Os fluidos HTF que transportam o calor nas centrais termossolares sofrem uma degradação com o uso. Para saber o estado deste tipo de fluidos, é necessário levar a cabo uma série de análises periódicas que avaliam diferentes parâmetros e determinam se o fluido tem capacidade para continuar a cumprir a sua função ou, pelo contrário, tem de ser substituído por fluido novo.
Por razões técnicas, é necessário avaliar os seguintes parâmetros:
Aparência
Por vezes, uma simples inspeção visual pode ser suficiente para determinar se o estado do fluido HTF é o correto. Um fluido em uso e em bom estado tem uma cor escura e uma viscosidade semelhante à do novo. A presença de humidade pode ser detetada quando se observa turvação ou separação de fases no fluido. Pode-se uma alta quantidade de sólidos pela presença de sedimentos na parte inferior do recipiente.
Viscosidade
A viscosidade está relacionada com o peso molecular dos componentes do fluido HTF. Normalmente, os componentes de baixo peso molecular fazem descer o valor da viscosidade e os componentes de alto peso molecular fazem aumentar o valor desta.
A alteração na viscosidade pode indicar contaminação provocada por uma fuga no processo de geração de vapor (acrescentando compostos indesejáveis ao sistema onde se situa o fluido transportador de calor), presença de dissolventes provenientes do líquido de limpeza, stress térmico e/ou degradação por oxidação.
Há que ter em conta que podem surgir problemas de operação tanto por um fluido que tem viscosidade alta como por um fluido com uma viscosidade baixa. Se a viscosidade for muito alta, o sistema pode ter problemas de circulação durante o arranque, com o consequente resultado de “queimado” do fluido. Se a viscosidade for baixa, pode haver presença excessiva de componentes de baixo peso molecular, e como consequência, problemas de cavitação nas bombas e redução do fluxo.
Para eliminar os compostos de baixo peso molecular, deve-se fazer circular o fluido pelo depósito de expansão com um gás inerte de purga. A alta viscosidade normalmente requer que se substitua o fluido por um novo. Por vezes, pode-se corrigir mediante a adição de fluido novo.
Índice de acidez
Um valor alto de acidez indica uma possível contaminação do fluido por uma substância acrescentada ao sistema inadvertidamente ou uma fuga nos processos paralelos.
Também pode indicar uma oxidação severa do fluido se o sistema não estiver protegido com um gás inerte na fase vapor do tanque de expansão (oxidação por entrada de oxigénio para o sistema). A determinação do pH pode ser muito útil na garantia do estado do sistema.
Se a acidez for excessiva, o sistema pode corroer e pode falhar. Os produtos corrosivos formam lodos e depósitos que entorpecem a transferência de calor. Um estado de contaminação ou oxidação do sistema pode ser corrigido pela substituição do fluido por outro novo.
Água
A presença de humidade pode indicar a existência de uma fuga no sistema de algum processo paralelo e/ou que se acrescentou fluido húmido. Os sistemas novos ou os que foram limpos com um dissolvente aquoso podem deixar restos de água. A água também pode vir de infiltrações desde as ventilações dos tanques de expansão ou armazenamento.
A presença de água livre no sistema de transferência de calor pode provocar problemas de volatilização do fluido, como fluxo de fluido em duas fases e uma excessiva pressurização do sistema, especialmente durante o arranque da central. Também pode provocar corrosão, cavitação das bombas e bloqueio por vapor. Uma ação corretiva inclui o aumento gradual da temperatura do fluido no arranque da central até se exceder a temperatura de evaporação da água.
Matéria insolúvel
A presença de insolúveis em acetona ou pentano indica geralmente contaminação por sujidade, produtos de corrosão, oxidação severa ou um stress térmico importante. Isto provoca uma diminuição da transferência de calor com as superfícies, possível colmatação ou bloqueio de tubagens, assim como desgaste e colmatação de selos e válvulas.
Conteúdo em compostos de baixo e alto ponto de ebulição
Estes compostos costumam ser medidos por cromatografia de gases (Gas Chromatography), indicando geralmente contaminação, oxidação ou stress térmico do fluido.
A presença destes compostos pode originar cavitação nas bombas, uma pobre circulação do fluido pelo sistema e uma diminuição na transferência de calor. Numa fase avançada, pode-se, inclusive, chegar a uma perda de transferência de calor das superfícies e a formação de matéria sólida.
Para o corrigir, deve-se eliminar as fontes de contaminação, corrigir o estado de stress térmico anormal e purgar os produtos de ponto de ebulição baixo do sistema. Um conteúdo em compostos de alto e baixo ponto de ebulição pode requerer a substituição do fluido. Componentes de baixo peso molecular fazem descer o valor da viscosidade.
Ponto de inflamação
Este parâmetro utiliza-se por segurança, mas ainda para detetar a presença de “low boilers” no fluido. A entrada de contaminação externa pode ter um efeito semelhante.
Análises especiais
Recomenda-se realizar outro tipo de análise como a análise de componentes sólidos, para identificar a fonte de contaminação, uma causa de degradação ou um problema de contaminação.
Investigar a compatibilidade entre fluidos, componentes e materiais de construção pode ser uma boa forma para minimizar os seguintes problemas:
- Se o valor de pH estiver fora dos limites esperados, pode indicar contaminação no sistema com oxigénio ou outro material externo, podendo derivar na corrosão do sistema.
- Uma concentração de resíduos sólidos acima de 1% pode indicar problemas mecânicos relacionados com o sistema de transferência de calor, devido à erosão das superfícies metálicas. Uma causa comum é a presença de “mill scale” proveniente das tubagens instaladas relacionadas com a instalação de novos sistemas.
