Kvalita vody strojních chladicích okruhů, které se používají pro chlazení forem vstřikolisů, je zásadní nejen pro životnost komponent, ale v konečném důsledku výrazně ovlivňuje také kvalitu lisovaného produktu.
„Přestože jde o uzavřené systémy, kde nedochází k odparu a koncentraci rozpuštěných látek, může se jakost vody zhoršovat. To následně vede k problémům s přestupem tepla a tím pádem k nerovnoměrnému vychlazení formy,“ říká v rozhovoru pro Technický týdeník Pavel Řeřicha, ředitel Chemické obchodní společnosti.
Uzavřené chladicí okruhy nejsou zatíženy odparem, ale ani vnějšími nečistotami, tedy např. prachem z okolního prostředí. S jakými problémy se u nich tedy můžeme setkat?
Bez ohledu na aplikaci se v průmyslu u uzavřených systémů strojního chlazení setkáváme s usazováním minerálních látek, typicky uhličitanu vápenatého nebo hořečnatého. Dále s korozí oceli, hliníku, mědi nebo jejich slitin a biologickým znečištěním bakteriemi.
Tyto tři základní jevy mohou samostatně nebo v kombinaci omezit provoz okruhu a v krajním případě jej i zastavit, protože buď znesnadní průtok kapaliny či přestupu tepla, anebo úplně ucpou chladicí cesty.
V plastikářském průmyslu se ze začátku tento špatný stav chladicí vody v systému dá poznat jen na prodloužení chladicího času forem, což při několikavteřinových cyklech třeba u výroby PET lahví může znamenat klidně třetinový pokles produktivity. A v konečném důsledku se nerovnoměrná teplota forem propíše i do zvýšené zmetkovitosti kvůli deformacím na produktech.
Pavel Řeřichaje absolventem Střední průmyslové školy chemické v Ústí nad Labem. Začínal jako provozní chemik, v oboru úpravy vody působí od roku 1997, nejprve na pozici servisního technika, později jako obchodní zástupce a od roku 2009 jako jednatel Chemické obchodní společnosti se zaměřením na chemickou úpravu vod, s úzkou vazbou na společnost Veolia WTS. Voda se stala nejen jeho profesí, ale i koníčkem, neboť je aktivním vodákem a rybářem. |
Podniky si často vodu pro průmyslové využití berou z vlastních vrtů. Jsou rozdíly v kvalitě takové vody napříč Českem markantní?
Ano, jsou a opravdu hodně záleží na lokalitě. Když se podíváme na Mělnicko, tak třeba Slaný už svým názvem odkazuje na silné zasolení podzemních vod.
Naopak kupříkladu jižní Čechy či Ostravsko jsou na tom daleko lépe. To samé platí o pražském regionu, který je zásobený z Želivky.
Kvalitě vody se věnuji opravdu dlouho a ještě nikdy jsem neviděl dvě shodné analýzy vody. I proto nelze vytvořit a aplikovat nějaké šablony, podle nichž by se při úpravě vody hromadně postupovalo.
Další nároky na kvalitu vody kladou samotní výrobci technologických zařízení a podmiňují jejich dodržením záruční podmínky.
V každém případě je potřeba při návrhu úpravy vody brát v úvahu nejen kvalitu zdroje vody, ale také materiálové složení na vodní straně okruhu a maximální teploty, s nimiž voda přichází do kontaktu.
Bakterie a řasy mohou vytvořit vrstvu biofilmu mocnou i několik milimetrů, biocidy pak dokážou zasáhnout jen jeho povrchovou vrstvu a bakterie vespodu přežijí
S tím, že je kvalita vody různá, firmy počítají a mívají své úpravny, je to tak?
S úpravnami vody se v podnicích počítá už od projektů, většinou jde ale pouze o úpravu na bázi změkčovačů vody, zpravidla katexu v sodném cyklu.
