipe Roughness Values Fluide Design Inc 2003 47 R H Perry Perry s Chemical Engineers Handbook 7th Ed McGraw Hill USA 1997 48 N G Cogan J P Keener The Role of the Biofilm Matrix in Structural Development Mathematics Medicine and Biology 21 2 2004 147 166 81 82 Anexos 1 Analise do fluido teste 1 1 Analise do fluido teste antes do Ensaio 1 LAIST LABORATORIO DE ANALISES 00 IST T CNICO LISBOA Ay Borhan Pas 15 00 Lisbon Tai PLAIA Alec eai Lane pe NS aie LU py An lise Bacteriol gica de gua Requisi o n 00709 de 2014 02 19 Inicio da Analise em 2014 02 19 Conclus o da An lise emi 2014 04409 Dados da Amostra Origem Req 130521 20591 Colheita Col por Chante Ponto do Codi Elec bando ena 2014 02 18 Obs R tulo Torre da F brica Resultados Pashmetro Microw ganiamos vi veis a MPOIDO h Observa es Boletim de An lise N 05152 14 anda enkvott Quimica SA Abrunheira Park Estrada Nacional 249 Km 4 Fra o Y 2410 162 Sentra Matriz gua de Processo Resale ho Metodo LEE UFC 100 mi Merman Firei Caraclensa o da amodra 20 de goonie prativos Bede bacillus negativos Lisboa 2014 04 28 83 1 2 Analise do fluido teste depois do Ensaio
69. ispon veis no mercado um desafio criar biossensores com as caracter sticas apropriadas para uma utiliza o eficaz e peri dica Estes sensores t m de conseguir distinguir a bact ria alvo numa matriz multicelular e ter a capacidade e a sensibilidade para a detec o directa online e em tempo real Um biossensor ideal dever ter um limite de detec o baixo selectividade s esp cies ou estirpes rapidez de an lise precis o sem adi o de reagentes um formato automatizado conseguir fazer a contagem de c lulas vi veis ser compacto e de design robusto e ser capaz de fazer determina es por vias directas Tamb m s o usados m todos como contagem de c lulas em microsc pio m todos que determinam par metros f sicos como reac es oxida o redu o m todos pticos calorimetria t cnicas de ultra sons detec o de componentes celulares como ATP ADN prote nas e lipidos Em alternativa poss vel introduzir enzimas no sistema de forma a detectar bact rias atrav s de biossensores baseados em anticorpos ou cido nucleico Tamb m s o utilizados biossensores baseados noutras tecnologias electroquimicas piezoel ctrodos pticas ac sticas e t rmicas Al m destes m todos podem se utilizar biocoupons Figura 7 que semelhan a dos utilizados na corros o permitem determinar o potencial de forma o de biofilme de um sistema Estes coupons encontram se j no mercado mas s
70. ito Para comparar os valores das massas obtidas em cada coupon necess rio calcular a massa de biofilme seco por unidade de rea do coupon Esta rea superficial dada por A 2xmxLxR Eq 1 4 2 8 2 Coupons Planos O procedimento efectuado para os coupons planos consistiu em Remover o coupon cuidadosamente para que este n o perdesse dep sito Secar o coupon durante dois dias o ltimo num exsicador Pesar o coupon seco com dep sito Lavar o coupon com detergente e gua em abund ncia Secar o coupon durante dois dias o ltimo num exsicador 43 6 Pesar o coupon seco sem dep sito A geometria dos coupons foi escolhida com base nos coupons de cobre e de a o inoxid vel comercializados pela Imotron Para efeitos de compara o todos os outros coupons tinham a mesma geometria e dimens es semelhantes Tal como nos coupons cil ndricos foi necess rio o c lculo da rea de contacto com o fluido teste Nos coupons planos esta rea dada por uma soma de reas Atotal 2 X A1 2 X A2 2 X A3 2 X Ac rculo Alateral cilindrica Eq 2 Sendo A L XI Eq 3 A L X L Eq 4 As L x L Eq 5 Ac rculo T X R Eq 6 Alateral cilindrica 2 X T X RX Ls Eq 7 As dimens es utilizadas para estes c lculos encontram se na Tabela 6 Na Figura 16 indicam se as areas para os c lculos circulo lateral cilindrica Figura 16 Coupon plano e respectivas reas 44 5 Resultad
71. iza o dos materiais antes e depois dos ensaios de ades o de biofilme para analisar eventuais mudan as nas suas superf cies Caracteriza o qu mica mat ria org nica e inorg nica e microbiol gica da agua Utiliza o de coupons virgens e em n mero suficiente para se efectuar uma m dia das massas de biofilme aderido Pesagem dos coupons antes dos ensaios e ap s serem removidos e secos An lises qu micas e biol gicas dos dep sitos aderidos nos coupons cil ndricos e planos para determinar a sua natureza 78 7 Bibliografia 1 http www enkrott pt index php en acedido a 18 de Maio de 2014 2 htip aquavalens org partners a i acedido a 09 de Agosto de 2013 3 http www enkrottquimica com acedido a 09 de Agosto de 2013 4 Nalco Company The Nalco Water Handbook 2 Ed McGraw Hill USA 1988 5 T R Bott Techniques for reducing the amount of biocide necessary to counteract the effects of biofilm growth in cooling water systems Applied Thermal Engineering 18 1988 1059 1066 6 Norberta de Pinho e Duarte Miguel Prazeres Fundamentos de Transfer ncia de Massa IST Press Lisboa Portugal 2008 CT html acedido a 26 de Maio de 2014 8 http www ebah com br content ABAAAASWMADY torre resfriamento aula acedido a 15 de Novembro de 2013 9 htip www gewater com handbook cooling water systems index jsp acedido a 03 de Julho de 2018 10 http www gc3 com Default
72. lanos baseada unicamente nestes dois factores seria Mneoprene gt gt Meobre Ma o inox gt Mpvc Muppe O que correspondeu realidade com excep o do cobre 19 76 6 Conclusoes e Trabalho Futuro De maneira a avaliar precocemente a forma o de biofouling antes de este ter impacto ao nivel do processo foram estudados diferentes materiais com o objectivo de determinar os que favorecem a forma o de biofouling Por um lado testaram se coupons planos que possam constituir uma alternativa aos biocoupons comercialmente disponiveis mas muito dispendiosos E em paralelo foi tamb m utilizado o sistema Diveil Surface Sensor DSS para a avalia o online e em tempo real a forma o ou remo o de dep sitos em dois materiais diferentes e assim determinar comparativamente se algum deles favorece a forma o de biofouling Foram efectuados dois ensaios de ades o remo o de biofilme em tubos sensores DSS e em coupons cil ndricos de a o inox e de PVC e ainda em coupons planos de cobre a o inox HDPE PVC e neoprene Para avaliar as caracter sticas que afectam a ades o de biofilme estes materiais foram caracterizados por Microscopia Electr nica de Varrimento Tomografia Computadorizada de Raios X Porosimetria Gasosa e Goniometria O ensaio 2 apresentou um comportamento irregular relativamente a certos itens Relativamente as massas observadas nos coupons planos desenvolvidos para a detec o de biofouling verificou s
