Konserwacja wody chłodzącej w przetwórstwie tworzyw

Korozja, osady wapna i rozwój różnych zanieczyszczeń mikrobiologicznych mają negatywny wpływ na funkcje powierzchni uczestniczących w przekazywaniu ciepła we wtryskarkach, formach wtryskowych i instalacjach chłodniczych.

Jednym z podstawowych działań prowadzących do konserwacji wody chłodzącej jest unikanie powstawania osadów wapna. Przy przekroczeniu określonych wartości granicznych substancje zawarte w wodzie zaczynają się wytrącać i tworzą się ich osady. Najszybciej dzieje się tak zwykle z wapnem. Na skutek zagęszczenia cyrkulującej wody oraz wydzielania się wolnego kwasu węglowego w wodzie obiegowej w wieży chłodniczej równowaga wapno – kwas węglowy w wodzie chłodzącej ulega zmianie, dochodzi do wytrącania się wapna. Zadaniem uzdatniania wody lub obróbki wody jest zapewnienie możliwie długotrwałego zapobiegania temu procesowi.

Podczas uzdatniania wody usuwa się z niej składnik, który jest niezbędny do tworzenia się osadów wapna. W przypadku zmiękczania jest to wapń lub magnez, który jest zastępowany przez łatwo rozpuszczalny sód. W przypadku dekarbonizacji usuwany jest natomiast wodorowęglan, który jest również konieczny do tworzenia się wapnia.

Przy obróbce wody dodaje się do niej substancje zapobiegające reakcjom przebiegającym z utworzeniem wapna. Stabilizatory twardości (poliwęglany, polifosfoniany, poliakrylany, polifosforany) wiążą ze sobą pierwiastki partnerskie i tym samym zapobiegają tworzeniu się osadów. W przypadku obu procesów ważne jest, aby pamiętać o konieczności zachowywania określonych kryteriów granicznych.

Stabilizacja substancji tworzących twardość jest możliwa tylko do 18 – 20 st. dH. Jeśli wartość ta zostaje przekroczona, dochodzi do wytrącenia. Przy zastosowaniu urządzenia zmiękczającego lub dekarbonizacyjnego należy zachowywać inne, równie ważne wartości graniczne.

Redukcja korozji i osadów
Nieodzowna jest specjalna obróbka wody dodatkowej zależna od jej naturalnych właściwości, zwłaszcza gdy w wyniku uzdatniania usuwane są z wody naturalne inhibitory powłokowe lub na skutek zagęszczenia zwiększa się stężenia soli. Obróbka ta jest realizowana przy pomocy produktów hamujących korozję. Inhibitory te mają za zadanie spowolnienie lub w miarę możliwości wstrzymanie reakcji korozyjnych – anodowych rozpuszczających metal i katodowych redukujących tlen. Oprócz ochrony antykorozyjnej poprzez tworzenie warstw ochronnych możliwe jest także stosowanie nowoczesnych, odpowiednio dobranych dyspergatorów zapewniających brak osadów na powierzchniach form.

Przy pomocy odpowiednich filtrów wgłębnych, w praktyce jako optymalna okazała się jednostka filtracji 70 mikronów, można usuwać z układu zdyspergowaną fazę stałą. Filtry te gwarantują utrzymywanie zaprojektowanego przechodzenie ciepła oraz redukcję korozji stykowej. Można tutaj wykorzystać doświadczenia zdobyte przy zarządzaniu olejami hydraulicznymi. Filtry wgłębne zastosowane w strumieniu odgałęzionym usuwają małym kosztem wszystkie zawiesiny z wody chłodzącej, dzięki czemu uzyskuje się niemal zupełne wyeliminowanie uszkodzeń. Próby z filtrami spłukiwanymi wstecznie oraz filtrami przemywanymi nie dały takich wyników, gdyż z upływem czasu tak bardzo obrastają, że ich czyszczenie staje się bardzo kosztowne.

Wynik obróbki wody jest uzależniony od prawidłowego dopasowania inhibitora do jakości wody, materiałów i warunków eksploatacji.

Tworzenie warstwy antykorozyjnej przez inhibitory trwa kilka tygodni. W przypadku form o krótkich czasach pracy warstwa ta często nie może się wystarczająco uformować.

Po usunięciu z maszyny i przedmuchaniu kanałów chłodzących formy te nadal korodują w magazynie. Tlen zawarty w powietrzu i wilgoć wnikająca lub pozostająca w formie są przyczyną korozji rozwijającej się na niechronionych powierzchniach. Wynikiem tego jest nie tylko korozja samej formy, ale także podwyższone obciążenie wody chłodzącej produktami korozji dostającymi się do niej po ponownym zamocowaniu tej formy na wtryskarce. Zużycie filtrów ulega gwałtownemu wzrostowi.

Poprzez zastosowanie złączy samozamykających można wyeliminować wnikanie tlenu oraz uniknąć negatywnych skutków pozostawania obrobionej wody chłodzącej w formie.

Oprócz stosowania wody o odpowiedniej jakości oraz możliwości jej obróbki/uzdatniania, już w stadium projektowania urządzeń, poprzez odpowiedni dobór materiałów można stworzyć warunki decydujące o bezusterkowej eksploatacji sytemu. Prawidłowy dobór materiałów pozwala na zredukowanie procesów galwanicznych, a tym samym korozji elektrochemicznej.

