Tanque de armazenamento de água desionizada (DI) e projeto de circuito - Industrial Guide

Depósito de água desionizada O design de tanques e circuitos é a espinha dorsal da distribuição de alta pureza em instalações B2B. Este guia prático mostra onde o tanque se encaixa no processo, como dimensionar o volume de trabalho, definir detalhes de construção higiénica, escolher barreiras UV/filtração, controlar a velocidade do circuito e verificar o desempenho em relação às especificações comuns (por exemplo, ASTM D1193). Utilize-o para definir mais rapidamente o âmbito dos projectos e evitar a formação de biofilme, o aumento do COT, o CO₂ riscos de entrada e de perna morta.

Nota do autor: Este guia reflecte a experiência de campo da Stark Water na construção de recipientes de aço inoxidável, circuitos sanitários e polidores de ponto de utilização para clientes de eletrónica, laboratórios, bebidas e industriais.

1) O que é um depósito e circuito de armazenamento DI (e onde se encaixa)

Um comboio de processo típico de alta pureza coloca o Tanque de armazenamento DI a jusante da RO/ RO de dupla passagem (e desgaseificação opcional) e a montante de um circuito de distribuição recirculante que alimenta os pontos de utilização (POUs) através de um filtro UV e de um filtro final de 0,2 µm. O tanque amortece a procura, estabiliza a pressão e proporciona um ambiente controlado para os programas de higienização.

• A montante: RO → (CO₂ desgaseificação, se necessário)
• Tampão: Depósito de água desionizada (recipiente sanitário 316L)
• Laço: Bomba de recirculação → UV (254/185 nm conforme necessário) → filtro final de 0,2 µm → POUs → retorno ao tanque

2) Materiais e construção higiénica

Esta secção liga os detalhes higiénicos ao depósito de armazenamento de água desionizada, assegurando que o recipiente pode ser limpo, drenado e está em conformidade.

2.1 Tanque: Aço inoxidável 316L e acabamentos

• Material: Aço inoxidável 316L com baixo teor de ferrite; Ra interior ≤ 0,6-0,8 µm. Electropolimento onde o controlo microbiano é crítico.
• Soldaduras e passivação: Soldaduras sem terra/crepitações; passivação nítrica/cítrica; validação da cobertura dos dispositivos de pulverização.
• Geometria: Piso inclinado/cabeças cónicas ou cónicas para drenagem total; esfera de pulverização sanitária montada no topo ou jato rotativo para CIP.

2.2 Tubagens e componentes

• Tubo sanitário 316L soldado orbitalmente; ligações de braçadeira classificadas para higienização com água quente ou ozono.
• 1-2% inclinação para drenagem; eliminar pernas mortas (comprimento do ramo T ≤ 2× diâmetro).
• Materiais da junta/assento com baixo teor de extractáveis (EPDM, PTFE, encapsulado em FEP, por OEM).

3) Dimensionamento do tanque de armazenamento de água DI (volume estável, baixa idade da água)

Tamanho do depósito de armazenamento de água desionizada para suavizar a procura sem um envelhecimento excessivo da água. O dimensionamento correto do depósito de armazenamento de água desionizada evita o envelhecimento prolongado da água e estabiliza a procura sem criar risco de biofilme.

3.1 Volume de trabalho

• Regra geral: 0,5-2,0 horas de procura média. Manter a idade da água < 8-24 h, dependendo da especificação e do método de higienização.
• Considerar: redução de picos, tempo de arranque, volume de retenção de emergência e volumes de enxaguamento corretivo OOS.

3.2 Espaço livre e ventilação

• Utilizar um Filtro de ventilação hidrofóbico de 0,2 µm com um traço térmico ou uma camisa de aquecimento para evitar o refluxo dos condensados.
• Incluir disco de rutura/alívio de segurança, proteção contra pressão/vácuo e drenagem de condensados.