73. lativamente baixa na primeira semana s se tornando evidente nos dias 8 16 e 22 As massas de biofilme aderido nos coupons planos foram inferiores as do ensaio 1 especialmente nos coupons de a o inox talvez devido ao fluido teste no ensaio 2 estar menos contaminado No dia 24 ocorreu um decr scimo das massas de biofilme aderido talvez porque a remo o de coupons 2 dias antes tenha interferido no fluido do aqu rio n o tendo havido tempo suficiente para se restabelecer o equil brio Para os coupons planos n o foi poss vel determinar os factores de atrito e as tens es de corte superficiais visto n o se conhecer rigorosamente a velocidade de passagem do fluido adjacente as superf cies dos coupons planos cuja orienta o relativamente direc o do fluido n o era fixa paralela perpendicular ou interm dia Apesar das diferentes condi es de temperatura geometria dos coupons cil ndricos e planos e velocidades de passagem nas tubagens e no aqu rio interessante comparar os coupons cil ndricos e planos de a o inox Figura 35 e de PVC Figura 36 colocados nas tubagens e no aqu rio respectivamente 66 a Ensaio 1 A o inox e cil ndrico massa seca mg cm 0 10 20 30 40 Tempo dias b Ensaio 2 Aco inox cil ndrico massa seca mg cm Tempo dias Figura 35 Massas secas de biofilme aderido nos coupons de a o inox cil ndricos e planos por unidade de rea superfic
74. levadas no entanto o HDPE e o PVC tamb m apresentaram respostas significativas e n o sofrem corros o Realizaram se ensaios de caracteriza o dos materiais nomeadamente Microscopia Electronica de Varrimento Tomografia Computadorizada de Raios X Goniomeiria e Porosimetria Gasosa e concluiu se que os factores que mais influenciam a ades o de biofilme s o as tens es de corte seguidas das rugosidades efectivas e das hidrofobicidades Palavras Chave a o inoxid vel biofouling cobre coupons HDPE PVC Abstract In cooling water systems there are several problems such as corrosion and fouling which decrease the process efficiency and increase the costs associated as well The main objective of this work consisted in the selection of materials capable of favouring the formation removal of biofilm for its early detection in real time by the Diveil Surface Sensor DSS Another goal was the development of plane coupons for the early detection of biofouling in alternative to expensive commercial coupons In a lab set up DSS monitored the biofilm adhesion on two sensor tubes one of stainless steel and another of polyvinyl chloride PVC inside which flowed water collected from a cooling system of a food industry The biofilm adhesion was also quantified inside cylindrical coupons of the same materials and diameters to simulate DSS sensor tubes In the two assays performed the sensor tube and the cylindrical coupon in stai
75. lo Numa instala o industrial complexa os s lidos em suspens o presentes nas guas podem ser provenientes do ar de p s nas estradas de areas abertas entre a instala o e edif cios ou mesmo de s lidos armazenados sem tampa metais em bruto ou carv o ou serem gerados no pr prio sistema em forma de lama Um problema mais complexo a presen a de gases alcalinos ou cidos na atmosfera os quais afectam o pH do sistema que por sua vez influencia directamente a forma o de incrusta es e a tend ncia para a corros o No caso da presen a de gases cidos podem advir problemas proeminentes sendo o di xido de carbono o mais relevante A quantidade de di xido de carbono que a agua consegue dissolver a 20 C inferior a 1 mg L No entanto o teor de CO num dado sistema de refrigera o varia consideravelmente dependendo do local das condi es atmosf ricas bem como da proximidade de chamin s de descarga de gases H uma rela o estreita entre a concentra o de COs a alcalinidade e o pH Se a concentra o de COs variar a alcalinidade varia de forma a manter o pH no set point N o f cil prever a alcalinidade concentra o de cido fraco e ou base fraca ou forte que ser necess ria para obter um determinado pH tendo de se determinar empiricamente a n o ser que haja registos de experi ncias anteriores numa vizinhan a da nova torre de refrigera o ou fortes evid ncias de que a concentra o m dia
76. mo o ferro usados na sua colora o As superf cies externas tinham uma densidade aparente inferior ao seu interior e s o mais porosas como constatado em Microscopia Electronica de Varrimento No caso do PVC foram necess rias tr s aquisi es de dados As primeiras duas apresentaram muito ru do dai terem sido descartadas A terceira apresentada na Figura 23 49 Figura 23 Tomografia Computadorizada de Raios X do PVC mat ria a branco vazios a preto a imagem 3D b imagem 2D e densidade aparente Assim como na Microscopia Electr nica de Varrimento verificou se que o PVC era poroso sendo a porosidade igualmente fechada como seria de esperar visto tratar se de um material de constru o semelhan a do neoprene Na Figura 23 b observou se que o PVC continha algumas impurezas com densidade aparente maior pontos brancos possivelmente provenientes do seu processo de fabrico No entanto n o foi poss vel determinar a porosidade interna do PVC pois os poros da amostra tinham dimens es inferiores s do limite de detec o do aparelho 5 um Da ter se prosseguido o estudo do PVC por Porosimetria Gasosa de forma a eventualmente se determinar a porosidade interna deste material 5 1 3 Porosimetria Gasosa Para determinar a porosidade interna da amostra de PVC recorreu se ao m todo da Porosimetria Gasosa O procedimento encontra se descrito na secgao 4 2 3 Os volumes de azoto adsorvidos na amostra de P
77. nless steel led to more satisfactory results i e the greatest vibration amplitude and mass of adhered biofilm respectively As for the plane coupons distinct materials were tested copper stainless steel PVC high density polyethylene HDPE and neoprene In the two performed the neoprene revealed the highest mass of adhered biofilm although HDPE and PVC showed effective responses and are corrosion free The materials characterization was performed through Scanning Electron Microscopy X Ray Computed Tomography Goniometry and Gas Porosimetry and the conclusion drawn was that the surface shear stress had a strong influence in the biofilm adhesion followed by the effective roughness and the hydrophobicity Key Words biofouling copper coupons HDPE PVC stainless steel vi Indice Pag DEM preS Pa al ON ee een ee ene Scere ere nee eer ee mere e eer eee ee mn Teme ty 1 Ie INIS O is asd E E E cea a ees R da eeai ia tues 2 12 INOVA O iia ia E E re ea Cie dade science 2 2 AMEN OCI IOa Ss ai aa oie TED OE O ut Ae TR als a 3 2 1 Contamina es dos Sistemas de Aguas de Refrigera o 7 Zl CORROS O rsrs dra a La a eel cea ne DD a a ea 7 2k 2 FONO serna a a a a RR RR RR 8 Zire INC TUS tACOCS a a DS a CR CE r a 8 2 k A2 DIOIOUUNG esn n a N E a E ender 9 2 e EE S E E EEN A EE E ites A AE men A A A A E E E 9 2 2 Preven o de Contamina es ccccccccsesseeececeeeecaeeeseecceeeeeeaaeseeceeeeeeesueaseeeeee