Na vstupu tedy přitéká tvrdá voda, jejíž tvrdost má na svědomí uhličitan vápenatý či uhličitan hořečnatý. Průchodem přes iontoměnič se vápenaté a hořečnaté ionty zachytí a na výstupu je voda měkká, ale s obsahem uhličitanu sodného. To je sůl, která má jiné vlastnosti. Tepelným rozkladem netvoří minerální usazeniny, ale rozkládá se na rozpustné podíly. Jenomže jakmile vodě chybí vápník, přijde o svůj přirozený inhibitor koroze a stane se velmi agresivní. Říká se jí také „hladová“ voda. Zejména na ocel. V tento moment tak stejně musí přijít detailní analýza a použití chemie, inhibitoru koroze, který bude odpovídat přímo konkrétním podmínkám v konkrétním podniku.
Troufám si říci, že pokud se úpravny vody už v projektové fázi nenavrhují ve spolupráci s chemiky, ve většině případů nejsou dostatečné a problémy na sebe pak při provozu nenechají dlouho čekat.
Pokud se bavíme o inhibitorech koroze a stabilizátorech tvrdosti, takovou vodu z okruhu lze v případě potřeby vypustit do odpadních vod, je to tak?
Určitě ano, většinou se bude jednat o organické sloučeniny na bázi uhlovodíkových řetězců, na nichž budou navázány aktivní skupiny fosfátů. Tyto látky jsou dobře odbouratelné, takže voda může bez problémů vstoupit do čistírny odpadních vod. Pouze v případě užití inhibitorů na bázi molybdenu má provozovatel povinnost správnímu orgánu nahlásit, kolik vody bude vypouštět a kolik v ní bude obsaženého molybdenu. Zpracovatel odpadních vod následně musí evidovat množství molybdenu v čistírenském kalu.
Některé vstřikolisy mají průhledné průtokoměry, takže se slunečními paprsky, které proniknou do okruhu, může dojít k fotosyntéze a tím pádem nárůstu různých řas a bakterií. Jak vlastně vypadá okruh, v němž dochází k růstu „života“?
Většinou jde o bakterie či řasy, které jsou ve vodě rozptýlené nebo usazené na stěnách, zejména (ale nikoliv výlučně) na již korodovaných plochách, kde je povrch hrubší.
Biocidy, které se na likvidaci takových mikroorganismů používají, jsou povrchově aktivní látky, které účinkují pouze do hloubky přibližně jednoho milimetru, a nadto jen po omezenou dobu, aby bylo možné vodu bezpečně vypouštět do odpadních vod. Pokud je v chladicím systému vrstva biofilmu mocná i několik milimetrů, biocidy dokážou zasáhnout jen jeho povrchovou vrstvu, takže bakterie vespodu přežijí.
Proto je potřeba do vody před aplikováním samotného biocidu dávkovat ještě takzvaný biodispergátor, který povrch bakterií zbavuje lepivé složky a organismům zabraňuje tvořit kolonie. Výsledkem je stav, kdy se velká část bakterií uvolní do vody a biocid je pak mnohem účinnější.
Napadá mě, mohou si bakterie, které obývají vnitřky průmyslových chladicích okruhů, vytvořit rezistenci na používané biocidy? 
Je třeba rozlišit skutečnou bakteriální rezistenci a to, kdy biocid nezafunguje správně či v plné síle.
Rezistence opravdu vznikat může, pak je třeba střídat biocidy s různými účinnými látkami. Protože pokud se rezistence na jeden typ biocidu rozvine, jiná látka zvládne rezistentní bakterie dohubit.
Biocid však také může účinkovat špatně, a to zejména tehdy, pokud dochází k nevhodnému dávkování, nebo pokud nesouhlasí předpokládaný objem chladicí tekutiny v systému s reálným stavem. Potom v některých odlehlých částech systému, třeba ve slepých ramenech nebo v zásobních nádržích, mohou organismy přežívat, protože se je nepodaří zlikvidovat všechny.
Nicméně, i když se podaří bakterie a řasy zahubit kompletně, je potřeba je ještě dostat z vody ven, a to buď filtrací, či odkalením. Jinak poslouží jako zdroj živin pro další biologický růst.
V dnešní době jsou naštěstí už k dispozici moderní měřicí přístroje, kterými lze účinnost biocidů ověřit během pár minut přímo v provozu a na základě měření v případě potřeby systém ochrany proti růstu biologie upravit.
Minerální usazeniny, koroze, nebo bakterie? Který z těchto tří problémů je pro chladicí okruh největším rizikem?
