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Notícias
O poliaspartato de potássio é um polímero isento de fósforo utilizado no tratamento de água como inibidor de escala, dispersante mineral e produto químico de suporte para controle de corrosão. Ele pode ajudar a gerenciar carbonato de cálcio, sulfato de cálcio e outros depósitos minerais em torres de resfriamento, caldeiras, pré-tratamento de osmose reversa, circuitos industriais de água circulante e processos selecionados de águas residuais. Sua ação combina interação íon-metal, inibição do crescimento de cristais, dispersão de partículas e controle da deposição mineral na transferência de calor e superfícies de membrana.
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Poliaspartato de potássio, comumente abreviado como PASP-K ou KPA, é o sal de potássio do ácido poliaspártico. É um polímero solúvel em água à base de aminoácidos identificado pelas referências CAS, incluindo 25608-40-6 e números de registro relacionados listados para classes comerciais. Ao contrário dos produtos químicos de tratamento à base de fosfato, a sua estrutura molecular não adiciona fósforo à água tratada, o que pode apoiar programas de redução de fósforo quando se aplicam limites de descarga ou preocupações de eutrofização.
O polímero contém grupos carboxilato que interagem com cálcio, magnésio, ferro e outros íons metálicos dissolvidos. Esta interação não remove simplesmente toda a dureza dissolvida da água; em vez disso, pode reduzir a tendência dos minerais de formar cristais aderentes. O polímero também é adsorvido nas superfícies cristalinas em desenvolvimento e nas partículas suspensas, alterando seu padrão de crescimento e ajudando a manter os depósitos dispersos.
O poliaspartato de potássio está relacionado a outros sais de ácido poliaspártico, incluindo poliaspartato de sódio, poliaspartato de cálcio, poliaspartato de zinco e poliaspartato de magnésio. A estrutura do polímero pode ser semelhante, mas o contra-íon altera as propriedades de manuseio, a contribuição iônica, o ajuste da aplicação e a compatibilidade downstream. Portanto, o poliaspartato de potássio não deve ser selecionado apenas porque é descrito como biodegradável ou isento de fósforo.
O poliaspartato de potássio é normalmente alimentado como uma solução líquida ou concentrado diluído em um fluxo de água onde a supersaturação mineral está se desenvolvendo. A sequência de tratamento geralmente inclui análise de água, cálculo de risco de incrustação, seleção de produtos, dosagem controlada e verificação regular de indicadores de depósito e corrosão. É usado principalmente para retardar a nucleação, restringir o crescimento de cristais, dispersar partículas e reduzir a adesão às superfícies do equipamento.
O produto químico é mais adequado quando o risco de incrustação está ligado ao carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, partículas minerais suspensas ou depósitos mistos que respondem à dispersão polimérica. Os sistemas de água de resfriamento costumam usá-lo junto com biocidas e inibidores de corrosão, enquanto os sistemas de caldeira podem exigir controle de oxigênio, gerenciamento de alcalinidade, tratamento de condensado e controle de purga. Os sistemas de osmose reversa requerem programas anti-incrustantes compatíveis com a membrana, pré-tratamento e controle rigoroso da turbidez e incrustações da água de alimentação.
Um programa prático de tratamento de água com poliaspartato de potássio deve responder a cinco perguntas:
O primeiro mecanismo é a interação com íons metálicos dissolvidos. O poliaspartato de potássio contém locais de carboxilato carregados negativamente que podem se associar ao cálcio e outros cátions na água. Isto reduz a disponibilidade local de alguns íons para o crescimento descontrolado de cristais, embora o grau de interação dependa do pH, da força iônica, dos ânions concorrentes, da temperatura e da concentração do polímero.
Numa torre de resfriamento, por exemplo, a evaporação aumenta a concentração de cálcio, bicarbonato, sulfato, cloreto e sílica. Se a atividade do cálcio e do carbonato ultrapassar o limite de solubilidade, o carbonato de cálcio pode precipitar nos trocadores de calor, no material de enchimento, nos bicos de pulverização e nas superfícies da bacia. O poliaspartato de potássio não substitui a necessidade de controle dos ciclos de concentração, mas pode reduzir a taxa na qual as partículas precipitadas se transformam em depósitos fixos.
O segundo mecanismo é a inibição do crescimento de cristais. Uma molécula de polímero pode se ligar a locais ativos de crescimento em um cristal em desenvolvimento, interrompendo a adição regular de íons dissolvidos. Isso pode produzir partículas menores e menos organizadas que são mais fáceis de remover por purga, filtração ou limpeza controlada.