78. nos COUPONS PIANOS seccccceceeeeeeeeeeaeeeeeeesaeeeeeeeesaaaeeeeeesaaeeeeeesaeaes 64 5 2 4 Remo o de biofilme nos tubos sensores DSS CIP e eereeeereea 69 5 3 Factores relevantes na selec o de materiais para detec o de biofouling 74 6 Conclus es e Trabalho FULL saias sereia lala ss arasdss A lo igneous eto 77 Pe TEN OO Gel ia lea cares aac Rd a eta a a RC omen di 79 ANGKOR E sd EDER E REU DER ERES ARE RPG E RR RR RR PIER sys 83 Ts AMAlISE CO MUNGO NC Ste nsan RR E ER RR O RR RR 83 1 1 An lise do fluido teste antes do Ensaio 1 cccccccccccsssssseeeeeeeeeeneeseeeeeeeeseaaaaseeeeeeeessaaasseeeenes 83 viii 1 2 Analise do fluido teste depois do Ensaio 1 Indice de Figuras Pag Figura 1 Torres de refrigera o 1 Natural Draft 2 Mechanical Draft em contracorrente a em madeira b em cimento ss ep dceledbatalactuleisbseevastaedalatan dotnet 4 Figura 2 Natural Draft fluxo contracorrente eras 5 Figura 3 Mechanical Draft convec o induzida e fluxo em contracorrente os eeseceessesereeeereeer 5 Figura 4 Mechanical Draft tiragem for ada de ar fluxo contracorrente ennn 6 Figura 5 Coupons met licos de corros o a cobre e b a o inoxid vel 16 Figura 6 Dipslides para a determina o da contagem microbiol gica 19 Figura 7 Biocoupons para a determina o do potencial de forma o de biofilme 20 Figura 8
79. nsaios pela sua paci ncia sorrisos e incentivos Marta Belisanda pelo carinho preocupa o e disponibilidade Ana Monteiro pela amizade sorrisos e boa disposi o pelo companheirismo e conselhos em momentos de maior tens o e tamb m por toda a ajuda di ria A Eng Catarina Carvalho por me fazer encarar toda esta experi ncia com muito boa disposi o e pela insist ncia em me ensinar tudo o que podia Aos meus colegas Eng Pedro Reis Eng Telma Silva Eng Luis Monteiro e Eng Fernando Pato por todo o apoio e conselhos e por toda a boa disposi o e gargalhadas Aos Professores Ana Paula Vieira Soares Pereira Dias Manuel Francisco Costa Pereira Ant nio Manuel lvares Serr o Maur cio Patr cia Maria Cristovam Cipriano Almeida de Carvalho Benilde Jesus de V Saramago Ana Paula Serro e Auguste Rodrigues Fernandes por toda a ajuda disponibilizada conselhos simpatia e boa disposi o O meu mais profundo agradecimento para a Professora Doutora Maria Din Ramos Afonso Instituto Superior T cnico por todas as horas concedidas e disponibilidade mesmo fora de horas e cuja orienta o dedica o e incans vel empenho foram essenciais para alcan ar o objectivo desta tese Finalmente agrade o aos meus Pais Francisco e Becas Melo Mota minha irm Mariana Melo Mota e a todos os meus amigos em particular Ana Cristina Carranquinha dos Santos e Filipe Mira por sempre me apoiarem anima
80. nto Como pre tratamento lavaram se as amostras com lcool para remover gorduras De seguida foi necessario fixar as amostras no porta amostras Para as amostras metalicas de cobre e aco inox foi apenas necessaria fita condutora que para al m de garantir a condu o do feixe de elecir es evita a distor o da imagem devido a descargas do metal e serve tamb m para fixar a amostra no porta amostras No caso das amostras n o met licas HDPE PVC e neoprene foi necess rio um revestimento de cr mio que garantiu a condu o el ctrica das amostras quando sujeitas ao feixe de electr es Para o revestimento de cr mio recorreu se a um sputter coater sob v cuo QUORUM Q150TES no qual se inseriram as amostras que foram pulverizadas com cr mio vaporizado O procedimento para o revestimento de cr mio consistiu em 1 Inserir as amostras e o cromio P 1 bar 2 Correr QT Time Chromium P 4x10 mbar cerca de 6 5 min 3 Correr QT Vent Chamber 38 Foi ainda colocada fita condutora nas faces laterais e no topo das amostras para a sua fixa o no porta amostras Ap s os pr tratamentos referidos inseriram se as amostras no Microsc pio SEM JEOL JSM 7001F Field Emission Scanning Electron Microscope e procedeu se a sua visualiza o 4 2 2 Tomografia Computadorizada de Raios X A Tomografia Axial Computadorizada TAC por ades o de raios X foi inicialmente concebida para visualizar de uma forma n o invasiva
81. o biofilme ocorre preferencialmente em zonas de elevada tens o de corte Especula se ainda que a ades o de microrganismos e a forma o de biofilmes potenciada em regimes turbulentos devido ao aumento das colis es entre os microrganismos que se encontram no seio do l quido e na superficie 29 3 3 Detec o de Biofouling Ainda ha muita controversia sobre o efeito das superficies do material no desenvolvimento de biofilmes No passado as tubagens de distribui o de aguas eram de ferro ou cobre Mais recentemente deu se prefer ncia a materiais polim ricos como o cloreto de polivinilo PVC e o polietileno PE devido facilidade de manuseamento em sistemas de distribui o de guas e ao biofouling formado nestes materiais ser inferior ao desenvolvido em matrizes de ferro Isto acontece pois a corros o do ferro gera produtos que favorecem a forma o de biofouling O mesmo estudo mostra que n o h diferen a na contagem de c lulas vi veis nos coupons de PE e pvc Contrariamente foi observado que materiais polim ricos como o PVC e o PE promovem mais o crescimento de biofilme do que o a o carbono mas aparentemente o material tem menos influ ncia no desenvolvimento do que a presen a de cloro A contagem de c lulas do biofilme superior em superf cies de PVC face a a o inoxid vel Lethola estudou o desenvolvimento de biofouling em PE e cobre A forma o de biofilme menor em tubagens de cobre do que de
82. o dos tubos sensores DSS de a o inox e de PVC em fun o das massas de biofilme aderido nos coupons cil ndricos correspondentes praticamente unit rio em ambos os ensaios relevando a exist ncia de uma rela o linear nica independente do material 11 Em geral os coupons cilindricos promoveram uma ades o e crescimento de biofilme superior a dos coupons planos do mesmo material e portanto uma detec o de biofouling mais eficaz Todavia n o poss vel atribuir este facto unicamente geometria cil ndrica dado que a temperatura e a velocidade m dia transversal nas tubagens eram superiores s do aqu rio favorecendo tamb m esse fen meno A limpeza da instala o experimental consistiu em lavagens sucessivas com uma solu o de HNO3 a pH 3 para dissolu o de incrusta es e uma solu o de NaOH a pH 14 para a remo o do biofilme intercaladas com lavagens de gua A amplitude de vibra o nos tubos sensores DSS sofreu dispers es elevadas em cada troca dos fluidos de limpeza estabilizando e anulando se finalmente na terceira lavagem com a gua Com os resultados obtidos neste trabalho a Enkrott S A Proporcionar decerto um controlo mais eficaz em sistemas de guas de refrigera o Como perspectivas de trabalho futuro sugere se a repeti o deste trabalho com algumas altera es nos protocolos seguidos de forma a minimizar os erros experimentais e as incertezas nomeadamente 1 Caracter
