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domingo, janeiro 29, 2012

Corrosão em tubulação de incêndio

Os sistemas para proteção contra incêndio são projetados e instalados no Brasil das seguintes formas:
■redes de hidrantes.
■redes de sprinklers.

A legislação e o tamanho dos espaços a serem protegidos têm determinado a obrigatoriedade do uso dos sistemas com sprinklers para proteção contra incêndio.


Foto: Tudo começa com a reação de oxidação da água com os metais, favorecendo a formação de depósitos de tubérculos existentes na água
Os sistemas de proteção contra incêndio caracterizam;
■sistema molhado - circuitos fechados de tubulações, verdadeiros reservatórios de água estagnada.
■sistema seco - as tubulações são preenchidas com água para testes, e posteriormente são esvaziadas drenando-se as águas.

Em ambos os sistemas são proporcionados um ambiente ideal para o crescimento de microorganismos. Estes microorganismos criam condições ao longo das tubulações, promovendo a formação da oxidação interna dos tubos, alcançando com o tempo a corrosão.

Estas condições ameaçam todos os sistemas metálicos incluindo; ferro fundido, aço, cobre, ferro galvanizado, etc.

A oxidação causa vários problemas para os sistemas de incêndio. Os produtos dos microorganismos se sobrepõem e formam tubérculos ou nódulos dentro do pequeno diâmetro das tubulações, podendo bloquear o fluxo e afetar o desempenho hidráulico do sistema. Numa emergência estes nódulos podem desprender-se e no caso dos sprinklers, fechar as cabeças reduzindo ou impedindo o fluxo de água para a área afetada.

A água estagnada no interior da tubulação pode criar condições ideais para a ocorrência de pequenos carocinhos (pitting) debaixo dos depósitos. Isto resultará em pequenos vazamentos (microfuros) e conseqüentemente danos e perdas nas tubulações.

Neste exato momento é que, inibidores como o cloro residual existente na água, passam a ser roubados ficando os sistemas sem proteção.

Estes depósitos ao longo do tempo vão bloqueando o fluxo de água, causando; entupimento dos sprinklers, afetando o desempenho hidráulico dos sistemas de incêndio.

Foto: Tubulação com MIC, em estágio avançado

DETECÇÃO DA MIC NO PROCESSO DE CORROSÃO
Entretanto, a MIC (Corrosão Microbiológica), é a única forma de corrosão que pode destruir a tubulação em poucos anos, corroendo a parede da tubulação, criando furos microscópios (microfuros) e causando com que os produtos da corrosão aderem-se às paredes internas da tubulação. Este tipo de corrosão adicional enfraquece a parede da tubulação nas áreas afetadas.

A MIC não é um problema novo, mas a descoberta recente da MIC em instalações de sistema sprinklers aumentou as preocupações da indústria de proteção de incêndio.
A descoberta de MIC na tubulação de sistema de sprinklers nas instalações industriais, e em várias áreas através dos Estados Unidos, indica que ela não é um problema isolado.

Na realidade, estudo da Associação Nacional de Sprinklers (NFSA) feito entre 1996 e 1998 indicou aproximadamente 30 casos em todo os Estados Unidos, nos quais a MIC afetou o sistema de sprinklers.

È comprovado que os sistemas sem monitoramento, ou seja, abandonados ao longo do tempo, caminharam para estágios de corrosão com a “MIC” (Corrosão por Influencia Microbiológica), onde nada mais restou a fazer a não ser trocar as tubulações a um custo elevado. Este custo seria ainda muito maior, caso houvesse sido utilizado para combater o incêndio.

COMO SE DESENVOLVE A MIC
Como seu nome diz, a MIC é causada por diversos tipos diferentes de microorganismos que vivem dos nutrientes na água e reagem com os produtos de outras reações do microorganismo e com o material da tubulação
Estes microorganismos, que são classificados pelas reações e pelos produtos nos quais vivem, podem ser aeróbicos, exigindo a presença do oxigênio, ou anaeróbicos, que não exigem o oxigênio.

Foto: Pitting (micro-fissura) – tubulação –Sistema de abastecimento de água de sprinklers, produzindo variação de fluxo de água devido a perdas ao longo da tubulação.
Os microorganismos introduzidos inicialmente na tubulação do sistema de sprinklers através da fonte de abastecimento são aeróbicos e desenvolve colônias que vivem do oxigênio na água ou no ar em uma tubulação seca. Uma vez no local, as colônias desenvolvem, os organismos anaeróbicos continuam a crescer na água estagnada sem oxigênio.

