O Ozono no Tratamento de Águas das Torres de Refrigeração
Neste artigo, irá aprender mais sobre o uso de ozono no tratamento de água de torres de refrigeração. O ozono na indústria significa uma solução livre de produtos químicos e também uma redução de custos nos procedimentos. Quando se trata de métodos de desinfeção de torres de refrigeração, não faz diferença.
Se quiser saber mais sobre como é que o ozono significa uma redução de custos, basta ler abaixo!
A água das torres de refrigeração deve ser tratada para limitar o crescimento de depósitos minerais e microbianos que podem reduzir a eficiência de transferência de calor da torre de refrigeração.
O ozono é um forte desinfetante e uma alternativa interessante para os biocidas químicos no tratamento de água de torres de refrigeração.
Na prevenção e controle da doença do legionário (legionella) que causa micróbios, o ozono assumiu um papel eminente.
As principais vantagens do procedimento de desinfeção do tratamento da água com ozono em torres de refrigeração sobre o método tradicional de desinfeção do tratamento químico da água estão na poupança de água e energia que pode ser feita, causada pela redução / eliminação dos produtos químicos utilizados.
Poupanças Associadas
A utilização de um sistema de ozonização em torres de refrigeração acarreta, além dos benefícios que compreende, poupanças significativas aos níveis de:
Redução do consumo de água;
Redução de consumíveis;
Redução de agentes anti-incrustantes e anticorrosivos;
Custos de manutenção reduzidos;
Elimina os custos de armazenamento e transporte de biocidas químicos;
Redução do consumo de energia devido ao aumento da eficiência da operação de refrigeração.
(Unid: $USD)
Mais do que o aumento na poupança da desinfeção química para torres de refrigeração, o uso do ozono como tratamento de manutenção para torres de refrigeração tem um bom potencial de poupança na operação e manutenção porque, uma pequena quantidade de ozono atua como um poderoso biocida que diminui ou quase elimina a necessidade retirar quantidades de água da torre de refrigeração para diminuir a concentração de sólidos orgânicos e minerais no sistema.
O ozono aplicado nas torres de refrigeração associadas aos refrigeradores de ares-condicionados é um excelente aliado, pois elimina bactérias, fungos e vírus, inclusive a legionela, de forma muito eficaz e sem deixar resíduos, porém, o ozono pode ser um estimulante da corrosão ao invés de um inibidor que pode implicar a otimização do sistema a fim de combater a corrosão, garantindo assim um sistema limpo em vez de um sistema contaminado biológica e mineralogicamente.
De acordo com um estudo realizado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos Federal Technology Alert nas instalações da Lockheed Martin, na Flórida, onde se comparou os custos operacionais de torres de refrigeração com o sistema (químico) tradicional e com tratamento de ozono, podemos concluir que os custos anuais são reduzidos em um quarto do valor inicial. Isso representa uma redução de $ 198.168 para $ 57.415 por ano, dois valores que se destacam são relativos aos custos operacionais (mão de obra) e os custos com o consumo de energia.
Ação do Ozono nas Torres de Refrigeração
Efeito nas algas
A maioria das espécies de algas oxida imediatamente quando exposta ao ozono (diferentes espécies requerem diferentes tempos de exposição para remoção completa). Quando as algas são expostas a concentração de ozono e tempo de exposição suficientes, elas decompõem-se completamente em dióxido de carbono e água.
A destruição de algas por ozonização libera ácidos nucleicos, proteínas, polissacarídeos e outros biopolímeros. A produção de polissacarídeos pela ação do ozono sobre biofilmes e algas libera tensoativos que podem complexar ferro, manganês e cálcio, removendo essas substâncias da água da torre de refrigeração, reduzindo o risco de incrustação. Essas substâncias tensoativas ajudam a tornar a água da torre de refrigeração tratada com ozono cristalina por meio da micro floculação, sem deixar sabores ou resíduos químicos. O ozono é um desinfetante e oxidante muito poderoso e pode remover os subprodutos de desinfecção da água.