3.3 Geometria e drenagem do fundo

• Fundos cónicos/difusos com saída de drenagem total; minimizam a retenção após a CIP.
• Validar o padrão de pulverização para uma humidificação interna total (ensaio de cobertura durante o FAT/SAT).

Parâmetro	Típico	Notas
Volume de trabalho	0,5-2,0 h de procura média	Limitar a idade da água < 8-24 h, dependendo da especificação
Ventilação do espaço livre	0,2 µm hidrofóbico	Aquecido para evitar a condensação; testado quanto à integridade
Drenagem	Escoamento total	Piso inclinado; sem acumulação após CIP

4) Conceção do circuito de água DI - velocidade, hidráulica e calor

O circuito ligado ao tanque de armazenamento de água desionizada deve manter a velocidade de limpeza, controlando o cisalhamento e o aumento de calor.

4.1 Objetivo de velocidade de laço

Manter a velocidade de limpeza, controlando o cisalhamento e o aumento do calor:

• Velocidade do circuito principal: 0,9-1,5 m/s (3-5 pés/s) para tubos sanitários.
• Retornos/ramificações: ≥ 0,3-0,6 m/s (1-2 pés/s); evitar pernas estagnadas.

Cálculo rápido: \( v = \dfrac{Q}{A} \), onde \( A = \pi \cdot \dfrac{ID^2}{4} \).

Exemplo: Q = 5 m³/h, tubo DN40 (ID≈36 mm). A = 0,00102 m² → v ≈ 1,36 m/s.

4.2 Bomba e controlo

• Bomba centrífuga sanitária com VFD; verificar NPSH e limites de vibração.
• Utilizar o mínimo de válvulas de estrangulamento; dar prioridade a sistemas hidráulicos de dimensão correta.

4.3 Gestão do calor

• A fricção do circuito e o trabalho da bomba aumentam a temperatura; isolar e gerir o trabalho da bomba para se manter dentro das especificações.
• Considerar um permutador de calor ou um arrefecimento periódico para limites muito apertados.

5) Barreiras finais e polimento nos pontos de utilização

A jusante do tanque de armazenamento de água desionizada, a UV e a filtragem de 0,2 μm formam a barreira final para cumprir as especificações.

5.1 Seleção UV (254/185 nm)

• UV 254 nm: controla as contagens microbianas; colocar antes dos filtros finais.
• UV 185 nm: reduz o COT; confirmar a compatibilidade dos materiais e a gestão dos subprodutos do ozono.

5.2 Filtros finais de 0,2 µm

• Utilizar cartuchos de 0,2 µm ou 0,1 µm de grau de esterilização em caixas sanitárias; dimensionar para fluxo com ΔP de fim de vida.
• Estabelecer testes de integridade e intervalos de substituição documentados.

5.3 Pausas e recolha de amostras de ar esterilizado

• Fenda de ar estéril/ventilação nos pontos de armazenamento e de pico de POU para evitar a recontaminação.
• Instalar válvulas de amostragem sanitária em locais representativos.

6) CO₂ / condicionamento de sílica / boro (especificações rigorosas)

CO₂ a entrada de água diminui a resistividade e complica depósito de armazenamento de água desionizada monitorização. Para limites apertados de condutividade/TOC, integrar membrana ou desgaseificação por vácuo entre fases; gerir a temperatura e o pH para controlar a sílica e aproveitar o polimento de leito misto/EDI, quando adequado.

7) Instrumentação, monitorização e critérios de libertação

• Núcleo em linha: Resistividade@25 °C ou condutividade, temperatura, caudal, pressão, nível do reservatório.
• Opções: TOC, ORP, intensidade UV, contadores microbianos (por plano de validação).
• Libertar: Definir intervalos de aceitação (por exemplo, resistividade, TOC, CFU). Tendência e alarme sobre desvios, não apenas limites.