83. o equil brio Aumentando a press o de g s entre O e a sua press o de satura o a quantidade de g s adsorvido aumenta desde O para P Psat 0 at se atingir um patamar e o g s condensa sobre o s lido para P Psa 1 Cortou se uma amostra dos coupons de PVC para se efectuar a determina o da sua porosidade aberta atrav s de Porosimetria Gasosa recorrendo se a um analisador de Azoto ASAP 2010 micrometrics operando a 77 K Psanz 75 9 cmHg O nico pr tratamento da amostra de PVC consistiu em coloc la em um forno de v cuo Pabsoluta 1 2 cm Hg pelo menos 12 h 39 4 2 4 Goniometria A molhabilidade das superficies pode ser quantificada pela determinacao do angulo de contacto de um l quido sobre uma amostra s lida A molhabilidade relaciona se directamente com a energia superficial a rugosidade e a heterogeneidade das superf cies A goniometria utilizada para determinar a hidrofobicidade hidrofilicidade de materiais Quanto maior o ngulo de contacto mais o material hidrof bico ou seja mais repele a gua Esta t cnica requer cuidados especiais em rela o amostra que n o pode ser manuseada com as m os pois poder se ia transferir mat ria org nica para a amostra afectando o ngulo de contacto Cortaram se amostras dos coupons de cobre a o inox HDPE e PVC para a determina o dos ngulos de contacto de 5 gotas de agua Milli Q depositadas nas suas superf cies e subsequente
84. o muito dispendiosos Figura 7 Biocoupons para a determina o do potencial de forma o de biofilme 20 2 3 2 3 Legionella Para o controlo desta bact ria o sistema deve ser mantido limpo por via mec nica recorrendo aos m todos enunciados na sec o 2 3 2 2 ou a subst ncias qu micas Pode se recorrer ainda desinfec o t rmica que consiste num aumento da temperatura em todo o sistema com dura o de 7 pelo menos 1 h Perante qualquer suspeita de contamina o de legionella necess rio um procedimento de descontamina o que implica uma paragem do processo Apesar de todos os m todos apresentados a utiliza o de qu micos premente quando se tratam de torres de refrigera o Mesmo no caso da via mec nica ser rent vel sempre necess ria a adi o de biocidas para evitar a acumula o de biofouling e eliminar a propaga o de bact rias da esp cie legionella 2 4 Objectivos No presente trabalho pretendeu se monitorizar o fouling de condutas de guas dando especial aten o ao potencial de biofouling nos sistemas de guas de refrigera o um problema pouco investigado at ao presente A monitoriza o foi realizada em ambiente laboratorial com o Diveil Surface Sensor DSS para seleccionar materiais que favore am a forma o de biofouling Simultaneamente fez se o estudo e o desenvolvimento de coupons planos para a an lise do potencial de forma o de biofouling
85. opia Electr nica de Varrimento SEM 0ccccccccsseeeeeeeeaeeseeeeeseeeseeeeeseeeeeeeeesaaaees 38 4 2 2 Tomografia Computadorizada de Raios X ccccccsseeeceeecaeseeeeeeeeeeeeeeesaeeceeeeeaeeseeeessaseeees 39 42 Sur OFOSIMEIIA GASOSA suis spice da iai da a 39 Aee MO ONE LI lara E aa 40 4 2 5 Arranque da Montagem Laboratorial cccccccccccccsssseceecceeseeceeseeeeseeeeseuaeceesssaaeeeeesssageeees 41 4 2 6 Ensaios de ades o de biofilme Procedimento Di rio ee 42 B21 GICANING InP ace CR ricas as iai E ial uated dant TU DL dees Pawene 42 4 28 COUPONS jciarebencccia so aiii achas cuando aa ae a cee eins aits 43 A 28 1 COUPONS CIMMOM COS taeraa aa a aa a a a 43 428 2 COUPONS PIANOS anna an chai a e a 43 Sy MeSultadOS e DISCUSSA Oaren a a a e a 45 Dl CaracierizaGad COS MALHAS necie Ae eae AS ia dai 45 5 1 1 Microscopia Electr nica de Varrimento SEM ccccccccsseeeeeeecaeeeeeeeeseeeseeeeseeeseeeeesaaaeess 45 5 1 2 Tomografia Computadorizada de Raios X cccccccccssseseeeeeeaeeeeeeeeseeeeeeeesseaeeeeeesaeeeeeesaaaees 48 Do POLO SIMA O A tes engate E cane rane ADS na or een teen ea 50 SONO dno a leer 51 Se MonilotiZza o de DIO OUI ias doar wre ses tenes aaa donee aceite lh seeder 55 5 2 1 Ades o de biofilme nos tubos sensores DSS rea 55 5 2 2 Ades o de biofilme NOS COUPONS cil ndricos ii eeereeraaa a arerrana nana 60 5 2 3 Ades o de biofilme
86. os o s o pr pesados e colocados no sistema para monitorizar a corros o em sistemas de guas de refrigera o Estes s o removidos periodicamente e a sua perda de peso por unidade de rea superficial do coupon d o valor da taxa de corros o Podem tamb m ser avaliados visualmente quanto ao tipo de corros o por exemplo pitting e sua gravidade necess rio instalar os coupons de forma apropriada no sistema utilizando se suportes ou racks colocados sa da de permutadores e controlando se o caudal de passagem do fluido O material seleccionado para os coupons deve ser o mesmo do sistema Uma desvantagem dos coupons que a sua temperatura bastante inferior temperatura perto de um permutador de calor Al m disso s poss vel obter uma taxa de corros o m dia ponderal 15 Figura 5 Coupons metalicos de corrosao a cobre e b aco inoxidavel Os permutadores de calor teste sao pequenos permutadores de calor que simulam as condi es operatorias da instala o industrial servindo para avaliar as tend ncias de corros o e fouling em superf cies de transfer ncia de calor e quantificar varia es na sua efici ncia H d cadas que se recorre a sensores ou sondas de corros o m todos desenvolvidos e aplicados com base na electroqu mica Recorrem se a metodologias como a Resist ncia de Polariza o Linear a Espectroscopia de Imped ncia Electroqu mica a Modula o de Frequ ncia Electroqu
87. os e Discussao 5 1 Caracteriza o dos Materiais Nesta sec o apresenta se a caracteriza o dos materiais escolhidos para os coupons planos previamente sujeitos a ensaios de ades o remo o de biofilme nomeadamente cobre a o inoxid vel HDPE PVC e neoprene atrav s dos seguintes m todos Microscopia Electr nica de Varrimento SEM Tomografia Computadorizada de Raios X Porosimetria Gasosa e Goniometria 5 1 1 Microscopia Electr nica de Varrimento SEM Para se visualizarem as superf cies das amostras de cobre a o inox HDPE PVC e neoprene recorreu se Microscopia Electr nica de Varrimento Com esta metodologia conseguiu se observar a eventual exist ncia de porosidade superficial e ou rugosidade que como vimos anteriormente na sec o 3 2 tem uma grande relev ncia para o desenvolvimento de biofouling O procedimento utilizado encontra se descrito na sec o 4 2 1 Da Figura 17 Figura 21 apresentam se duas fotos de cada um dos materiais dos coupons planos nomeadamente o cobre Figura 17 o a o inox Figura 18 o HDPE Figura 19 o neoprene Figura 20 e o PVC Figura 21 ma lpm MicroLab ETTA MicroLab 15 0kV SEI SEM p 15 0kV SEI SEM Figura 17 Imagens SEM do cobre com amplia es a x 6000 e b x 2000 45 Na Figura 17 o cobre apresentou elevada rugosidade encontrando se depositado na sua superf cie uma mat ria com estrutura filamentosa que n o tem apar ncia de xidos devendo tra