Periodicamente, testes e ativações do sistema introduzem oxigênio na água, revigorando os organismos dependentes de oxigênio da MIC. E cada vez que a água é introduzida no sistema, a quantidade de microorganismos da MIC e os nutrientes também aumentam. Porque as colônias da MIC desenvolvem-se sob circunstâncias específicas, a corrosão é localizada e pode ocorrer em áreas diferentes em todo o sistema.

Conseqüentemente, o tratamento de água e a substituição da tubulação em uma seção do sistema não resolverão necessariamente o problema.

CONSEQÜÊNCIAS DA CORROSÃO
■A corrosão que não é removida pode bloquear o fornecimento de água ou soltar-se e obstruir o fluxo de água para os sistemas de sprinklers.
■A corrosão também pode também impedir que a água tratada alcance à fonte da corrosão.
■A degradação causada pela MIC corrói essencialmente a parede da tubulação, e a tubulação corroída pode romper-se em pressões substancialmente mais baixas do que a pressão normal de serviço.

TIPOS DE BACTÉRIAS
Os organismos que causam a MIC são variados, podendo ser aeróbicos, anaeróbicos, por nutrientes, (APB) Acid Producing Bactéria e (SRB) Sulfate Reducing Bactéria. Estas condições alcançam todos os sistemas metálicos.

NO SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO SÃO IDENTIFICADAS AS SEGUINTES BACTÉRIAS;

Aero - Bactérias aeróbias – são bactérias que necessitam de oxigênio para viver. Bactérias aeróbias são muito importantes na formação de biofilmes e nódulos, que resultam na formação de lama, lodo e também na formação da corrosão por influência microbiológica – MIC.

Acid Producing Bactéria (APB) – são microorganismos capazes de produzirem ácidos orgânicos. Ácidos orgânicos são fatores importantes para a ocorrência da corrosão por influência microbiológica – MIC.

Sulfate Reducing Bactéria (SRB) – são bactérias estritamente anaeróbias e também influenciam significativamente a ocorrência da corrosão por influência microbiológica – MIC.

Foto: Grau de corrosão- O grau  de perda da parede  da tubulação ocorrendo sob o depósito de nódolos  ou escamas é geralmente proporcional ao volume ou tamanho do depósito interno. Uma perda de 2,5 mm pode transformar –se em 0 mm de depósito interno de óxido.

Iron Related Bactéria (IRB) – são bactérias capazes de precipitar o ferro através de uma variedade do processo metabólico. Este tipo de bactéria é a responsável pelos nódulos e depósitos que se formam na superfície da tubulação.

Low Nutrient Bactéria (LNB) – este tipo de bactéria é freqüentemente encontrada em amostras de tubulação contendo baixos níveis de depósitos orgânicos, como por exemplo, em água potável, água desmineralizada, condensadores, etc. Estas bactérias são aeróbias, muito importantes na formação de depósitos e na MIC (Corrosão por Influência Microbiológica).

TESTE E ANÁLISE DA ÁGUA
As águas que alimentam as redes de incêndio necessitam ser periodicamente analisadas, com testes que detectam as condições favoráveis para a ação das bactérias. Inibidores das mesmas poderão ser dosados na água de forma evitar os danos.

Também é muito importante conhecer a composição química da água que está sendo usada no sistema. O cloro residual, a dureza, o ph são importantes parâmetros químicos na avaliação da formação de depósitos e da MIC, nos sistemas que usam esta água.

O monitoramento das tubulações do seu sistema de proteção contra incêndio deve incluir a análise da qualidade da água, bem como a análise da água em diversos pontos do sistema. De preferência examinar a presença de nódulos e bactérias através da análise de amostras, com a retirada de secções das tubulações.
Este monitoramento deve ser feito rotineiramente, já que as condições dos sistemas podem mudar a qualquer tempo.

O interior das tubulações dos sistemas de proteção contra incêndio necessita estar limpo e livre da existência de depósitos. Mesmo que se aplique um biocida, nada impedirá o crescimento da MIC através do sistema sem que previamente seja feita a limpeza.
Depois de limpo os sistemas, toda a sua água necessita ser tratada para eliminar os micróbios. Os testes e a limpeza deverão ser adotados rotineiramente para a manutenção dos mesmos.