O carbonato de cálcio é frequentemente a primeira incrustação considerada porque se forma facilmente quando a alcalinidade, a dureza do cálcio, a temperatura e o pH aumentam. O sulfato de cálcio apresenta um desafio diferente porque a incrustação de sulfato pode se desenvolver em água industrial concentrada, água de alimentação de caldeira ou concentrado de osmose reversa. Um produto com bom desempenho contra o carbonato de cálcio pode não fornecer controle igual do sulfato de cálcio, portanto, ambos os minerais devem ser incluídos na triagem laboratorial.
O terceiro mecanismo é a dispersão de partículas. O poliaspartato de potássio pode ajudar a manter as partículas minerais na fase aquosa, em vez de permitir que elas se aglomerem e se acomodem em superfícies de metal, plástico ou membrana. Esta função é especialmente relevante quando o sistema contém óxido de ferro, produtos de corrosão, argila, lodo ou dureza precipitada.
Dispersão não é o mesmo que filtração. Se o polímero mantiver os sólidos suspensos, mas o sistema não tiver filtração lateral ou purga adequada, a carga total de sólidos suspensos poderá aumentar. Os operadores devem, portanto, monitorar a turbidez, os sólidos em suspensão, a pressão diferencial e a carga do filtro, em vez de presumir que um trocador de calor mais limpo significa automaticamente menos sólidos em todo o sistema.
O quarto mecanismo é o controle da deposição superficial. A incrustação torna-se operacionalmente prejudicial quando adere a tubos de transferência de calor, superfícies de caldeiras, canais de alimentação de membrana ou tubulações de processo. Um polímero pode reduzir a adesão modificando a superfície do cristal e a interação entre o depósito e o material do equipamento.
Este efeito depende do tempo de residência, da temperatura da superfície, da velocidade do fluxo, da rugosidade e da presença de produtos de corrosão. Também é afetado pela quantidade de polímero disponível no ponto onde ocorre a precipitação. Por esse motivo, a injeção normalmente deve ocorrer a montante da seção de maior risco, com tempo de mistura suficiente para distribuir o produto químico de tratamento antes que a água atinja a transferência de calor ou a superfície da membrana.
O primeiro passo no uso do poliaspartato de potássio como inibidor de incrustações é estabelecer a química real da água de alimentação e da água circulante. No mínimo, teste a dureza do cálcio, dureza do magnésio, alcalinidade, pH, condutividade, sulfato, cloreto, sílica, ferro, temperatura e sólidos suspensos totais. Para sistemas de osmose reversa, inclua turbidez da água de alimentação, índice de densidade de lodo, recuperação, fluxo de permeado, composição do concentrado e o atual programa anti-incrustante.
Um plano de amostragem básico deve incluir:
A análise de depósitos é particularmente importante porque carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, óxido de ferro, sílica e depósitos biológicos requerem diferentes métodos de controle. Difração de raios X, cromatografia iônica, análise de plasma indutivamente acoplado ou testes de química úmida podem ajudar a identificar o depósito dominante. Sem a identificação do depósito, o aumento da dose do polímero pode aumentar o custo químico sem abordar o mecanismo real de falha.
A dosagem de poliaspartato de potássio não pode ser selecionada de forma confiável apenas com base no volume de água. A dose necessária é influenciada pela concentração de íons de dureza, ciclos de concentração, temperatura, pH, tempo de residência, taxa de recuperação e presença de produtos químicos de tratamento concorrentes. Duas torres de resfriamento com o mesmo volume de bacia podem exigir taxas de tratamento diferentes porque os ciclos de alcalinidade e concentração da água de reposição são diferentes.
Os produtos comerciais de poliaspartato de potássio podem diferir em conteúdo ativo, distribuição de peso molecular, pH, viscosidade, cor, concentração de potássio e estabilidade de armazenamento. O comprador deve solicitar uma ficha técnica atualizada, ficha de dados de segurança, certificado de análise, número do lote, data de fabricação, condições de armazenamento recomendadas e métodos de teste usados para liberação. O rótulo “poliaspartato” por si só não identifica a faixa de desempenho de um produto.
