MATERIAIS, SUPERFÍCIES, E COMPONENTES PARA SISTEMA WFI E OUTROS SISTEMAS DE TUBULAÇÕES SANITÁRIAS por David H. Artiss ACABAMENTOS DE SUPERFÍCIE Quatro tipos primários de acabamentos de superfície são disponíveis para tubos e acessórios: tipos n 1 (HRAP), n 2B (recozido brilhante), n 4 (polimento mecânico), e eletropolimento. N 1 (HRAP, significa laminado a quente, recozido ou decapado) é uma designação de acabamento geralmente aplicada a material em chapa. É um acabamento com considerável rugosidade com numerosas imperfeições de superfície, e não é normalmente usado para aplicações farmacêuticas. N 2B (recozido brilhante) é um estágio avançado no processo de fabricação e ocasiona o uso de rolos a frio em acabamento adicional. Geralmente aplicado a materiais em chapa, o acabamento produzido tem uma aparência cinza brilhante e é apropriado para superfícies que não ficam em contato com o produto ou para aplicações de decoração. Quando o material produzido desta maneira é formado em tubo, o material é laminado e soldado, e por isso possui marcas de ferramenta em relevo e visível e uma costura de solda (figura 14). Tubos desta natureza não atendem geralmente as especificações A270 em tolerâncias dimensionais. Além disso, na fabricação de acessórios, as marcas de ferramenta podem ser deixadas nos componentes por matrizes e mandris. O polimento mecânico é um estágio geralmente usado para remover marcas de ferramenta, suavizar costuras de solda, e alcançar apropriadas tolerâncias dimensionais. Na realidade, o polimento mecânico envolve o lixamento da superfície usando grana abrasiva embutida em uma cinta ou em uma roda no qual a grana é mantida no local por adesivos. Lubrificantes são freqüentemente usados neste processo de polimento para prolongar a vida da cinta. É comum para o usuário de componentes polidos mecanicamente especificar um número de grana, geralmente na faixa do n 150 a 150 (o qual indica o número de riscos por polegada). Um polimento mecânico n 4, por exemplo, é uma designação da indústria de laticínios que requer um acabamento de grana n 120 e n 150. 1
Nenhuma diferença será observada no desempenho de tubo polido em um modelo circular versus aquele polido longitudinalmente; a escolha deve ser baseada no equipamento que um determinado fabricante tem a mão. Acessórios, contudo, são todos polidos em um modelo circular. O acabamento n 4 tem sido o padrão nas indústrias de laticínios e de alimentos por muitos anos e pode ser adequado para várias aplicações farmacêuticas. Existem alguns problemas potenciais ou deficiências neste tipo de acabamento, contudo, que podem torná-lo menos ideal para algumas aplicações farmacêuticas: A área de superfície é largamente aumentada (figura 15); o aumento da superfície, aumenta a preferência de depósito de contaminação ou corrosão; O formato dos riscos causados pelos abrasivos estabelecem grande tensão superficial no material, o qual pode propiciar corrosão de superfície ou tornar a superfície difícil de limpar se os contaminantes não forem totalmente solúveis; 2
A superfície fica engordurada durante a operação de polimento, a qual tende a armazenar impurezas incluindo lubrificantes de polimento (óleo, grafite, cera parafínica) e partículas das cintas abrasivas (silicatos, carborundo); tais substâncias podem vir a tona no futuro quando os componentes estiverem em serviço (figura 16); A superfície engordurada tenderá a mascarar outras imperfeições, como pits e soldas defeituosas detalhadas na figura 17, estes defeitos não são nem reparados nem removidos pelo processo de polimento e pode causar graves problemas de corrosão quando o sistema estiver em serviço. O eletropolimento é uma operação de polimento eletroquímico que remove a camada da superfície do tubo ou acessório; na essência, é o reverso de uma operação de galvanoplastia. Os pontos altos do acabamento da superfície são removidos primeiro uma função de intensidades de corrente mais altas causando preferencial remoção de material. A operação de eletropolimento sobretudo tem um efeito de nivelamento da superfície (figura 18) o qual oferece um número de maiores vantagens sobre outros métodos: Impurezas são expostas e removidas com a camada da superfície; O nivelamento da superfície reduz largamente a área total de superfície e alivia muitas das tensões superficiais inerentes ao polimento mecânico; Pits de superfície e soldas defeituosas são expostas e podem ser reparadas (figura 19); o eletropolimento é além disso uma excelente ferramenta de controle de qualidade e por causa disso é especificado para uso de muitas indústrias (observe, contudo, que o eletropolimento não corrigirá defeitos de solda como precipitação de carbonetos e falta de penetração); Ele oferece o mais limpo acabamento de superfície disponível; Ele oferece um excelente filme passivo na superfície e aumenta a resistência à corrosão. Há contudo uma desvantagem para o eletropolimento: ele custa 5% a 10% a mais que o polimento mecânico. Para a indústria farmacêutica, entretanto, suas vantagens podem fazer o eletropolimento compensar o custo adicional. Os sistemas de tubulação WFI com acabamentos mecânico ou eletropolido têm sido usados com sucesso; cada fabricante farmacêutico deve decidir que tipo de acabamento é o mais apropriado a suas operações. 3
ROUGE Rouge é o termo usado para descrever um filme fino, de coloração marrom avermelhado, que sempre aparece nas superfícies internas de tanques, tubos, e outros equipamentos usados nos sistemas WFI é construído. Esta ferrugem coloidal é dispersa em todo o sistema de tubulação. Quando rouge é removido da superfície, pode não haver corrosão aparente sob o depósito. O que então seria a origem desta corrosão? Há duas possibilidades: ataque geral da superfície pelo WFI altamente agressivo, ou locais de corrosão específicos que liberam partículas de corrosão que são subseqüentemente dispersos por todo o sistema. Se o problema é o ataque geral da superfície, as seguintes etapas podem ser realizadas para prevenir a sua ocorrência: Controle mais rigoroso das matérias-primas usadas na fabricação do equipamento e componentes; Uso do aço inox classe 316 ou, preferivelmente, classe 316L; Seleção de um acabamento de superfície de qualidade mais alta que minimizará a chance de corrosão talvez o eletropolimento seja melhor que o polimento mecânico; Redução da temperatura de operação do sistema (o potencial para corrosão é maior a temperaturas mais altas); Redução do nível da qualidade química do WFI (quanto maior a qualidade, mais agressivo é o WFI). Na referência da última destas recomendações, a pureza da água USP de 10 ppm de total de sólidos dissolvidos é equivalente a menos que 100.000 ohms de resistência específica, dependendo da natureza das impurezas. Pode haver nenhuma necessidade para empresas farmacêuticas produzirem água de 18.000.000 ohms de qualidade, o qual é o padrão da indústria de componentes eletrônicos. Se a corrosão surge a partir de locais específicos, estas fontes devem ser identificadas e eliminadas. Estas fontes estão geralmente localizadas: 4
Nas soldas como um resultado do uso de técnicas inapropriadas de soldagem; a solução a este problema está no uso de um programa de soldagem controlada, completamente automático; Nas juntas pelas quais os componentes que foram usados não são realmente sanitários; Em pits e fendas na superfície dos materiais que foram causados tanto por seleção ou acabamento de superfície inadequados de materiais; Em fendas causadas pelo desenho do equipamento (onde, por exemplo, tubos são expandidos em placas de tubo em uma unidade de destilação, ou em um trocador de calor tipo tubo-múltiplo usado em conjunto com o sistema de distribuição de água; Nas bases imóveis em componentes que permitem partículas no resto do aço inox, onde elas podem iniciar uma célula de corrosão; Em qualquer outro lugar no sistema como um resultado de limpeza inapropriada do sistema após instalação, se quaisquer partículas ferrosas permanecerem no tubo, a corrosão iniciará rapidamente depois da água ser introduzida, por isso é um procedimento padrão fazer uma limpeza e um tratamento com ácido do sistema uma vez em seu lugar. Qualquer fonte de corrosão libera partículas ferrosas que podem se instalar em qualquer lugar no sistema e iniciar pontos de corrosão secundários. É por isso, importante identificar e eliminar pontos de corrosão primários para prevenir contra a progressiva deterioração de todo o sistema. RECOMEDAÇÕES FINAIS Em resumo, esta apresentação faz as seguintes recomendações a respeito do estabelecimento de um sistema WFI: 1) usar aço inox classe 316 ou, preferivelmente 316L; 2) usar componentes tipo sanitário em todos os tamanhos disponíveis; 3) usar polimento mecânico grana 180 para todas as superfícies internas ou, idealmente, eletropolimento; 4) construir o sistema usando soldagem controlada totalmente automática e os tubos e acessórios apropriados; 5) prevenir rouge através da observação dos princípios de cuidados descritos acima; e 6) documentar números de temperatura para permitir o rastreamento de tubos e acessórios soldados para um correto relatório detalhado de teste. Pharmaceutical Technology, Agosto 1982 5