Foto: Tubulação principal do sistema de incêndio 8” (200mmm) com corrosão, mostra a perda da parede, com depósito  de óxido de ferro.  

PROCESSOS DE LIMPEZA
Como solucionar estes problemas?
Atualmente existem duas opções a serem consideradas com seus respectivos graus de eficiência:
■Lavagem do sistema ( flushing ).
■Limpeza do sistema por métodos mecânico ou químico.

Antes de uma avaliação para a definição do método mais indicado, tem de verificar a extensão dos depósitos no interior das tubulações, a presença ou não de vazamentos e a integridade da tubulação.

LAVAGEM DO SISTEMA
Onde a MIC não destruiu a parede da tubulação, ou seja, oxidação leve, lavar e encher o sistema com um biocida poderá ser satisfatório. Isto dependerá também do tipo de organismo encontrado, do tamanho e do programa de manutenção preventiva praticado para aquele sistema.

Este método é temporário. Se a vazão e a velocidade não são suficientes, provavelmente os nódulos não serão removidos e os organismos encontrados debaixo dos depósitos sobreviverão e criarão cada vez mais ataques localizados e de intensidade mais severa, resultando em corrosão e vazamentos. Para livrar o sistema dos produtos da corrosão e da MIC a limpeza é a melhor opção.

LIMPEZA MECÂNICA
A limpeza mecânica com pigs pode ser usada, mas diâmetros pequenos de tubulações, cruzetas, curvas, tez, reduções e ramificações fazem desta uma opção ineficiente.

O pig é um torpedo que é forçado dentro da tubulação de água. Ele projeta rotações enquanto se move dentro da tubulação e limpa a superfície da tubulação removendo os depósitos, porém não eliminando o processo bacteriológico.

Alguns pigs menores, menos eficientes para a limpeza, podem passar através de curvas e cotovelos, mas não se conseguem evitar que eles fiquem presos dentro das tubulações. O pig requer também a abertura de muitas saídas, para serem colocados e removidos de dentro das tubulações, por causa do acúmulo dos depósitos resultantes da limpeza das superfícies, os quais impedem o seu percurso de limpeza.
Este processo consome muito tempo e causa muita interferência na área onde a limpeza ocorre. Além do mais este método não limpará totalmente a tubulação podendo destruir as conexões com as cabeças dos sprinklers. O pig, através do atrito promovido, poderá deixar bruta a superfície da tubulação e sem a eliminação bacteriológica, o que poderá ser o início de um futuro aumento da MIC.

LIMPEZA QUÍMICA
A limpeza química oferece uma alternativa viável e segura para a reabilitação dos sistemas de sprinkler, e com o menor custo dos processos existentes. O tipo e a intensidade dos depósitos irão determinar as quantidades de produtos e o tempo, necessários para a remoção dos depósitos.

A limpeza química promove a retirada total dos depósitos da superfície das tubulações e tem a vantagem de promover a desobstrução de todo circuito envolvido na recirculação da solução de limpeza, tais como válvulas, tez, cotovelos, cruzetas etc.
Após toda a limpeza o sistema é neutralizado devolvendo o “ph” original do mesmo. Em seguida é feito a passivação química com inibidores para prevenirem futuras corrosões. Há menos interferência na área onde a limpeza ocorre e o espaço de tempo requerido é menor, devolvendo-se o sistema para operação rapidamente. O processo químico utilizado elimina quaisquer biofilmes ou microorganismos que estejam presentes nas tubulações com a qual a solução química tenha estado em contato.

O processo químico para limpeza dos sistemas de proteção contra incêndio é uma patente americana que foi reconhecida pela Associação Nacional de Sprinklers (National Fire Sprinkler Association -NFSA) como um método de limpeza eficiente e seguro.
Uma Unidade Móvel de Recirculação (MRU) é colocada no local e através dela é introduzida a solução química na zona a ser limpa, promovendo-se então a recirculação desta solução até que o sistema esteja limpo. O tipo e a intensidade dos depósitos determinarão a quantidade de solução e o tempo necessário para a limpeza total dos depósitos.
As características da solução de limpeza eliminarão qualquer contaminação biológica dentro do sistema e ao mesmo tempo a passivação do sistema irá prevenir futuros ataques à tubulação metálica.