88. processo apresenta duas grandes desvantagens sendo a primeira a quantidade de gua a fornecer para preencher os requisitos do processo e a segunda o calor que fornecido bacia receptora de gua ap s a circula o desta pelo processo Alternativamente as torres de refrigera o permitem a reciclagem de gua em t o grande escala que a poupan a de gua de cerca de 90 em compara o com o sistema de passagem nica de gua Neste ltimo caso tamb m se reduz o calor fornecido ao sistema passando este a ser fornecido ao meio envolvente da torre de refrigera o Altera es como estas nos sistemas de guas de refrigera o provocam altera es no design e opera o tendo um impacto ainda maior na qu mica da gua e na sua influ ncia em diversos problemas como o caso da corros o incrusta es e dep sitos e em como estes problemas afectam a produ o de uma instala o industrial atrav s da perda de efici ncia nos processos de transfer ncia de calor falhas de equipamento e em casos mais severos em ambos Na ind stria qu mica as torres de refrigera o dos equipamentos mais comuns pois constituem a forma mais econ mica de arrefecer grandes caudais de gua de processo O seu funcionamento consiste em fazer com que a gua que se pretende arrefecer circule em sentido descendente e em contracorrente com uma corrente de ar atrav s de um leito de enchimento A fun o do leito de enchimento promover o
89. propagarem O crescimento microbiano d se preferencialmente numa gama de temperaturas de 21 a 60 C e de pH 6 a 9 Os microrganismos mais comuns e que podem causar mais danos em sistemas de guas de refrigera o s o as bact rias fungos e algas como se encontra descrito na sec o 3 1 A coloniza o de uma superf cie e posterior crescimento de biofilme pode em condi es favor veis gerar a dep sitos com 1 mm de espessura ou mais se n o forem tomadas medidas de preven o A presen a deste biofilme representa uma resist ncia transfer ncia de calor funcionando como isolador t rmico gt H Para al m do biofouling causar perdas na transfer ncia de calor aumenta o potencial de corros o e pitting Em qualquer dos casos reduz a efici ncia de uma torre de refrigera o com custos de opera o limpeza manuten o mais elevados 2 1 2 3 Legionella A legionella um problema muito actual S o conhecidas cerca de 47 esp cies de egionella sendo a legionella pneumophila a mais patog nica Estas bact rias encontram se tanto em sistemas naturais como em sistemas artificiais nomeadamente em redes de abastecimento e distribui o de aguas em sistemas de arrefecimento torres de refrigera o humidificadores e ar condicionado existentes em edif cios como hot is centros comerciais e hospitais Assim como as restantes bact rias existem factores que favorecem o seu desenvolvimento por exemplo temper
90. pvc Tabela 9 sendo estes resultados concordantes com os obtidos por Donlan e Costerton Apesar da tens o de corte no coupon de a o inox ser unicamente 22 superior do coupon de PVC as massas de biofilme aderido nos coupons cil ndricos de a o inox s o cerca do dobro das dos coupons de PVC Assim conclui se que a tens o de corte que inclui a rugosidade relativa o di metro dos coupons e a velocidade transversal m dia muito provavelmente o factor mais relevante na selec o de materiais tubulares para a detec o de biofouling em condutas Relativamente aos coupons planos a ordem das massas de biofilme aderido foi Mneoprene gt gt Ma o inox gt Mpvc IMHDPE gt Meobre Figura 33 a e Figura 34 a O neoprene apresentou massas de biofilme aderido uma ordem de grandeza superior s dos restantes materiais Este facto era expect vel da Microscopia Electr nica de Varrimento Figura 20 em que se observaram na superf cie deste material in meras irregularidades que constituem s tios preferenciais para a ades o dos microrganismos Por sua vez O a o inox apresentou uma massa de biofilme aderido significativa muito provavelmente por ser o material com a rugosidade absoluta mais elevada 45 um isto 30 vezes 14 superior face aos restantes materiais PVC HDPE e cobre cuja rugosidade absoluta 1 5 um Este facto foi corroborado pelas imagens de Microscopia Electr nica de Varrimento Figu
91. ra 17 Figura 18 Figura 19 e Figura 21 com excep o do cobre o qual ser discutido posteriormente e igualmente observado por Niquette et al 2 Os coupons planos em HDPE e PVC com rugosidades absolutas iguais e ngulos de contacto id nticos 68 e 67 respectivamente apresentaram massas de biofilme aderido deveras semelhantes Figura 34 a Quanto ao cobre era expectavel uma elevada massa de biofilme aderido por duas raz es distintas nomeadamente tratava se do material mais hidrof bico ngulo de contacto 84 o que favoreceria a ades o de microrganismos e nas imagens de Microscopia Electr nica de Varrimento Figura 17 observou se uma elevada rugosidade efectiva devida eventualmente a biofilme aderido Contudo as massas de biofilme aderido nos coupons planos de cobre foram as mais baixas Figura 38 34 a talvez devido ao efeito bactericida do cobre e ou lavagem e secagens ver sec o 4 2 8 1 deficientes dos cup es de cobre depois dos ensaios de ades o de biofilme No entanto os resultados l 36 aparentemente inesperados do cobre s o an logos aos mencionados por Lehtola et a e Schwatrz et al P7 Conclui se que a rugosidade efectiva e a hidrofobicidade sao provavelmente os factores mais relevantes na selec o de materiais planos para a detec o de biofouling num processo industrial a semelhan a do referido por Grenho dado que a ordem das massas de biofilme aderido nos coupons p
92. rem e incentivarem a dar o meu melhor sem os quais n o conseguiria ter conclu do esta etapa da minha vida Resumo Em sistemas de aguas de refrigera o ha uma s rie de problemas como a corros o e o fouling que causam uma diminui o na efici ncia de qualquer ind stria e t m elevados custos associados O objectivo deste trabalho foi seleccionar materiais que favore am a forma o de biofilme para a sua detec o antecipada em tempo real pelo Diveil Surface Sensor DSS Outro objectivo foi o desenvolvimento de coupons planos para a detec o antecipada do biofouling em alternativa aos biocoupons comerciais muito dispendiosos Num sistema laboratorial o DSS monitorizou a ades o de biofilme em dois tubos sensores um em a o inoxid vel e outro em cloreto de polivinilo PVC nos quais circulava gua recolhida num sistema de refrigera o de uma ind stria alimentar Simultaneamente foi quantificado o biofilme aderido com coupons cilindricos dos mesmos materiais simulando os tubos sensores DSS Nos dois ensaios realizados o tubo sensor e os coupons cil ndricos em a o inoxid vel conduziram a resultados mais satisfat rios i e amplitudes de vibra o e massas de biofilme mais elevadas respectivamente Relativamente aos coupons planos testaram se diferentes materiais cobre a o inoxid vel PVC polietileno de alta densidade HDPE e neoprene Nos ensaios o neoprene conduziu a massas de biofilme aderido mais e
