Contaminação com água em instalações

Contaminação com água é o nosso assunto da aula de hoje.
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Como ocorre a contaminação?

Pode ocorrer contaminação com água em uma instalação.
Desde o período da montagem da instalação.
Isto é, até mesmo durante a operação normal do sistema.
 
Além disso, contaminação durante a montagem. 
Dessa forma, na condensação de umidade dentro da tubulação.
Que não é protegida durante a montagem.
Isto é, equipamentos, tubulação e demais componente.

Quando expostos ao tempo durante o período de montagem sem proteção.
Ou sem pressurização interna com Nitrogênio, por exemplo.
Vasos de pressão após testes hidrostáticos que foram então mal drenados.

A condensação de umidade.
Devido a teste pneumático das linhas usando ar úmido. 
Um vácuo malfeito ou então nem realizado. 
Ou ainda, por exemplo uma carga inicial de amônia com presença de água.
Proveniente de fornecedores não qualificados, por exemplo.

Deve-se exigir então o certificado de pureza.
Isto é, de 99.95% da carga de amônia a ser fornecida. 

Contaminação durante a operação

Pode ocorrer então pela ruptura de tubos de trocadores “Shell-and-Tube”.
Em resfriadores de água ou condensadores a água, por exemplo.
Além disso, nos procedimentos não apropriados de drenagem de óleo.
Ou purga de amônia durante a manutenção em vasos ou linhas.
Com pressão abaixo da atmosférica.

O risco aumenta quando a purga é feita para tanques com água.
Por isso neste caso, é recomendável a instalação de válvulas.
Isto é, as de retenção e na linha de purga.
Para evitar assim que pelo contrafluxo a água penetre no interior.
Do circuito de refrigeração. 

Quando há pequenos vazamentos em válvulas, juntas e selos de bombas.
Além disso, os selos de compressores.
Também em serpentinas de evaporadores quando operam com baixas pressões.
Ou então, até mesmo em operação de recolhimento. 

No procedimento de vácuo não apropriado.
Após a manutenção de um equipamento do sistema.
Às vezes nem é feito o vácuo. 

Na amônia usada então para reposição com presença de água.
Proveniente, por exemplo, de fornecedores não qualificados.

No entanto, nem sempre é possível evitar a penetração de água no sistema. 

Além dos cuidados com a drenagem e com o vácuo.

Fica difícil avaliar então a contaminação ao longo dos anos.
Senão pela análise de amostras em vários pontos da instalação.
Existem então algumas formas de se observar o quanto de água penetra em sistemas.
Ainda mais nos sistemas com baixas pressões que possuem purgadores de ar.
Através da monitoração da purga de ar.

É importante lembrar que o ar que penetra de forma eventual.

No circuito de refrigeração possui umidade.
Mas, o ar que é purgado é seco.
Pois a água se solubiliza com a amônia e fica acumulada no sistema. 

Quando se considera um período de 10 anos.
Não é surpresa encontrar 5-10% de água na instalação.

Uma pesquisa foi realizada nos anos 90 em mais de 100 instalações.
Na Dinamarca, Noruega e Suécia.
Mostrou que grande parte delas continham então cerca de 2% a 6% de água.
E que mais de 10% das instalações possuíam mais do que 8% de água.
Essa água acumulada no separador de líquido no lado de baixa pressão.

Efeitos provocados pela contaminação com água

Explicamos sobre isso e muito mais em nossos Cursos Vaportec.

Alguns dos principais efeitos da contaminação da amônia com água.
A água que entra no circuito de refrigeração.
Irá se acumular então no fundo dos separadores de líquido.
Além disso, evaporadores do sistema.

Isto provocará uma diminuição da capacidade efetiva.
E do COP do sistema.
Numa proporção aproximada à quantidade de água acumulada.
Por exemplo, 5% de água significa uma perda de cerca de 5% de capacidade no sistema.

As reações químicas com a formação de hidróxido de amônio (NH4OH).
Que podem provocar então corrosão galvânica em válvulas e linhas.
Onde há acúmulo de óleo. Junto com a presença de oxigênio.

Do ar que penetra no circuito de refrigeração.
Ocorre então a quebra das cadeias moleculares do óleo.
Através da oxidação, nitritação e formação de compostos nitrosos.
Estes compostos são solúveis em amônia, afinal.
E são arrastados então após o separador de óleo.

Com isso, o consumo de óleo se torna excessivo.
Vários componentes podem se deteriorar devido à corrosão.

Detecção da contaminação com água 

Os melhores pontos do sistema para a coleta de amostras.
São a linha de descarga das bombas de amônia.
E os pontos de drenagem óleo ou de líquido.

Dos vasos separadores de líquido do lado de baixa pressão.
Deve-se observar os separadores de líquido.
Neles pode haver uma separação parcial de água da amônia no fundo.

O que resultará então em três regiões de líquido distintas: 

1. Água no fundo. Com uma pequena concentração de amônia. Um líquido mais denso; 
2. Óleo no nível intermediário. Mais denso que a amônia; 
3. Amônia líquida contaminada com água na camada superior.

Por isso, sobre esta estratificação.
Pode ser observada no processo de drenagem dos coletores de óleo.
Quando é grande a presença de água.
Logo no início da drenagem para o recipiente externo.

Por exemplo, um balde.
Percebe-se o líquido transparente que sai. Ele não possui um odor pungente.
Nem vaporiza assim com grande intensidade.
Pois trata-se de água ou solução fraca de hidróxido de amônia.
Em seguida vem o óleo e por fim a amônia contaminada.

A amostra a ser coletada para fins de análise de concentração de água.
Deve ser aquela que contém amônia contaminada.
E não a água inicial da drenagem. 

Líquido enclausurado em linhas e/ou componentes 

Liquido enclausurado.
É o preenchimento completo do volume interno.
De um elemento de contenção pressurizado.
Tal como um vaso de pressão ou trecho de tubulação.
Com o liquido refrigerante.

Clausura de líquido em trechos de linhas na linha de líquido.
Ou em algum equipamento. Por exemplo, serpentinas dos evaporadores.
Ocorre devido às manobras erradas, durante o fechamento de válvulas.
Para um serviço de manutenção, por exemplo.

Com o aumento da temperatura ocorre expansão térmica.
Do líquido enclausurado.
Criando um aumento da pressão. Por fim, causando o aumento do volume.
Ou até o rompimento do trecho isolado.
Como exemplo, o aumento de volume de amônia líquida.
A -40ºC é em torno de 1% para cada incremento de 5ºC na temperatura.

Medidas preventivas 

Para evitar este problema, recomenda-se o uso de válvulas solenóides.
Elas possuam um retardo de fechamento.
Por volta de um segundo.

Válvulas que possuem dispositivos de retardo propiciam este atraso.
São disponíveis no mercado.

A alimentação de líquido a alta pressão, tanto para um vaso de baixa pressão.
Ou em um evaporador de expansão direta.
Deve ter uma válvula solenoide instalada.
O mais próximo possível do dispositivo de injeção de líquido.
E bem junto ao vaso ou evaporador.
Caso contrário, quando a solenoide fechar.
A linha à jusante será esvaziada.

Ao reabrir, líquido a alta pressão irá preencher de forma rápida a linha.
Causando assim um choque de desaceleração súbita.
Do líquido no dispositivo de injeção.

Isto pode acontecer com maior frequência.
Em sistemas com linha de líquido subresfriada.
Por exemplo, após um “economiser”.
Ou um resfriador intermediário com serpentina de resfriamento.
Antes da válvula solenoide.

Contaminação: conclusão

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