O QUE DIZ A NFPA 13 SOBRE A MIC

Foto – Nível de resíduos normalmente encontrado  no orifício de entrada de sprinklers
A seção 9-1.5 da NFPA 13 não exige que todos os sistemas estejam tratados para evitar a MIC.
Pelo contrário, estipula que as fontes de água reconhecidas por causarem a MIC, sejam testadas e tratadas apropriadamente. Uma vez que vários mecanismos podem causar a MIC, a seção 9-1.5 não especifica uma forma única de tratamento, deixando essa decisão, baseada nos resultados de teste para a instalação.
Onde o tratamento é necessário, a seção 9-1.5 exige que toda a água que entra no sistema seja tratada, independemente se é usada para teste ou abastecer o sistema. Uma vez que a seção 9-1.5 não permite a violação de nenhuma norma de saúde pertinente aos aditivos em sistemas de água, as normas locais necessitam ser examinadas, e qualquer tratamento deve ser documentado nos planos do sistema de sprinklers, de acordo com a seção 8-2,2.

PROJETO DO SISTEMA E FACILIDADE DE ACESSO AO SISTEMA
Os projetistas de sistema devem levar em consideração no projeto da instalação a especificação dos componentes necessários para fazer conexões para o tratamento do sistema

LIMPEZA DA TUBULAÇÃO E TRATAMENTO DE ÁGUA
O tratamento da MIC depende dos tipos específicos de microorganismos que estão causando a corrosão, assim não é prático exigir um tratamento universal. Por exemplo, a introdução do cloro em um sistema pode destruir alguns dos microorganismos, mas pode também promover outras formas da corrosão.

Para determinar quais os microorganismos estão causando a corrosão, é necessário conseguir uma amostra tanto da tubulação de sprinklers, como da água do sistema.

Os métodos de exame do fornecimento de água variam da utilização de um kit de análise e amostragem “faça você mesmo” e tendo um laboratório de teste que executa a amostragem e a análise. O tratamento correto depende do tipo de corrosão e de extensão da degradação da tubulação.
Para obter uma amostra da tubulação afetada, o instalador terá de desmontá-la ou introduzir uma micro-câmera remota para ajudar estabelecer o nível da degradação da tubulação, embora as inspeções não-intrusivas também podem ser realizadas.

O fornecimento de água para sistemas recentemente instalados deve ser tratado antes do enchimento do sistema, de acordo com a seção 9-1.5 de NFPA 13.
Uma vez que a tubulação foi limpa e reparada, toda água que entra no sistema deve ser tratada. Os produtos usados para tratamento de água para combater a MIC variam muito.
Em alguns casos, um sistema de tratamento contínuo pode ser instalado permanentemente. Em outros, os componentes da conexão podem ser instalados para tratar a água que entra no sistema ou uma fonte da água pré-tratada pode ser usada para abastecer o sistema.

A melhor solução depende do arranjo do sistema e da natureza da corrosão. A idéia geral é que a MIC significa o fim dos sistemas de sprinklers, não é verdade. Não há nenhum indício que a MIC afetará todas as instalações do sistema de sprinklers e os problemas apresentados podem ser prevenidos, minimizados e resolvidos. Os sistemas de sprinklers permanecem uma ferramenta eficaz para proteger vidas e propriedades e a NFPA e a indústria de sprinklers continuará a desenvolver soluções razoáveis para lidar com a ameaça da MIC.

*Passivação* é a modificação do potencial de um eletrodo no sentido de menor atividade (mais catódico ou mais nobre) devido à formação de uma película de produto de corrosão. Esta película é denominada película passivante.

Fontes: Wilson Titton – Sanclen; Microbiologically Influenced Corrosion of Fire Sprinkler Systems - The updated 1999 edition of NFPA 13 addresses MIC concerns - Dana Haagensen

Comentário:
Corrosão apresentada na tubulação de água da Usina Nuclear de Angra dos Reis
A tubulação de aço carbono do sistema de abastecimento do complexo nuclear de Angra apresentou corrosão interna por aeração diferencial devido ao efeito de depósitos de origem química e microbiológica. O fenômeno ocorrido na linha de incêndio devido à estagnação d'água foi muito mais acentuado a ponto de obrigar a substituição desta linha por ferro fundido revestido com cimento. Fonte: Eletronuclear - Eletrobras Termonuclear S/A

Vídeo:
Mostrando corrosão em tubulação de incêndio

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posted by ACCA@3:27 PM