Efeito nas bactérias
Altas concentrações bacterianas podem levar a um aumento na corrosão influenciada por micróbios (MIC). Certas bactérias redutoras de sulfato e metabolizadoras de ferro podem destruir os tubos de aço ou ferro de um sistema em menos de um ano. O ozono mata as bactérias quebrando as suas paredes celulares, um processo ao qual os microrganismos não podem desenvolver imunidade.
Concentrações residuais de ozono de 0,4 mg/l ou mais resultam na redução total de Pseudomonas fluorescens (um produtor de biofilme) num biofilme estabelecido dentro de 2 a 3 minutos, enquanto concentrações residuais tão baixas quanto 0,1 mg/l removem 70 a 80% do biofilme para uma exposição de 3 a 4 horas.
Estudos demonstraram ainda que uma concentração de ozono inferior a 0,35 mg/l, durante 30 segundos, reduz em 99% a população de Legionella pneumophila, a bactéria responsável pela doença do legionário, na água das torres de refrigeração.
Efeito nos biofilmes
Nas superfícies dos trocadores de calor, os biofilmes degradam a eficiência da transferência de calor, aumentam a queda de pressão, reduzindo significativamente as taxas de fluxo podendo levar a problemas de corrosão. O ozono mata os organismos rompendo as suas paredes celulares, um processo para o qual os microrganismos não podem desenvolver imunidade.
A oxidação dissolve o material viscoso secretado por esses microrganismos das superfícies do trocador de calor, e os biofilmes são lavados pelo movimento da água corrente. Após a remoção do biofilme, com concentrações de ozono inferiores a 0,1 mg/l consegue-se prevenir o crescimento da bio incrustação novamente.
Efeito na corrosão
Vários estudos sobre taxas de corrosão em sistemas ozonizados foram realizados e publicados em jornais e outras literaturas, pois acreditava-se que o ozono, sendo um forte agente oxidante, poderia oxidar metais.
No entanto, testes efetuados usando ozono e cloro separadamente relatam que as taxas de corrosão do aço carbono 1010, cobre, latão, 90/10 cuproníquel e aço inoxidável 304 aumentaram.
Taxas de corrosão comparáveis aos testes de controle não tratados foram observadas para testes de 14 e 35 dias. Para o aço macio, foram observadas taxas de corrosão menores quando foi utilizado o ozono (4,6 mpy – Milésimos por ano) do que quando foi usado o cloro (28 mpy). Os resultados do teste foram relatados para um sistema de torre de refrigeração aberto no qual se manteve um ozono residual de 0,05 mg/l. As amostras de liga de cobre exibiram taxas de corrosão mais baixas do que as amostras em água sem ozono. Nenhuma corrosão foi detectada nas ligas de aço Cr-Ni e titânio, cada uma das quais formou uma camada protetora de óxido.
O ozono não é um inibidor de corrosão, mas as taxas de concentração mais altas resultantes das taxas de descarga reduzidas aumentam o pH da água circulante, o que ajuda a proteger o sistema contra a corrosão. A manutenção de um baixo resíduo de ozono (0,1 g/L ou menos) mantém as superfícies livres de algas e biofilme e previne ou reduz significativamente a corrosão microbiana (MIC) ou ataque corrosivo sob o filme.
Efeito na incrustação
Outro problema comum num sistema de torre de refrigeração que deve ser evitado é o acúmulo de minerais comumente referidos como incrustações.
Minerais como cálcio e magnésio, que são sólidos normalmente dissolvidos em água doce, são depositados por dois mecanismos diferentes: térmico e biológico. Quando a água de uma torre evapora, os sólidos dissolvidos concentram-se na água circulante. Quando a concentração desses sólidos atinge o limite de solubilidade da água, eles começam a precipitar.
Se houver biofilmes nas paredes e outros componentes da torre, os biofilmes agem como um aglutinante que liga os microcristais minerais ao depósito de materiais orgânicos e inorgânicos.
