Teste de integridade e reparo de fibras em membranas de ultrafiltração
Todo sistema de ultrafiltração pode sofrer danos durante sua operação, por isso o controle operacional é de extrema importância para garantir a integridade das fibras, principalmente o controle da perda de carga.
O teste de integridade pode ser um meio eficaz de verificar a integridade das fibras da membrana e dos módulos de ultrafiltração. Dois tipos de testes são mais comuns:
- teste de decaimento de pressão (tipicamente totalmente automático) e
- teste de bolha com inspeção visual.
Ambos os testes são baseados no fenômeno observado em membranas de ultrafiltração, em que a água pode passar pelos poros, mas o ar é impedido de passar até que uma certa pressão seja excedida. Esta pressão depende do tamanho dos poros da membrana de ultrafiltração e da tensão superficial na interface ar-líquido.
Como regra geral, o teste de integridade pode ser realizado nos lados da alimentação e do filtrado. Se o ar for usado para deslocar toda a água em um dos dois lados da membrana (lado de alimentação ou filtrado), a pressão nesse lado continuará a aumentar, pois o ar não pode passar pelos poros. Uma vez atingida a pressão de teste, todas as válvulas são fechadas, mantendo somente uma saída livre (tipicamente no filtrado). Isso significa que o ar agora só pode escapar através de fibras defeituosas, vedações ou válvulas/equipamentos/tubulações defeituosos. Uma ligeira queda de pressão pode ser observada devido ao processo natural de difusão do ar através dos poros cheios de água das membranas.
No teste de bolhas, o escape de ar, devido a defeitos nas fibras ou vedação, é confirmado visualmente pelas bolhas de tamanho significativo que aparecem nos tubos transparentes. Em princípio, o teste de bolhas pode, portanto, ser realizado em conjunto com todos os testes de retenção de pressão. Esta estratégia pode auxiliar na identificação de módulos com problemas dentro de um skid ou trem, já que em plantas de maior porte, o teste de decaimento de pressão é realizado em vários módulos de uma vez.
Nas unidades que produzem água potável, o teste de integridade é ainda mais importante, pois pode impedir que módulos defeituosos permitam a passagem de patógenos para a água tratada. Tipicamente o teste é realizado de acordo com a metodologia da USEPA (LONG TERM ENHANCED SURFACE WATER TREATMENT RULE – LT2ESWTR), que pode identificar rupturas de 3 mícrons.
Caso um módulo não passe no teste de integridade, o próximo passo é a revisão de todo o sistema para verificar potenciais vazamentos em vedações ou válvulas/equipamentos/tubulações. Caso seja identificado problemas, há necessidade de reparo e repetição do teste de integridade. Se o trem/skid não passar pelo teste novamente, será necessário a identificação do módulo defeituoso, remoção e reparo das fibras rompidas.
O processo de reparo pode variar de acordo com o tipo de módulo, porém basicamente é necessário remover os cabeçais, isolar as entradas de alimentação e saída de concentrado para aplicar ar com baixa pressão, que irá difundir pelos poros das membranas. Em caso de problema de integridade será possível observar visualmente bolhas de maior tamanho saindo de uma fibra específica, neste caso o módulo pode estar submerso em recipiente com água ou montado externamente recebendo diretamente certo volume de água que permita a identificação da fibra rompida.
Após a etapa de identificação, o reparo é feito através do fechamento da saída de filtrado da fibra rompida, através de pinos de reparo ou outros materiais que permitam o isolamento daquela fibra. Com isso, determinada fibra não irá mais produzir água filtrada e o módulo poderá retornar à operação. Normalmente a quantidade de fibras rompidas é pequena, em comparação à quantidade total, e não causa nenhum tipo de prejuízo à operação. Em caso de rompimento de centenas/milhares de fibras, a troca do módulo defeituoso é a saída mais recomendada.