93. s dados adquiridos na v spera Reiniciar o computador Ligar o programa de aquisi o de dados DSS definir o ensaio e o sampling rate 30 minutos Verificar as amplitudes e o ru do Foram efectuadas cerca de 48 aquisi es de amplitude por dia e o erro m dio foi de 0 3 nos dois ensaios efectuados 4 2 7 Cleaning in Place CIP A cleaning in place CIP do sistema pode ser qu mica ou mec nica Ao efectuar uma limpeza mec nica as condi es do sistema iriam variar e como tal procedeu se a uma limpeza qu mica cido base A limpeza cida remove as incrusta es inorg nicas por dissolu o e a b sica remove dep sitos org nicos e biol gicos adsorvidos O procedimento para estas limpezas foi o seguinte 42 Mudar o sampling rate para 2 minutos Remover o fluido teste vertendo gua da rede no tanque mantendo se o volume de fluido Proceder limpeza cida adicionando a agua do tanque cido n trico VWR 30 de pureza de forma a diminuir o pH at 3 Monitorizar por 30 minutos Remover a solu o cida do tanque vertendo gua da rede em aberto para que o volume de fluido se mantenha Quando o pH se aproximar do da gua da rede fechar o sistema e monitorizar por mais 30 minutos Se o sinal ainda indicar que existem dep sitos ou mesmo por constata o visual continuar para o passo 5 Caso contr rio deixar a gua recircular at estabilizar o sinal de amplitude Proceder limpeza b sica adic
94. s dos permutadores de calor forem rugosas permitem que os s lidos adiram ficando depositados no metal Esses dep sitos reduzem a efici ncia de processos de arrefecimento e proporcionam locais ptimos para a ocorr ncia de corros o 2 1 2 1 Incrusta es As incrusta es em sistemas de guas de refrigera o s o compostas maioritariamente por minerais inorg nicos que se encontram dissolvidos na gua tais como o silicato de magn sio o fosfato de c lcio o xido de ferro e o mais comum o carbonato de c lcio Se n o houver um controlo das suas concentra es estes poder o precipitar e depositar se Factores como a concentra o de minerais na gua de refrigera o a temperatura o pH a disponibilidade de locais para a nuclea o e o tempo dispon vel para a precipita o ocorrer ap s a nuclea o afectam a forma o de incrusta es A nuclea o a etapa em que as mol culas do soluto dispersas no solvente come am a aglomerar se Estas aglomera es constituem o n cleo e s se tornam est veis a partir de um certo tamanho cr tico que depende das condi es de opera o temperatura supersatura o irregularidades etc Se o aglomerado n o atinge a estabilidade necess ria ele dissolve se novamente no est gio de nuclea o que os tomos se arranjam e definem a estrutura do cristal Os minerais inorg nicos mais comuns em sistemas de guas de refrigera o t m a particularidad
95. s que nao fazem fotossintese Ha cerca de 8 x 10 tipos de fungos conhecidos Na Tabela 3 apresentam se algumas caracter sticas dos fungos e as gamas de pH e temperatura ptimas para o seu crescimento em sistemas de 22 refrigera o Tabela 3 Tipos de fungos presentes em sistemas de guas de refrigera o Condi es de Tipos de Crescimento Fungos Exemplos Propriedades Temperatura C pH Bolores Aspergillos Preto azul verde amarelo branco filamentosos Penecilium Cinzento castanho bronze Fusarinm Alternaria Castanho rosa 2 8 Leveduras Torula Parecido a E Oera zi aes imelionde E pe PARA crescimento quando h materia 5 6 pintado add A Poria Sacharomces Branco ou castanho Cetes Como os fungos n o t m clorofila n o se alimentam por fotoss ntese e o metabolismo de materiais org nicos fornecido pelo sistema Numa torre de refrigera o os fungos s o um problema pois podem usar a madeira da torre como alimento provocando a sua destrui o 24 3 1 3 Bact rias Em equipamentos de refrigera o s o encontradas in meras bact rias Geralmente em termos de morfologia temperatura oxig nio e alimenta o podem ser classificadas de acordo CO mt a Apar ncia Cocos forma esf rica Bacillus em haste Asoy Rylvm em espiral Coma forma curva Temperatura Saicrofilic temperatura baixa O 20 C Mezofilic temperatura m dia 20 45 C Termofilic temperatura ele
96. se e passou a ter uma oferia global no mercado de tratamento de guas nomeadamente estrat gias de reutiliza o e de poupan a de gua em particular em meio industrial com impacto ambiental positivo Em 2007 passou a prestar servi os em outsourcing nos seus clientes o que motivou um investimento em compet ncias internas na rea de supervis o automa o e telemetria aplicada aos processos geridos Em 2008 foi criada a rea Investiga o amp Desenvolvimento I amp D que tem como fun o prim ria o desenvolvimento de ferramentas que permitam monitorizar os processos geridos Em 2009 pelo seu grau de inova o estas ferramentas passaram a ser um objectivo da empresa criando se um novo mercado SI Em 2014 a Enkrott Qu mica S A fundiu se com a Enkrott S A 1 1 Missao A empresa Enkrott Qu mica S A tem diversos objectivos todos centrados na perspectiva de redu o de custos associados a processos nomeadamente a redu o do consumo de gua atrav s de estrat gias de conserva o reutiliza o e monitoriza o minimiza o de paragens para manuten o n o programadas devidas a corros o ou fouling nos equipamentos do processo e melhoramento de supervis o dos processos industriais automatizando os de forma a obter se um aumento na produtividade Na rea de Seguran a e Higiene desenvolve mecanismos de controlo e desinfec o de sistemas que envolvam guas Nas ind strias de Pas
97. ta de Papel e de Alimenta o e Bebidas implementou ferramentas em correntes de processo que originaram um impacto positivo na qualidade do produto final com consequente redu o de custos operacionais e aumento da produtividade das ind strias 1 2 Inova o Com a actual tend ncia regulamentadora e de minimiza o dos impactos ambientais essencial apostar no desenvolvimento de produtos inovadores para o mercado em particular no mbito do controlo de processos A melhoria do controlo e disponibilidade imediata de informa o de gest o para a tomada de decis o permite que as ind strias avaliem os seus processos possibilitando a minimiza o do uso de produtos qu micos bem como a redu o dos consumos de gua e dos custos de manuten o e opera o Na rea I amp D a Enkrott S A tem dois projectos de desenvolvimento em curso o Projecto Vibs e o Da Control ambos n o intrusivos O Projecto Vibs consiste no desenvolvimento de um sensor usando tecnologias de vibra o que permite a detec o de v rios tipos de fouling em correntes de gua ou do produto processado Por exemplo o sensor pode assegurar a limpeza de uma conduta diminuindo os tempos de limpeza O Da Control permite obter automaticamente e em tempo real dados sobre a concentra o de um dado produto doseado em cont nuo no sistema Com a implementa o desta tecnologia poss vel a flexibiliza o da gest o dos processos garantindo
