Com o tempo, os fluidos de transferência de calor de alta temperatura HTF vão perdendo as suas características iniciais devido a diferentes processos de degradação. Os mais comuns são a ferrugem, a oxidação e a degradação térmica.
A temperatura é um dos parâmetros mais críticos na estabilidade destes fluidos, por isso deve ter-se mais atenção à degradação térmica do fluido.
| Composto base | Bifenilo | Éter difenílico |
|---|---|---|
| Ponto de ebulição (ºC) | 255 | 259 |
| Ponto de inflamação (ºC) | 110 | 115 |
Tabela 1. Características químicas do bifenilo e do éter difenílico
Quando a temperatura atinge valores suficientemente altos, o fluido começa a decompor-se nos dois principais tipos de compostos de degradação:
Produtos de baixo ponto de ebulição (low boilers), gerados como craqueamento térmico do fluido. Se o conteúdo destes compostos alcançar um nível suficientemente alto no fluido, serão gerados problemas como a cavitação das bombas, o aumento de pressão no sistema e a diminuição no ponto de inflamação.
Como medida transitória, o sistema é ventilado para eliminar estes compostos e os potenciais danos que podem ocasionar ao sistema. Elevadas quantidades destes compostos (>1%) podem acarretar grandes custos de reposição de fluido devido à ventilação.
| Composto “low boilers” | Hidrogénio | Metano | Fenol | Benzeno |
|---|---|---|---|---|
| Ponto de ebulição (ºC) | -253 | -162 | 182 | 80 |
| Ponto de inflamação (ºC) | # | -188 | 79 | -11 |
Tabela 2. Características químicas dos compostos de baixo ponto de ebulição (low bolilers)
Produtos de alto ponto de ebulição (high boilers), gerados como degradação térmica do fluido. Parte dos compostos de baixo ponto de ebulição podem polimerizar-se e recombinar-se para formar produtos de maior peso molecular. Dado que estes compostos vão ter um ponto de ebulição superior ao do fluido, não podem ser ventilados pelo sistema. Quando o seu conteúdo for superior a 10%, a viscosidade do sistema aumenta tanto que afeta o bombeamento e a transferência de calor. Uma quantidade elevada de “high boilers” (>10%) pode provocar a formação de lodos, o que obriga a substituir o fluido.
A fração de “high boilers” é composta por produtos de dois, três e quatro anéis aromáticos: dibenzofuranos, isómeros de terfenilos, isómeros de bifenil penil éter (BIPPE), isómeros de tetrafenos, fenioxiterefenilos e outros compostos similares de quatro anéis aromáticos.
A velocidade a que se formam os “low boilers” e “high boilers” depende fundamentalmente da temperatura, mas o tipo e proporção dos compostos que se formam permanece praticamente igual. Isto é cumprido sempre e quando a temperatura de degradação do fluido não for muito acentuada (>>425º C) ou o tempo de exposição a estas condições não for muito elevado.
Normalmente os produtos de degradação são solúveis no fluido, a não ser que o fluido se tenha degradado tanto (temperatura, oxigénio, tempo) que se tenham formado partículas de carbono sólidas.
Em condições normais de trabalho, os contaminantes de baixo peso molecular (Low boiling), água, ar e produtos de degradação acumulam-se na fase de vapor. Estes compostos devem ser eliminados periodicamente pela válvula de ventilação.
O maior fator de limitação do fluido é a estabilidade à temperatura de trabalho. Quando o fluido ultrapassa esta temperatura, este decompõe-se e produz-se rapidamente a degradação do mesmo.