Os principais itens de especificação incluem:
| Item de especificação | Por que isso importa |
|---|---|
| Concentração de polímero ativo | Determina a dose real e o volume de armazenamento |
| pH | Afeta a compatibilidade, os materiais da bomba de alimentação e a química da água |
| Viscosidade | Controla a precisão da medição e os requisitos de diluição |
| Faixa de peso molecular | Influencia a adsorção, dispersão e manuseio |
| Conteúdo de potássio | Afeta o equilíbrio iônico e a adequação da aplicação |
| Matéria insolúvel | Pode contribuir para o entupimento ou incrustação da membrana |
| Prazo de validade | Reduz o risco de estoque degradado ou instável |
| Consistência do lote | Suporta desempenho de tratamento repetível |
O poliaspartato de potássio pode ser preferido quando a adição de potássio é aceitável ou benéfica para o processo. O poliaspartato de sódio pode ser mais adequado quando a carga de sódio não é uma preocupação e o programa de tratamento é elaborado em torno de produtos à base de sódio. Em sistemas de osmose reversa, a escolha deve ser baseada na compatibilidade da membrana, na química do concentrado, no alvo de recuperação e na aprovação do fabricante, e não apenas no contra-íon.
A diferença entre o poliaspartato de potássio e o poliaspartato de sódio é principalmente o cátion associado à cadeia do poliaspartato. Ambos podem fornecer inibição e dispersão de incrustações poliméricas, mas suas propriedades de formulação e impacto na química da água podem ser diferentes. O poliaspartato de potássio deve ser avaliado onde o potássio é aceitável, enquanto o poliaspartato de sódio pode ser mais fácil de integrar em sistemas que já recebem alcalinidade à base de sódio ou outros sais de sódio.
Nenhum dos produtos é automaticamente superior em todas as aplicações. Compare a concentração de polímero ativo, inibição de carbonato de cálcio, inibição de sulfato de cálcio, tolerância à temperatura, dados de teste de biodegradação, compatibilidade de membrana e custo por quilograma de polímero ativo. A comparação correta não é o preço por tambor, mas o custo por metro cúbico tratado no nível de desempenho exigido.
A dosagem do poliaspartato de potássio deve começar com triagem laboratorial ou ensaio de campo controlado. Uma abordagem técnica comum é testar diversas concentrações de polímero ativo em toda a faixa operacional esperada, como 1, 3, 5, 10, 20 e 30 mg/L, e então identificar a dose mais baixa que atenda à meta de controle de depósito. Esses valores são pontos de teste e não instruções de operação universais porque as formulações comerciais e os produtos químicos da água variam.
Para um produto líquido, calcule a taxa de alimentação usando a concentração ativa:
[ \text{Taxa de alimentação do produto}=\frac{\text{Dose ativa desejada} \times \text{Fluxo de água}}{\text{Fração ativa do produto}} ]
Se um sistema recebe 100 m³/h e a dose ativa alvo é de 5 mg/L, a necessidade de polímero ativo é de aproximadamente 0,5 kg/h. Se o produto comercial contiver 30% de material ativo em massa, a taxa de alimentação do produto seria de aproximadamente 1,67 kg/h antes de levar em conta a densidade e a calibração da bomba.
Para poliaspartato de potássio para torres de resfriamento, a injeção é comumente colocada na linha de retorno de água circulante, bacia ou outro local com turbulência e mistura suficientes. O programa de tratamento deve ser coordenado com purga baseada em condutividade, alimentação de inibidor de corrosão, controle microbiológico e filtração de fluxo lateral. Os cupons de dureza de cálcio, alcalinidade, pH, condutividade, turbidez e corrosão devem ser revisados em intervalos definidos.
Um teste de torre de resfriamento pode usar um período de avaliação de 2 a 4 semanas se o sistema operar continuamente e as condições de depósito forem mensuráveis. Registre a temperatura de aproximação do trocador de calor, condutividade, ciclos de concentração, fluxo de reposição, fluxo de purga, consumo de produtos químicos e pressão diferencial. Um teste bem-sucedido deve demonstrar uma redução definida na formação de depósitos ou na frequência de limpeza sem aumentar a corrosão, a formação de espuma, o entupimento do filtro ou o risco de conformidade com a descarga.
As aplicações em caldeiras exigem maior cuidado porque as condições de temperatura, pressão, fluxo de calor e concentração são mais severas do que em muitos sistemas de água de resfriamento. O poliaspartato de potássio pode auxiliar na prevenção de incrustações de água da caldeira, mas não deve ser tratado como um substituto para a desaeração, eliminação de oxigênio, controle de fosfato quando especificado, gerenciamento de condensado ou regulação de purga.
O programa deve monitorar a condutividade da água da caldeira, resíduos de fosfato ou tratamento alternativo, pH, alcalinidade, ferro, cobre, sílica e taxa de purga. A seleção do produto deve considerar a faixa de pressão da caldeira, a metalurgia, o pré-tratamento da água de alimentação e o padrão operacional usado pela instalação. Qualquer teste deve ser aprovado pelo engenheiro de tratamento da caldeira e apoiado por inspeção de depósito ou dados de transferência de calor.
