É possível que uma única instalação abranja os sistemas de tratamento de águas residuais e de dessalinização?

Por vezes, mas apenas se o invólucro for especificado para a mais exigente das duas aplicações. Um invólucro de filtro é um recipiente sob pressão com materiais em contacto com o fluido, vedantes e um formato de elemento interno, e um fabricante pode reutilizar estes três componentes em projetos de águas residuais e de dessalinização. O que não pode ser reutilizado por defeito é o envelope operacional. A alimentação com água do mar coloca a exposição ao cloreto e a corrosão em fendas em primeiro lugar. As alimentações com águas residuais e de reutilização trazem oxidantes, óleos, cargas de sólidos mais pesados e produtos químicos de limpeza que atacam polímeros e elastómeros de diferentes formas. Para distribuidores, fabricantes de sistemas OEM e equipas de compras de EPC que pretendem uma gama mais reduzida de carcaças, a questão prática é saber onde as duas faixas de funcionamento se sobrepõem e quais as peças que devem ser alteradas para cada aplicação. Este artigo aborda esses pontos de decisão e os dados necessários para um pedido de cotação.

Quando é que uma única plataforma imobiliária pode abranger ambas as aplicações?

Uma única plataforma de alojamento pode abranger ambas as aplicações quando se verificam quatro condições:

• O material do corpo em contacto com o fluido resiste à exposição química mais severa em qualquer um dos locais.
• Os valores nominais de pressão e temperatura abrangem o pior cenário possível.
• As juntas são adequadas aos fluidos.
• O formato do elemento adapta-se à carga de contaminantes.

Se alguma destas opções falhar, a melhor solução é uma plataforma comum com diferentes opções de materiais ou vedantes, em vez de uma unidade idêntica.

Esta distinção é importante porque as duas funções exercem pressões diferentes sobre as caixas. Num sistema de osmose inversa de água do mar (SWRO), o filtro de cartucho constitui uma barreira de segurança final a montante das membranas.

Guia de engenharia de um fornecedor

coloca o filtro de cartucho a montante da bomba de alta pressão, pelo que o invólucro fica normalmente sujeito à pressão do lado da alimentação, em vez da pressão da membrana. O facto de isso se verificar no seu projeto depende da bomba e da configuração de recuperação de energia; por isso, confirme este aspeto com o projetista do sistema.

As funções relacionadas com as águas residuais variam muito mais. Uma caixa de proteção pode proteger uma unidade de osmose inversa (RO) num circuito de reutilização, tratar o efluente residual ou filtrar um fluxo de dosagem. Cada caso apresenta um perfil diferente em termos de substâncias químicas e sólidos, pelo que o termo “águas residuais” não corresponde a uma especificação única.

Fator de utilização	Taxa sobre águas residuais ou reutilização	Pré-tratamento da dessalinização da água do mar (SWRO)	O que isso significa para uma habitação partilhada
Principal fator de stress químico	Oxidantes, produtos químicos de limpeza, resíduos de processo; varia consoante a fábrica	Alimentação com elevado teor de cloreto; risco de corrosão por pite e corrosão em fendas nos metais	Verifique o material tendo em conta o cenário químico mais desfavorável, e não o valor médio
Comportamento típico dos sólidos	Carga variável; possibilidade de presença de óleos, gorduras e matéria biológica	Partículas finas e colóides após o pré-tratamento a montante	O tipo e a classificação do elemento diferem normalmente, mesmo que o recipiente seja idêntico
O papel da habitação	Polimento, proteção ou filtração de processos	Filtração de segurança antes das membranas	A fiabilidade e a qualidade consistente dos cartuchos são mais importantes na posição SWRO
Limpeza ou desinfeção	Possível administração de doses de choque ou exposição química periódica	Normalmente gerido em torno da proteção da membrana	A compatibilidade entre a vedação e o corpo deve abranger os processos de limpeza
Pressão na caixa	Depende do processo	Depende se o filtro está instalado a montante da bomba de alta pressão	Comparar com a classificação da caixa à temperatura real de funcionamento

Que fatores técnicos determinam se uma habitação pode ser considerada «crossover»?

Quatro fatores são determinantes: o material em contacto com o fluido face à química, a redução da capacidade nominal em função da pressão e da temperatura, a compatibilidade das juntas e o formato do elemento. Cada um deles apresenta um modo de falha distinto.

Material em contacto com o líquido face aos cloretos e aos oxidantes

Os polímeros não sofrem corrosão por pite em meio clorurado, ao contrário das ligas inoxidáveis, razão pela qual as caixas em plástico e FRP são frequentemente consideradas para aplicações em contacto com a água do mar. A vulnerabilidade passa então a residir nos oxidantes.

