Os sistemas hidráulicos das centrais nucleares operam em condições em que a falha simplesmente não é uma opção. Os sistemas hidráulicos das barras de controlo, os atuadores das válvulas de segurança e os mecanismos de paragem de emergência têm de responder dentro de limites de tempo rigorosamente definidos – e o fluido de trabalho em todos estes sistemas é o óleo hidráulico. Por isso, a purificação do óleo hidráulico em centrais nucleares não é uma tarefa de manutenção de rotina, mas sim um requisito fundamental de segurança, diretamente relacionado com a fiabilidade do reator e o cumprimento dos requisitos regulamentares.
Ao contrário das instalações industriais, onde o óleo contaminado conduz principalmente ao desgaste dos equipamentos e a paragens não planeadas, numa central nuclear as consequências afetam também a capacidade de controlo do reator. Partículas com menos de 8 micrómetros – invisíveis a olho nu e indetetáveis pelos filtros padrão incorporados – acumulam-se ao longo do tempo nos orifícios de válvulas de precisão e nos componentes dos atuadores, aumentando os tempos de resposta e a probabilidade de falha de atuação. A humidade favorece a corrosão e o crescimento microbiológico. O aumento da acidez do óleo ataca as superfícies metálicas e as juntas de borracha a partir do interior. Estes três problemas desenvolvem-se de forma gradual e silenciosa, tornando a monitorização sistemática da condição do óleo e o seu tratamento indispensáveis, e não opcionais.

Sistemas que Dependem de Óleo Hidráulico Limpo

Três categorias de equipamentos nas centrais nucleares são particularmente sensíveis à qualidade do óleo.
Os sistemas hidráulicos das barras de controlo regulam a reação nuclear em cadeia através da inserção ou retirada das barras de controlo. Qualquer atraso na resposta provocado por óleo viscoso e contaminado afeta diretamente a gestão da potência do reator e, de forma crítica, o SCRAM – a sequência de paragem de emergência.
Os atuadores dos sistemas de segurança incluem os sistemas de arrefecimento de emergência do núcleo e as válvulas de isolamento da contenção. Estes componentes têm de ser ativados dentro dos tempos de qualificação especificados, independentemente das condições da central. O óleo hidráulico degradado é uma das causas mais frequentes de atuações lentas ou falhadas em sistemas classificados como de segurança.
Os atuadores de válvulas em todo o circuito primário e secundário exigem posicionamento preciso e resposta rápida. Os depósitos de lamas nas sedes das válvulas e nos orifícios de controlo traduzem-se diretamente em fugas, posicionamento irregular e aumento da frequência de manutenção.

Tipos de Óleo Hidráulico em Centrais Nucleares – e Compatibilidade dos Equipamentos

Nem todos os óleos hidráulicos utilizados em instalações nucleares são iguais, e esta distinção é fundamental na seleção do equipamento de purificação.
As centrais nucleares utilizam várias categorias de fluidos hidráulicos, dependendo do sistema e da sua classificação de segurança. Os óleos minerais – fluidos hidráulicos refinados à base de petróleo – são os mais comuns em circuitos hidráulicos de uso geral, em alguns sistemas de acionamento das barras de controlo e em atuadores de válvulas onde o risco de incêndio é controlado por outros meios. Os fluidos hidráulicos sintéticos e os fluidos resistentes ao fogo, em particular os óleos à base de ésteres fosfato, são utilizados em sistemas onde a proximidade de superfícies de alta temperatura ou de fontes de ignição torna a inflamabilidade uma preocupação – certos sistemas de controlo de turbinas e alguns atuadores relacionados com a segurança enquadram-se nesta categoria. Também são utilizados fluidos à base de água-glicol e outros fluidos aquosos em aplicações específicas.
Isto é particularmente importante para a Purificação de Óleo Hidráulico em Centrais Nucleares, porque os equipamentos de purificação não são universalmente compatíveis com todos os tipos de fluidos. Os ésteres fosfato, por exemplo, exigem equipamentos específicos com vedantes, meios filtrantes e materiais de construção compatíveis. As unidades convencionais para óleo mineral serão danificadas pelo contacto com estes fluidos, e a contaminação cruzada entre diferentes tipos de fluido pode destruir tanto o óleo como os componentes que este lubrifica.
As unidades GlobeCore das séries CMM-LT e CMM-R foram concebidas exclusivamente para óleos minerais com viscosidade cinemática não superior a 70 cSt. Antes de colocar qualquer unidade GlobeCore em funcionamento numa instalação nuclear, o tipo de fluido existente no sistema deve ser confirmado através da documentação do equipamento ou de análises laboratoriais. A utilização de equipamento para óleo mineral com um fluido incompatível danificará a unidade, contaminará o sistema e poderá comprometer componentes classificados como de segurança.
Nas centrais nucleares onde coexistem sistemas com óleo mineral e sistemas com fluidos resistentes ao fogo, devem existir equipamentos de purificação dedicados e independentes para cada tipo de fluido, devidamente identificados e sujeitos a procedimentos administrativos que impeçam a sua utilização cruzada.