8) Limpeza e higienização (CIP/SIP)

8.1 Água quente / ozono / CIP químico

• Água quente: 70-85 °C durante um período de tempo definido; verificar a classificação das válvulas/juntas.
• Ozono: Excelente para a higienização a frio; confirmar a compatibilidade dos selos e destruir os UV aquando da libertação.
• CIP químico: Peróxido/peracético ou desinfectantes adequados; enxaguamento controlado até à neutralidade.

8.2 Compatibilidade e controlo das alterações

• Manter um registo de materiais (elastómeros, plásticos) com notas de compatibilidade para o produto de limpeza escolhido.
• Documentar procedimentos, rastreabilidade de lotes e dados de verificação em registos de QI/QO e PM.

9) Documentação e conformidade

• Da linha de base até ASTM D1193 classes, conforme aplicável.
• Aproveitar a orientação da WQA e da ISPE para a qualificação do projeto - ver Recursos WQA.
• Manter P&IDs, registos de soldadura, mapas de inclinação, testes de cobertura de dispositivos de pulverização e relatórios de validação de higienização.

10) Folha de cálculo de dimensionamento rápido

Utilize esta folha de cálculo de uma página para dimensionar o seu Reservatório de água DI e o laço. Substitua os números a cinzento pelos dados do seu sítio.

1. Volume de trabalho: V_trabalho = caudal médio (m³/h) × tempo de tampão (h). Começar com 0,5-2,0 h.
2. Velocidade do laço: Escolha o tamanho do tubo para atingir 0,9-1,5 m/s no caudal nominal.
3. Filtro de ventilação: 0,2 µm hidrofóbico; aquecer ou isolar para evitar a condensação.
4. Filtro final: Dimensão para ΔP de fim de vida no caudal máximo; ensaios de integridade do plano.

11) Erros comuns e correcções rápidas

• Pernas mortas e declives invertidos → redesenhar os tees, encurtar os drops, aplicar a inclinação 1-2%.
• CO₂ redução da resistividade → reparar as fugas de ar, adicionar desgaseificação, aquecer/isolar as aberturas.
• Deslizamento do TOC → verificar os extractos das juntas, adicionar UV185, atualizar a cadência de higienização.
• Espaço mental estagnado → verificar o aquecimento da ventilação e o arejamento periódico por impulsos com ar esterilizado.

12) Próximas etapas (RFQ e ligações internas)

Partilhe a sua análise de permeação de RO e a sua curva de procura - nós dimensionaremos a depósito de armazenamento de água desionizada, sistema hidráulico de laço e barreiras finais, e propor um pacote higiénico em aço inoxidável.

Produtos em aço inoxidável - Membrana RO e noções básicas de skid - EDI vs. polimento em leito misto

13) FAQs

Qual é o melhor material para um depósito de armazenamento de água DI?

O aço inoxidável 316L com construção sanitária (baixo Ra, soldaduras sem fendas) é preferido pela sua durabilidade, baixo teor de extractáveis e limpeza validada. Os plásticos de alta qualidade podem ser utilizados em instalações não sanitárias, mas são mais difíceis de higienizar e validar.Qual a velocidade do circuito que devo visar?

Para tubagem sanitária, 0,9-1,5 m/s no circuito principal e ≥0,3-0,6 m/s nos retornos mantém o biofilme sob controlo sem aquecimento ou cisalhamento excessivos. Confirmar através de cálculos e testes no local.Preciso de UV ou ozono num circuito de DI?

A maioria dos sistemas de elevada pureza utiliza UV 254 nm para controlo microbiano e, opcionalmente, UV 185 nm para redução de TOC. O ozono é potente para a sanitização a frio, mas requer materiais compatíveis e a destruição do ozono antes de ser libertado.Com que frequência devo mudar o filtro de ventilação de 0,2 µm?

Siga as orientações do OEM e o seu plano de validação - os programas típicos substituem em caso de queda de pressão definida, falha de integridade ou tempo em serviço (por exemplo, trimestralmente) e após excursões térmicas.

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Revisto pela equipa de engenharia de processos da Stark Water. Última revisão: 2025-10-20.