A comparação feita pela Charlotte Pipe entre o CPVC, o polipropileno e o PVDF

salienta que o polipropileno pode degradar-se com a exposição prolongada a oxidantes, tais como o peróxido de hidrogénio ou o hipoclorito de sódio. Salienta ainda que o PVDF apresenta uma resistência significativa a ácidos fortes e oxidantes, mas uma resistência limitada a alguns álcalis concentrados. Esse artigo aborda materiais para tubagens, pelo que deve ser considerado como uma orientação geral sobre polímeros e não como uma classificação para qualquer caixa específica.

No caso do aço inoxidável, a resposta depende da liga e da exposição. A liga 304 apresenta um risco mais elevado de corrosão por pite em água rica em cloretos. As caixas em aço inoxidável destinadas ao contacto direto com a água do mar necessitam de uma avaliação da resistência à corrosão ao nível da liga por parte do fornecedor, incluindo as áreas de soldadura e as fendas.

Redução da capacidade em função da pressão e da temperatura

Um único valor de pressão indicado numa ficha técnica não descreve o comportamento do termoplástico. O

Associação de Tubos e Acessórios de Plástico

salienta que, para a maioria dos materiais termoplásticos utilizados em tubagens, temperaturas mais elevadas reduzem a pressão de serviço admissível. Recomenda-se a consulta dos limites publicados pelo fabricante e das tabelas de redução de potência. A mesma lógica aplica-se às caixas moldadas em plástico. Um fluxo de águas residuais quentes pode anular a margem que o funcionamento com água do mar à temperatura ambiente mantém intacta.

Compatibilidade de juntas e vedantes

As juntas merecem uma verificação separada da estrutura. Os elastómeros diferem na forma como reagem a oxidantes, óleos e hidrocarbonetos, pelo que uma junta adequada para água do mar limpa pode não ser adequada para efluentes oleosos. Várias das caixas abaixo apresentam opções em EPR, silicone ou Viton. Especifique a vedação de acordo com a lista de fluidos reais, incluindo agentes de limpeza, e solicite ao fornecedor uma referência de compatibilidade.

Formato e classificação do elemento

A escolha do invólucro e do elemento são decisões distintas. A secção do manual da DuPont FilmTec sobre microfiltração por cartucho para pré-tratamento de osmose inversa afirma que um cartucho com classificação absoluta inferior a 10 µm é o mínimo sugerido para todos os sistemas de osmose inversa (RO), que se recomenda uma classificação absoluta de 5 µm e que se recomenda uma classificação absoluta de 1–3 µm nos casos em que exista risco de incrustação por sílica coloidal ou silicato metálico. Recomenda ainda a substituição antes de a queda de pressão atingir o seu limite permitido e, pelo menos, a cada três meses. Recomenda a utilização de um manómetro de pressão diferencial e de um cartucho fabricado em material sintético não degradável, como o polipropileno ou o nylon.

Esses aspetos são específicos da proteção por osmose inversa. Um sistema de tratamento de águas residuais com elevado teor de sólidos pode utilizar primeiro um saco de filtração de malha mais grossa, pelo que o invólucro tem de ser compatível com esse formato. Os compradores podem comparar caixas de filtro de saco em aço inoxidável e plástico e as opções de cartuchos antes de fixar o elemento.

Como se comparam as caixas em PP, PPH, PVDF, FRP e aço inoxidável?

A tabela apresenta as classificações publicadas pelo fabricante, retiradas das páginas relativas às caixas de plástico Lvyuan fornecidas, seguidas de orientações editoriais sobre os casos em que é necessário ter cuidado com cada material. As classificações provêm das páginas dos produtos, não de testes independentes, e as páginas não afirmam que os produtos sejam adequados para utilização com água do mar ou águas residuais. Solicite uma confirmação por escrito relativamente ao seu fluido.