98. tagem microbioldgica Um problema comum em sistemas de guas de refrigera o de uma passagem o fouling de ferro gerado pela contamina o de uma bact ria espec fica iron depositing bacteria sphaerotilus ou gallionella Se n o houver um sistema de monitoriza o de an lises gua de make up este problema pode n o ser antecipado e torna se grave Convencionalmente as metodologias para detec o de bact rias incluem uma avalia o morfol gica dos microrganismos assim como testes que determinam o potencial de crescimento destes em v rios meios e condi es Este processo muito moroso permitindo as metodologias padr o a detec o de uma nica bact ria Os m todos existentes para a contagem de bact rias s o muito lentos visto que o desenvolvimento de uma col nia com cerca de 10 microrganismos pode demorar entre 18 a 24 h Al m disso s o necess rios uma s rie de testes complexos para a identifica o das bact rias ser confirmada Algumas metodologias s o muito sens veis mas morosas como por exemplo a reac o em cadeia da polimerase PCR que pode ser usada para amplificar o sinal de pequenas quantidades de 19 material gen tico para a determina o da presen a de bact rias Neste caso sao necess rias amostras puras horas de processamento e conhecimentos em biologia molecular Apesar dos grandes esfor os no desenvolvimento de biossensores nos ltimos anos poucos est o d
99. tar se de biofilme que nao foi completamente removido nas sucessivas lavagens com gua e detergente TT 100um MicroLab 15 0kV SEI SEM lpm MicroLab 15 0kV SEI SEM Figura 18 Imagens SEM do a o inox com amplia es a x 3000 e b x 180 De acordo com a Figura 18 o a o inox tamb m apresentou elevada rugosidade podendo esta ser devida a xidos e ou biofouling na sua superf cie N o foram identificados poros superficiais nos diversos varrimentos efectuados 46 lpm MicroLab ia lpm MicroLab 15 0kV SEI SEM Xx 10 000 15 0kV SEI SEM Figura 19 Imagens SEM do HDPE com amplia es a x 3000 e b x 10000 Relativamente ao HDPE observaram se uns pontos brancos na sua superf cie que deveriam ser sujidades A sua rugosidade era praticamente nula material liso sem estrutura e n o apresentou qualquer porosidade superficial como se pode observar na Figura 19 100pm MicroLab 100pm MicroLab 3 0kV SEI SEM 4 5 0kV SEI SEM Figura 20 Imagens SEM do neoprene com amplia es a x 35 e b x 90 47 Quanto Figura 20 que ilustra o neoprene verifica se que este apresentou uma estrutura superior com filamentos entran ados Abaixo desta e por entre as tran as identificou se uma estrutura espongiforme com uma porosidade significativa di metros de poro ca 40 um dai que se tenha prosseguido o estudo da porosidade do neoprene por Tomografia Computadorizada de Raios Aa ameman 10pm MicroLa
100. tempo 69 a CIP 1 Aco inox 0 04 gt aoj D 9 e A o inox aoj E gua N E HNO3 pH 3 O NaOH pH 14 c c o lt 36 5 37 O10 38 5 Tempo dias b CIP 2 Aco inox En 0 04 aoj 0 03 D S 0 02 Ss A o inox N 0 01 gua 4 E 8 e HNO3 pH 3 S 000 ts A Pd PR oo Loe t NaOH pH 14 4 5 A 0 01 o E 0 02 38 4 38 6 38 8 39 39 2 Tempo dias Figura 37 Cleaning in Place para o tubo sensor DSS de a o inox ap s ensaio 1 CIP 1 ap s ensaio 2 CIP 2 No ensaio CIP 1 Figura 37 a notou se que sempre que se trocaram os fluidos de limpeza a amplitude de vibra o sofreu grandes varia es Durante a terceira lavagem com gua observou se um per odo de estabiliza o e o sinal obtido acabou por tender para zero indicando o final da limpeza CIP 1 No ensaio CIP 2 Figura 37 b ocorreram tamb m varia es das amplitudes de vibra o do tubo sensor de a o inox a seguir a cada troca dos fluidos de limpeza No entanto as varia es da amplitude de vibra o foram mais suaves na CIP 2 do que na CIP 1 muito provavelmente devido s menores massas de biofilme aderidas aos tubos sensores DSS no ensaio 2 cujo fluido teste era menos contaminado Tal como na CIP 1 foi identificado o final da limpeza CIP 2 pela anula o do sinal 70 Para uma visualiza o da efic cia da limpeza apresentam se
101. tes e depois da CIP 1 na Figura 40 Figura 40 Tubo cristal sa da do tubo sensor DSS de PVC a antes da CIP 1 b ap s a CIP 1 No procedimento CIP ocorreram varia es acentuadas nas amplitudes de vibra o dos tubos sensores DSS em cada troca dos fluidos de limpeza o que pode ter sido devido a 1 Entrada de ar simult nea com os fluidos de limpeza gua da rede solu o cida HNO3 e solu o b sica NaOH 2 Forma o de microbolhas ao adicionar se a solu o cida fen meno inevit vel 3 Biofouling swelling ou seja o biofilme incha e contrai se ao ser sujeito a condi es operat rias severas Na Tabela 10 apresentam se as amplitudes de vibra o normalizadas corrigidas a 25 C dos tubos sensores DSS de a o inox e de PVC imediatamente antes e ap s as limpezas CIP 1 e CIP 2 Tabela 10 Amplitudes antes e ap s a CIP para cada ensaio e tubo sensor DSS CIP 1 CIP 2 Amplitude normalizada Sensor de corrigida V a o inox PVC a o inox PVC Antes CIP 7 21 x 10 4 66 x 10 2 58 x 10 5 92 x 10 Apos CIP 0 3 79 x 10 0 0 Conclui se que em qualquer dos ensaios CIP 1 e CIP 2 ambos os tubos sensores DSS de a o inoxid vel e de PVC permitem detectar qualquer interfer ncia no sistema em particular identificar a remo o de biofilme e o final da limpeza Ap s as CIPs as amplitudes de vibra o apresentaram valores relativamente pequenos mas negativos Figura 37e Figura 39 ou
102. tria se trabalhar a velocidades m dias de 1 2 m s O fluido teste circulava por duas tubagens distintas uma em a o inoxid vel com di metro interno de 8 mm e outra em PVC com 10 mm de di metro interno Em cada tubagem encontrava se um tubo sensor DSS dianteira que efectuava a monitoriza o da ades o de biofilmes nas superf cies das tubagens e quatro coupons cil ndricos em s rie traseira do mesmo material e com o mesmo di metro interno para poder quantificar a massa de biofilmes aderidos como esquematizado na Figura 9 e na Figura 10 31 Data Acquisition DAQ Sensores V V V lvulas dianteiras FAL UL AH Aqu rio Bomba de Aqu rio O V lvula Termoaquecedor o gt Tanque Bomba 25 L Figura 9 Vista dianteira da montagem laboratorial Traseira dos Tubos Sensores DSS Cupao 1 Cupao2 lt Cup o3 lt Cup o4 lt Valvulas i traseiras Aqu rio 6L P i l l Bomba de Aqu rio V lvula da i M bomba as Termoaquecedor pu A Tanque 25 L Bomba Figura 10 Vista traseira da montagem laboratorial 32 Os coupons cilindricos foram montados em s rie na mesma tubagem em que estavam os tubos sensores sendo do mesmo material e do mesmo diametro que estes Figura 11 Figura 11 Coupons cil ndricos acoplados aos tubos sensores DSS a a o inox D 8 mm b PVC D 10 mm As dimens es dos coupons cil ndricos