O ozono oxida o material biológico e a remoção do adesivo permite que a incrustação mineral caia das superfícies afetadas.
Benefícios
O ozono é produzido no local, o que significa que não requer armazenamento de produtos químicos perigosos;
Tratamento ecologicamente correto, facilitando o cumprimento das regulamentações;
Desinfetante com alto nível de eficiência (uma concentração residual de ozono de 0,1 a 0,2 ppm é, na maioria dos casos, muito eficaz para manter a torre de refrigeração e o circuito de refrigeração limpos);
O ozono não requer desinfetantes adicionais, os microrganismos não se podem tornar resistentes ao ozono após o seu uso prolongado;
O ozono é 3,125 vezes mais germicida do que o cloro;
Acúmulo insignificante de desinfetante ou subprodutos do desinfetante. O ozono não deixa resíduos químicos ou desinfetantes, no final do ciclo o ozono decompõe-se novamente em oxigénio;
Elimina o uso de produtos químicos (exceto para ajuste de pH). O ozono não altera o pH;
O ozono é eficaz em diferentes valores de pH;
Destrói todos os tipos de microrganismos instantaneamente;
Muito eficaz na remoção de biofilmes;
Muito eficaz contra a Legionella, devido às boas capacidades de remoção de biofilme;
Baixas taxas de corrosão no sistema. Reduz a taxa de corrosão de metais, incluindo trocadores de calor de cobre, porque não há compostos clorados;
O ozono decompõe os resíduos orgânicos por meio da oxidação;
Redução dos custos de licenciamento para lançamento de água tratada no meio ambiente;
Baixo custo de manutenção;
Custos operacionais mais baixos e, em muitos casos, um custo geral mais baixo;
Menor custo de energia, devido ao aumento da eficiência de transferência de calor do chiller, aumentando a eficiência da operação de refrigeração;
Seguro e fácil de usar;
Eficaz para o crescimento de mexilhões;
Minimiza a incrustação do condensador;
E muito mais.
Artigos Científicos
EMMANUEL I. EPELLE, ANDREW MACFARLANE, MICHAEL CUSACK, ANTHONY BURNS, JUDE A. OKOLIE, WILLIAM MACKAY, MOSTAFA RATEB, MOHAMMED YASEEN | 15 de Fevereiro | Aplicação de ozono em diferentes indústrias: revisão dos desenvolvimentos recentes
PIERRE A. LIECHTI, DR. RÜDIGER KAULBACH | 17 de Outubro | Um ano de Estudo em Escala sobre o Tratamento de Água de Refrigeração Tratada com Ozono numa Central Elétrica Alemã
ALAN E. PRYOR, MARK FISHER | 17 de Outubro | Diretrizes práticas para a operação segura de sistemas de ozonização de água de torres de refrigeração
HUEI TARNG LIOU | 29 de Janeiro | Torre de Refrigeração com Tratamento Autónomo por Ozono Dissolvido de Baixa Concentração
M. F. HUMPHREY | 23 de Julho | Estudo de Condicionamento da Água em Torres de Refrigeração
WILLIAM K. McGRANE | 23 de Julho | Tratamento por ozono de torres de refrigeração com e sem remoção de minerais
N. KAIGA, T. SEKI, K. IYASU | 23 de Julho | Tratamento por ozono em sistemas de água de refrigeração
STEVEN LIESCHEIDT | Dezembro | Tratamento de Ozono para Torres de Refrigeração
R. J. STRITTMATTER, B. YANG, D. A. JOHNSON | Fevereiro | Uma investigação abrangente sobre a aplicação de ozono em sistemas de água de refrigeração – Interligação de dados de laboratório, testes piloto e aplicações de campo
R. J. STRITTMATTER, B. YANG, D. A. JOHNSON | Março | Aplicação de Ozono nos Sistemas de Torres de Refrigeração
ITÁLIA – Ministério da Saúde | Validações Científicas do Uso de Ozono