Tipo de habitação	Pressão publicada	Temperatura publicada	Formato	Aspetos editoriais a ter em conta na utilização partilhada
Caixa para sacos de PP	87 psi (6 bar) a 20 °C	Até 140 °F (60 °C), sujeito a redução da potência nominal	Saco n.º 1/n.º 2, cesto de PP	Exposição a oxidantes; redução da potência em função da temperatura
Caixa do cartucho PPH	Até 116 psi (8 bar)	Até 194 °F (90 °C)	10–40 em cartuchos	Exposição a oxidantes; escolha da vedação
Caixa do saco em PVDF	Até 100 psi (6,9 bar)	Até 212 °F (100 °C)	Saco único, n.º 1/n.º 2, cesto em PVDF	Limpeza com álcalis concentrados; custo versus PP
Caixa de cartuchos múltiplos em FRP	Até 150 psi (10 bar)	Até 140 °F (60 °C)	10–40 em cartucho múltiplo, com revestimento opcional em PP	Compatibilidade com revestimentos; exposição aos raios UV no exterior
Aço inoxidável (vários tipos)	Varia consoante o modelo	Varia consoante o modelo	Saco, saco múltiplo, cartucho	Seleção da liga para cloretos; qualidade da soldadura

O Caixa de filtro de saco industrial em PP é adequado para a filtração de partículas a baixa pressão, nos casos em que o polipropileno é compatível com o fluido. A sua gama de caudal publicada, de 100 a 120 GPM, depende do tamanho do saco, da viscosidade e da queda de pressão. O Caixa de filtro de cartucho industrial PPH apresenta limites de pressão e temperatura publicados mais elevados e uma disposição vertical do cartucho, que se adapta a suportes de pré-tratamento do tipo RO. Para fluidos em que a utilização de polipropileno é questionável, o Caixa de filtro de saco em PVDF resistente a produtos químicos é uma opção de saco único com juntas em Viton, EPDM e PTFE à escolha. Nos casos em que o projeto exija maior capacidade do cartucho num corpo não metálico, o Caixa de filtro de cartuchos múltiplos em FRP está equipado com um revestimento interior opcional em PP e um exterior em gelcoat resistente aos raios UV. O conjunto completo fica dentro do caixas de filtro de plástico para uso industrial categoria.

Será que optar por um único tipo de habitação é realmente mais barato?

Nem sempre. Um inventário mais reduzido parece eficiente, mas o preço unitário mais baixo e o menor número de SKUs não garantem o custo total mais baixo. Uma caixa concebida para resistir às condições mais adversas pode ser excessivamente dimensionada — e dispendiosa — para um ambiente mais ameno. Por sua vez, uma caixa concebida para um ambiente mais ameno pode avariar prematuramente no outro.

A abordagem mais sustentável consiste em padronizar a plataforma e variar as peças que dependem da composição química: o nível de material da estrutura, a junta e o elemento. Isto mantém a lógica das peças sobressalentes simples, como, por exemplo, um único comprimento de cartucho e um único padrão de ligação, evitando simultaneamente a incompatibilidade de materiais.

Um exemplo ilustrativo, não um caso de cliente: um fabricante de sistemas padroniza a utilização de caixas em PP com um único tipo de junta para um conjunto de reutilização e um contentor de osmose inversa (RO) de água do mar. A unidade de água do mar funciona sem problemas. No local de reutilização, a dosagem periódica de hipoclorito encurta a vida útil das juntas da caixa e dos componentes em polipropileno. A incompatibilidade só se torna evidente após o arranque, porque o pedido de cotação referia “tratamento de água” em vez de especificar os produtos químicos de limpeza utilizados. A padronização poupou pouco, e a substituição custou mais do que teria custado uma especificação em PVDF ou com vedantes revistos.

Que erros levam ao fracasso dos projetos de habitação partilhada?

Estes erros decorrem do raciocínio acima exposto, e não de uma taxa de falhas medida:

• Especificar apenas com base na classificação em mícrons. Uma classificação nominal não é o mesmo que uma classificação absoluta, e as orientações da DuPont referem-se a cartuchos com classificação absoluta.
• Ignorar eventos de limpeza. As caixas são frequentemente escolhidas para a alimentação normal e, posteriormente, expostas a produtos químicos de desinfeção ou limpeza que ninguém indicou.
• Leitura de um valor de pressão à temperatura ambiente. Os limites combinados de pressão e temperatura são importantes, especialmente no caso dos termoplásticos.
• Utilização do cartucho como filtro para sólidos a granel. O manual da DuPont indica que a substituição dos cartuchos com uma frequência superior a um em cada três meses aponta, normalmente, para um problema no pré-tratamento. Os cartuchos não se destinam a remover cargas elevadas de sólidos. A solução passa por uma etapa de filtração com saco de malha grossa ou por um tratamento a montante mais eficaz, e não por um invólucro de maiores dimensões.
• Ignorando os contaminantes submicrónicos. O mesmo manual refere que os sulfetos metálicos e o enxofre coloidal presentes na água de alimentação podem passar por um cartucho típico de 5 µm.
• Ignorando o ambiente de instalação. As caixas de plástico e de FRP instaladas em plataformas ao ar livre ou em contentores estão sujeitas a uma exposição aos raios UV que não ocorre numa sala de instalações interior.