103. upons planos enquanto que a partir do dia 23 a massa seca de biofilme foi maior nos coupons cil ndricos sujeitos a uma temperatura e velocidade m dia superiores nas tubagens onde estavam inseridos 68 A tend ncia das massas de biofilme aderido nos coupons de PVC no ensaio 2 Figura 36 b foi distinta da do ensaio 1 sendo a ades o e o crescimento de biofilme favorecidos pelos coupons de PVC cil ndricos sujeitos a temperaturas e velocidades m dias superiores Em geral os coupons cilindricos promoveram uma ades o e crescimento de biofilme maior e portanto uma detec o de biofouling mais eficaz Todavia n o se pode atribuir este benef cio unicamente geometria dos coupons cil ndricos dado a temperatura e a velocidade m dia nas tubagens onde estes estavam inseridos serem superiores as do aqu rio onde os coupons planos se encontravam favorecendo tamb m esse fen meno 5 2 4 Remo o de biofilme nos tubos sensores DSS CIP No final de cada ensaio de ades o de biofilme nos tubos sensores DSS procedeu se limpeza Cleaning in Place CIP cujo procedimento foi descrito na sec o 4 2 7 Estas limpezas testaram a capacidade de resposta de cada material utilizado como tubo sensor para a remo o de biofilme aderido nos ensaios 1 e 2 Na Figura 37 apresenta se a evolu o das amplitudes de vibra o normalizadas e corrigidas a 25 C durante e ap s a CIP para o tubo sensor DSS em a o inox em fun o do
104. ura 10 Verter o fluido teste no tanque Abrir a v lvula da bomba assim como as v lvulas dianteiras e traseiras Ligar a bomba Ligar a bomba de aqu rio Ligar o termoaquecedor Corrigir os caudais nas tubagens onde estavam acoplados os tubos sensores DSS ajustando as v lvulas traseiras de modo a obterem se velocidades m dias de passagem de aproximadamente 0 5 m s Monitorizar o sistema at que este se encontre sem ar por visualiza o dos tubos cristal tubos transparentes Quando o sistema se encontrar sem ar ligar o sistema de aquisi o de dados do DSS introduzir o n mero do ensaio no programa associando uma sampling rate frequ ncia de amostragem de 30 minutos No caso do primeiro arranque o sistema faz um auto ajuste no passo 10 para operar frequ ncia espec fica do material ou sistema isto frequ ncia qual as aquisi es de dados apresentem menor ru do 41 SS ee Oe eS 4 2 6 Ensaios de adesao de biofilme Procedimento Diario Como a montagem era automatizada o procedimento diario consistiu apenas em Analisar a exist ncia de ar e fouling nos tubos cristal Medir os caudais nas tubagens associadas a cada tubo sensor e ajust los eventualmente com as v lvulas traseiras para se obterem velocidades transversais de passagem de aproximadamente 0 5 m s de manh e ao final de tarde Medir o pH Medir a condutividade Parar o programa de aquisi o de dados DSS Guardar o
105. vada 45 70 C Oxig nio Bact rias aer bias precisam de ar para viver Bact rias anaer bicas podem viver na aus ncia de ar Bact rias arbitr rias vivem com ou sem ar sendo o crescimento maior com ar Bact rias sem diferen a podem viver com ou sem ar mas o seu crescimento sem ar maior Alimenta o Bact rias autotr ficas que t m a capacidade de produzir o seu pr prio alimento tais como as bact rias de alimenta o autom tica cuja energia obtida pela oxida o de minerais Bact rias de v rias alimenta es cuja energia obtida a partir de minerais e org nicos Bact rias heterotr ficas que utilizam fontes externas para se alimentarem tais como as bact rias parasitas que se alimentam de material org nico vivo e as Bact rias dead eating que se alimentam de material morto e putrefacto Por outro lado as bact rias podem classificar se pelo tipo de problema que causam Bact rias formadoras de biofilme que formam uma camada viscosa de microrganismos na superf cie denominada por biofilme Bact rias formadoras de esporos que se tornam inertes em ambientes hostis mas conseguem retomar o seu crescimento mal tenham as condi es necess rias sendo muito dif ceis de controlar A presen a destes esporos n o afecta a grande maioria dos processos Bact rias depositadoras de ferro que causam a oxida o do ferro sol vel nas guas e a subsequente deposi o do ferro insol vel ou seja fouling
106. water system Water Research 38 9 1998 2787 2797 38 G Grass C Rensing M Solioz Metallic Copper as an Antimicrobial Surface Applied and Environmental Microbiology 77 5 2011 1541 1547 39 A A S Pereira On line Monitoring of Deposits Formation and Removal on Solid Surfaces Using Vibration Techniques Disserta o de Doutoramento em Engenharia Quimica e Biol gica Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Portugal 2008 40 A Pereira R Rosmaninho J Mendes L F Melo Monitoring Deposit Build Up Using a Novel Mechatronic Surface Sensor MSS Food and Bioproducts Processing 84 C4 2006 366 370 41 K M Nemati Fracture Analysis of Concrete Using Scannig Electron Microscopy Scanning 19 1997 426 430 42 D C B Silva C R Baldo An lise de Materiais em Dimensionamento de Pe as Met licas Utilizando Tomografia Computadorizada de Raios X Congresso da Qualidade em Metrologia Agosto de 2013 43 Lopes J M Prepara o Caracteriza o e Desactiva o de Catalisadores Engenharia de Reac es Il Instituto Superior T cnico Lisboa Portugal 2013 2014 44 M P Coutinho Influ ncia da Morfologia da Superf cie na Molhabilidade do Tit nio Comercialmente Puro Disserta o de Mestrado Instituto Militar de Engenharia Rio de Janeiro Brasil 2007 45 J Restolho J L Mata B Saramago On the Interfacial Behav
107. xas de corros o s o significativas d O Ru do Electroqu mico RQ mede a flutua o espont nea do potencial de corros o e ou da corrente gerada pela reac o de corros o Comparativamente aos outros m todos o RQ permite examinar o processo de corros o em tempo real e com elevada sensibilidade sendo esta uma enorme vantagem para a detec o de corros o localizada e passiva em fases iniciais um m todo de f cil aplica o e n o intrusivo No entanto desvantajoso quanto an lise dos resultados devido a factores m ltiplos complexos que influenciam o sinal de ru do 2 3 2 Fouling Muitos sistemas de guas de refrigera o cont m s lidos em suspens o que se concentram nas torres de refrigera o devido evapora o da gua causando fouling Podem se usar dispersantes para controlar este problema depois do mesmo ser identificado Alguns destes s lidos em suspens o prov m do contacto da gua com o ar outros da gua de make up e ainda da precipita o de produtos ou de massas microbiol gicas biofouling Se os s lidos em suspens o s o excessivos pode se constatar tal facto por an lises purga do sistema Deve se instalar um sistema de filtra o ao circuito para filtrar parte da gua em circula o devendo o caudal de gua filtrada ser igual ao da gua perdida por evapora o na torre A monitoriza o de fouling pode ser realizada com recurso a sensores como descrito na sec o 4 1 1 9

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