Z pohledu kolapsu systému je nejrizikovější to, co je nejrychlejší. V lokalitách, kde je hodně mineralizovaná voda, bývá nejrychlejší skutečně tvorba minerálních úsad, takže se okruh zkrátka ucpe vodním kamenem. Zejména pokud mají chladicí cesty jen několik milimetrů v průměru. Za vysokých teplot, například na svařovacích automatech, dokážou cesty zarůst během jednoho týdne, pokud se chladí tvrdou vodou.
Oproti tomu korozní děje jsou asi nejpomalejší.
A u biologie závisí rychlost na tom, v jakém je okruh technickém stavu, jaká je kvalita vody na vstupu, jak velká je uvnitř okruhu kontaminace a podobně. Zažil jsem takový extrém na provozu otevřených skrápěcích věží, kde se do chladicí vody z technologie dostával glykol, což je ve své podstatě cukr. Takže bakterie, které žily v okysličené a oslazené vodě o teplotě 24 °C, rostly úplně před očima. Vzhledem k tomu, jak byl růst intenzivní, už nebylo možné použít biocid a provoz se musel zastavit. Nakonec bylo nutné celý systém rozebrat, vypustit vodu, vyčistit jej, napustit okruh znovu a začít s péčí o kvalitu vody úplně od začátku.
Celou dobu se bavíme o mixech různých chemických látek. A jako v každém oboru, i v chemii probíhá překotný vývoj. Jaké jsou nyní trendy v úpravě vody?
Na začátku jsem hovořil o fosfátech. Historicky fosfátové přípravky fungovaly či fungují stále jako inhibitory koroze oceli a zároveň jako stabilizátory tvrdosti vody. V průběhu času se tedy neustále zdokonalovaly polymerní sloučeniny, které dokázaly tyto aktivní fosfátové skupiny distribuovat v chladicím okruhu rovnoměrně.
V současné době je trendem použití bezfosfátové chemie. Což znamená, že když se potom voda z chladicího okruhu vypustí do odpadního systému, obsahuje jen fosfáty, které byly obsaženy na vstupu ve zdroji vody. Přesto je technologie tak dokonalá, že i s takovým stopovým množstvím fosfátů dokáže zajistit protikorozní ochranu uvnitř systému.
Dále se také zlepšuje účinnost dávkování biocidů a distribuce biocidu do vrstvy biofilmu na vnitřních stěnách okruhu vůbec. Kromě použití biodispergátorů, které zabraňují lepivosti, se momentálně už pracuje i s principem řízeného uvolňování. Biocid se zabalí do kapsle, cirkuluje tekutinou v okruhu, a když narazí do měkkého povrchu, zavrtá se do něj podobně, jako vystřelený projektil prostupuje tkání. V ten moment pak kapsle povolí a účinná látka začne pracovat hluboko ve vrstvě a bourá tak biofilm zevnitř.
Proniká do oblasti úpravy vody trend automatizace, prediktivní údržby a podobných jevů, které můžeme vidět už dnes běžně v rámci jiných průmyslových oblastí?
V naší oblasti se klade velký důraz na servis, protože o kvalitu vody se musí pečovat neustále. Bez ustání je třeba sledovat a vyhodnocovat řadu parametrů, které pokud se budou ignorovat, mohou nenávratně vést k poškození zařízení. U uzavřených chladicích okruhů, jaké jsou v plastikářském průmyslu, stačí servisní návštěvy provádět jednou měsíčně a postupně případně lhůtu prodlužovat, pokud je vše v pořádku.
Samozřejmě však, i do našeho oboru už prostoupila automatizace procesů, takže dnes je možné použít automatické analyzátory, které z velmi malého vzorku dokážou udělat analýzu, a existují dodavatelé technologií, kteří nabízejí i softwarovou pomoc v podobě systémů, jež vytvářejí pokročilé analýzy nad získanými daty, a mohou tak svým uživatelům pomáhat sledovat stav kapalin v chladicích zařízeních. Vizualizují aktuální podmínky i jejich trajektorii, dokážou najít problém, navrhnout řešení a samozřejmě upozornit uživatele ještě dříve, než dojde k překročení limitů nebo škodám ve výrobě.