Przy optymalnym dostosowaniu obróbki/uzdatniania wody do warunków eksploatacji określonych podczas uruchamiania instalacji konieczne jest regularne kontrolowanie systemu. Za ten nadzór odpowiedzialny jest przede wszystkim użytkownik. Zakres pomiarów oraz odstępy czasowe pomiędzy kontrolami należy ustalić przy współpracy użytkownika z dostawcą urządzeń. Ponadto regularne pomiary jakości wody wykraczające poza zakres możliwości użytkownika powinny być dokonywane przez służby serwisowe dostawcy.

Pomimo najlepszego nadzoru i optymalnego dopasowania mieszanek inhibitorów do systemu nie udaje się całkowicie wyeliminować procesów korozyjnych –możne je jednak ograniczyć do minimum.

Aby móc mówić o eliminacji osadów biologicznych, należy rozważyć dwa rodzaje obciążenia biologicznego obiegów chłodzenia. W obiegu chłodzenia rozwijają się glony, ale również bakterie śluzowe. Glonom do wzrostu potrzebne jest światło umożliwiające przebieg fotosyntezy. Bakterie i pleśnie, które często określane są wspólnym mianem bakterii śluzowych, są niezależne od wpływu światła. Stąd wynikają przedsięwzięcia konstrukcyjne przy tworzeniu obiegu chłodzenia pozwalające na wykluczenie określonych wpływów.

Do przedsięwzięć konstrukcyjnych należą m.in.:

• Odpowiedni rodzaj konstrukcji obiegu. Pracujące pod ciśnieniem, zamknięte systemy chłodzenia są mniej narażone na rozwój zanieczyszczeń biologicznych niż systemy półotwarte lub otwarte
• Filtracja wgłębna dla redukcji zawartości zawiesin lub pożywek w wodzie chłodzącej. W ten sposób mogą być także usuwane z wody chłodzącej martwe bakterie
• Wyeliminowanie bezpośredniego oddziaływania promieni słonecznych na przezroczyste baterie wody
• Unikanie stojącej wody (w nieużywanych rureczkach baterii wody należy umożliwić bardzo niewielki przepływ, ewentualnie zastosować przewód obejściowy)
• Woda chłodząca powinna mieć w miarę możliwości temperaturę niższą od zakresu temperatur 28 do 38°C optymalnego dla rozwoju zanieczyszczeń mikrobiologicznych.

Ponadto istnieją fizyczne, hydrauliczne i chemiczne (biocydy i bakteriocydy o szerokim zakresie działania utleniającego) możliwości redukcji rozwoju zanieczyszczeń mikrobiologicznych w układzie chłodzenia.

Bakteriocydy są substancjami biologicznie aktywnymi, które przy odpowiednim stężeniu niszczą bakterie poprzez zahamowanie ich rozwoju i podziału. Biocydy są chemikaliami, które zabijają mikroorganizmy poprzez wpływ na działanie enzymów.

Wybór odpowiedniego sposobu działania jest zawsze uzależniony od warunków lokalnych, takich jak rodzaj budowy układu, materiały, woda zasilająca, możliwe nakłady na ochronę środowiska oraz zakres obciążeń biologicznych.

Zarządzanie nadzorem
Podobnie jak olej hydrauliczny, także woda chłodząca wymaga okresowego przeprowadzania kontroli. W przypadku stosowania do obróbki wody chemikaliów należy ostrzec przed zbyt dużym eksperymentowaniem. Należy także unikać mieszania chemikaliów z uwagi na możliwość zachodzenia nieprzewidywalnych reakcji chemicznych. Przy zmianie substancji stosowanej do obróbki wody należy opróżnić i oczyścić układ wody chłodzącej. Podstawowe parametry chemiczne wody powinny być kontrolowane co najmniej raz w roku przez producenta substancji do obróbki wody.

Przy tworzeniu systemu profilaktycznego utrzymywania urządzeń w dobrym stanie należy dodatkowo samemu kontrolować następujące punkty:

• stan kanałów chłodzących w formach,
• stan wież chłodniczych i wymienników ciepła w instalacji chłodniczej oraz stan przewodów rurowych,
• natężenie przepływu w chłodnicach hydraulicznych i w strefach zasilania ślimaków na wtryskarkach,
• działanie wskaźników zanieczyszczenia filtrów wody,>/li>
• optyczna ocena zanieczyszczenia wody.

Raz na kwartał należy kontrolować też takie parametry jak: temperatura, wartość pH, przewodność elektryczna, stężenie w wodzie substancji do obróbki wody, twardość całkowita, udział chlorków (gdy należy spodziewać się wystąpienia problemów, np. w przypadku stali stopowych), ogólna ilość zarazków, zużycie wody na zasilanie.

Dane te należy dokumentować i kontrolować pod kątem mocnych odchyłek. Kroki podejmowane w wyniku wystąpienia odchyłek należy rejestrować w dzienniku pracy dla zapewnienia bezpieczeństwa prawnego w relacjach z państwowymi urzędami do spraw gospodarki wodnej. Wykazanie się tą dokumentacją jest ważne przy certyfikacji w kierunku ochrony środowiska zgodnej z norma ISO 14001.