Equipamentos para Purificação de Óleo Hidráulico em Centrais Nucleares

Um tratamento eficaz combina três processos complementares, cada um direcionado para uma categoria diferente de contaminação.
A filtração remove partículas sólidas – partículas metálicas de desgaste, resíduos de óxidos e outros sólidos – através de elementos filtrantes de múltiplas etapas com classificação de 5, 3, 1 ou 0,3 micrómetros. Os sistemas hidráulicos nucleares exigem normalmente um nível de limpeza ISO 4406 Classe 12 ou superior. Os filtros convencionais do sistema, classificados entre 8 e 25 micrómetros, deixam completamente sem tratamento a faixa de partículas mais prejudicial, razão pela qual é necessário utilizar equipamentos de purificação dedicados.
A desidratação a vácuo elimina a água livre e dissolvida. O óleo aquecido entra numa coluna de vácuo onde a humidade e os gases dissolvidos são separados sob pressão reduzida e evacuados. Este processo restaura simultaneamente as propriedades anticavitação do óleo e remove os gases responsáveis pelo ruído das bombas, instabilidade da pressão e aceleração da oxidação.
A regeneração por adsorção reduz a acidez do óleo. À medida que o óleo hidráulico envelhece, a oxidação produz compostos ácidos que degradam tanto o óleo como os componentes que este protege. Ao fazer passar o óleo por colunas com materiais adsorventes, por exemplo terra de Fuller, estes subprodutos ácidos e compostos responsáveis pela coloração são removidos seletivamente, restaurando o Número Total de Acidez (TAN) para valores próximos dos de um óleo novo. Algumas unidades permitem também a reintrodução de aditivos inibidores após a regeneração, restaurando totalmente o pacote de proteção do óleo.

Série CMM-LT – Filtração, Desidratação e Desgaseificação

As unidades CMM-LT executam a parte mecânica e física da Purificação de Óleo Hidráulico em Centrais Nucleares: remoção de partículas, secagem e desgaseificação numa única passagem. O óleo entra através de um pré-filtro de 200 micrómetros sob vácuo, passa por uma coluna de vácuo aquecida onde a humidade e os gases são separados através do enchimento da coluna e sai por elementos filtrantes com capacidade até 0,3 micrómetros. O nível de limpeza obtido corresponde à ISO 4406 Classe 12-14.
As unidades são compactas e montadas sobre rodas, permitindo a sua utilização diretamente junto dos equipamentos na central. Um sistema de vácuo de duas etapas – bomba de pré-vácuo e bomba booster – gera o vácuo profundo necessário para uma desidratação eficiente. A instrumentação de segurança inclui sensores de nível na coluna de vácuo, um sistema de supressão de espuma para óleo fortemente contaminado, um sensor de fugas de óleo no tabuleiro de retenção e dois separadores de óleo que protegem o circuito de vácuo contra o arrastamento de óleo.
⚠ Importante: as unidades da série CMM-LT destinam-se exclusivamente a óleos minerais com viscosidade máxima de 70 cSt. Não são adequadas para fluidos hidráulicos sintéticos, à base de ésteres ou resistentes ao fogo.

Série CMM-R – Remoção de Acidez e Regeneração do Óleo

Quando a acidez do óleo ultrapassa os limites aceitáveis, as unidades de regeneração CMM-R restauram as propriedades químicas do óleo através da adsorção. O óleo passa por colunas adsorventes que absorvem produtos ácidos da degradação, compostos polares e substâncias responsáveis pela descoloração. O adsorvente pode ser reativado termicamente no próprio equipamento até 500-700 vezes antes da substituição, o que corresponde a vários anos de funcionamento. O adsorvente esgotado não representa perigo para o ambiente.
A gama inclui desde unidades compactas de operação manual (CMM-6R Lite e CMM-10R Lite) até modelos totalmente automáticos com secções opcionais de desgaseificação e controlo remoto (CMM-6R, CMM-12R e CMM-24R). A CMM-24R funciona continuamente em modo paralelo – doze colunas regeneram o óleo enquanto outras doze são reativadas – eliminando as interrupções características do funcionamento cíclico.
⚠ Importante: as unidades da série CMM-R processam exclusivamente óleos minerais com viscosidade máxima de 70 cSt. A compatibilidade com formulações específicas de óleos hidráulicos de grau nuclear deve ser confirmada antes da sua utilização.

Porque Isto é Importante numa Central Nuclear

As estatísticas do setor indicam que 20-25% dos incidentes em equipamentos energéticos estão relacionados com deficiências nos sistemas de óleo. Numa instalação nuclear, este número tem implicações muito para além dos custos de manutenção. O óleo hidráulico contaminado num sistema relacionado com a segurança constitui uma falha latente, que pode não se manifestar até que o sistema seja solicitado durante uma situação de emergência.
A Purificação Sistemática de Óleo Hidráulico em Centrais Nucleares, apoiada por programas regulares de amostragem e análise do óleo, elimina esta categoria de risco. A combinação da filtração e desidratação proporcionadas pelas unidades CMM-LT com a remoção da acidez pelas unidades CMM-R oferece aos operadores um ciclo completo de tratamento que mantém o óleo hidráulico dentro das especificações ao longo de toda a sua vida útil, reduz a frequência de substituição do óleo e elimina uma variável importante da equação de fiabilidade dos sistemas críticos para a segurança.