O que deve incluir um pedido de cotação para uma habitação partilhada?

Para elaborar um orçamento preciso, é necessário dispor da lista de fluidos e eventos, e não apenas do caudal. Prepare:

• Descrição do fluido: tipo de matéria-prima, teor de cloreto, intervalo de pH, presença de óleos ou solventes e quaisquer oxidantes.
• Produtos químicos de limpeza e desinfeção: nomes, concentrações e frequência.
• Pressão e temperatura de funcionamento e de pico: incluindo o arranque, os picos de consumo e as condições extremas de inverno ou verão.
• Caudal e elemento: fluxo de projeto, capacidade nominal ou absoluta, comprimento do cartucho ou tamanho do saco e quantidade por alojamento.
• Ligações: NPT, BSP ou flange, e diâmetro do tubo.
• Material da vedação: em relação à lista dinâmica.
• Instalação: no interior ou no exterior, orientação e necessidades de drenagem ou ventilação.
• Condições de encomenda: quantidade, mercado-alvo, requisitos de teste ou documentação, prazo de entrega e qualquer marca do fabricante original (OEM).

O que deve verificar antes de escolher um fornecedor?

Antes de aprovar uma única caixa para ambas as funções, solicite:

1. Uma declaração por escrito que ateste a adequação de cada fluido e produto químico de limpeza, e não apenas uma descrição geral do tipo “resistente à corrosão”.
2. A pressão nominal à temperatura real de funcionamento, com dados de redução da capacidade para corpos em termoplástico.
3. Dados sobre a compatibilidade dos materiais das juntas com os seus fluidos.
4. Confirmação da forma como o fornecedor testa as caixas, por exemplo, através de ensaios de pressão ou verificações por lote, e da documentação que acompanha as remessas.
5. Recolha amostras, começando pelo local de maior risco.

Se as duas especificações divergirem em qualquer um destes pontos, divida a especificação e mantenha os elementos comuns, tais como a norma de ligação e o comprimento do cartucho.

Perguntas mais frequentes

É possível utilizar o mesmo corpo de filtro para o tratamento de águas residuais e para a dessalinização da água do mar? Sim, desde que o seu corpo, juntas e classificações suportem as condições químicas, de temperatura e de pressão mais adversas de ambas. Uma plataforma comum com juntas, níveis de materiais ou elementos diferentes é, normalmente, mais segura do que uma unidade idêntica em todos os aspetos.

Que material de carcaça é adequado para o pré-tratamento por osmose inversa (RO) de água do mar? Os materiais não metálicos, tais como FRP, PPH e PVDF, são frequentemente considerados, uma vez que não sofrem corrosão por pite em meio clorurado. No caso do aço inoxidável, é necessário analisar a composição da liga. A escolha final depende da pressão, da temperatura, dos produtos químicos de limpeza e das especificações validadas pelo fornecedor.

Que grau de filtragem (em mícrons) deve ser utilizado num invólucro a montar a montante das membranas de osmose inversa? O manual da DuPont FilmTec recomenda 5 µm absolutos para o cartucho de pré-tratamento, com 1–3 µm absolutos nos casos em que exista o risco de presença de sílica coloidal ou silicatos metálicos. Confirme os requisitos de alimentação junto do fornecedor da membrana.

As caixas de polipropileno suportam a presença de cloro ou hipoclorito nas águas residuais? Não é fiável em caso de exposição prolongada. A Charlotte Pipe refere que o polipropileno pode degradar-se com a exposição prolongada a agentes oxidantes, como o hipoclorito de sódio. Solicite confirmação específica para o fluido em questão ou considere a utilização de PVDF.

Devo optar por caixas de filtro de saco ou de cartucho? Os invólucros de cartucho são adequados para uma proteção final de precisão, como, por exemplo, antes da osmose inversa (RO). Os invólucros de saco são frequentemente adequados para cargas mais elevadas de sólidos ou para etapas de filtração mais grosseiras a montante. A escolha depende da concentração de sólidos e da capacidade nominal necessária.

De que forma é que a temperatura afeta a resistência à pressão de uma caixa de plástico? De acordo com a Associação de Tubos e Acessórios de Plástico, na maioria dos termoplásticos, temperaturas mais elevadas reduzem a pressão de trabalho admissível. Utilize os dados de redução do fabricante relativos à sua temperatura de funcionamento real, e não os valores relativos à temperatura ambiente.