O poliaspartato de potássio para sistemas de osmose reversa é geralmente avaliado como um anti-incrustante de membrana ou como parte de um programa de pré-tratamento mais amplo. Os principais riscos incluem carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sulfato de bário, sulfato de estrôncio, sílica, incrustações de ferro e obstrução de partículas. Um polímero que controla a incrustação de carbonato pode não controlar o sulfato ou a sílica na mesma taxa de recuperação.
Antes da dosagem, calcule os índices de saturação da ração e do concentrado na recuperação pretendida. Confirme a compatibilidade com o fabricante da membrana, filtros de cartucho, produtos químicos de limpeza e requisitos de permeado a jusante. Rastreie o fluxo normalizado de permeado, passagem de sal, pressão de alimentação, pressão de concentrado, pressão diferencial, condutividade e frequência de limpeza durante pelo menos um ciclo operacional completo.
No tratamento de águas residuais, o poliaspartato de potássio pode ser usado para dispersar metais precipitados, reduzir a deposição mineral em tubulações ou apoiar o controle de incrustações relacionadas à dureza. O resultado depende fortemente do objetivo do tratamento porque a dispersão pode ser benéfica em um processo e indesejável em outro. Por exemplo, manter as partículas suspensas pode ajudar a transportá-las para a clarificação, mas pode reduzir a sedimentação se a dose de polímero for muito elevada.
Os sistemas industriais de circulação de água geralmente combinam transferência de calor, filtração, reação química e reciclagem. Use a dosagem escalonada quando o sistema contiver vários pontos de risco, como um pré-aquecedor seguido por uma membrana ou evaporador. Cada etapa deve ser avaliada separadamente porque as condições de temperatura e concentração podem alterar o desempenho do polímero.
| Objetivo do tratamento | Tipo de sistema | Risco de escala principal | Abordagem de avaliação inicial | Controles adicionais |
|---|---|---|---|---|
| Reduzir depósitos de carbonato | Torre de resfriamento | Carbonato de cálcio | Teste 1–30 mg/L de polímero ativo | pH, alcalinidade, condutividade, biocida, inibidor de corrosão |
| Limite de escala de sulfato | Caldeira ou RO | Sulfato de cálcio | Execute jar específico para sulfato ou teste de loop dinâmico | Recuperação, temperatura, concentração de sulfato |
| Proteja superfícies de transferência de calor | Água circulante industrial | Depósitos mistos de carbonato e ferro | Meça a temperatura de aproximação e a massa do depósito | Filtragem, monitoramento de corrosão, purga |
| Reduza a escamação da membrana | Pré-tratamento RO | Carbonato, sulfato, sílica | Confirme a saturação do concentrado e a compatibilidade da membrana | Filtragem de cartucho, controle SDI, plano de limpeza |
| Dispersar sólidos minerais | Águas Residuais | Cálcio, ferro, sólidos suspensos | Compare sedimentação, turbidez e carga do filtro | Teste de clarificador e capacidade de remoção de sólidos |
| Reduzir a descarga de fósforo | Água industrial | Escala mineral e carga de nutrientes | Compare o programa de polímeros sem fósforo | Análise de descarga e revisão de biodegradação |
Um programa de tratamento de água com poliaspartato de potássio deve utilizar indicadores químicos e operacionais. As medições de resíduos químicos podem ser difíceis porque muitos poliaspartatos não possuem um teste de campo simples comparável à condutividade ou ao fosfato. As instalações podem, portanto, contar com calibração da bomba de alimentação, cálculos de balanço de massa, análise laboratorial de polímeros e medições indiretas de desempenho.
As categorias de monitoramento recomendadas incluem:
Os testes de laboratório podem incluir testes estáticos em frascos, testes em frascos, testes de cupons, loops de transferência de calor e testes de membrana plana. Utilize procedimentos documentados e mantenha amostras de controle sem polímero para que os resultados tratados e não tratados possam ser comparados. Para instalações maiores, um ensaio de campo de 1 a 3 meses pode fornecer evidências mais úteis do que um único resultado laboratorial, porque a química sazonal da água e a carga operacional podem mudar.
O poliaspartato de potássio não é um substituto universal para todos os produtos químicos para tratamento de água. Seu desempenho pode diminuir quando o sistema contém altas concentrações de sílica, sulfato de bário, sulfato de estrôncio, óleo, lodo biológico ou sólidos suspensos não controlados. Também pode exigir um inibidor de corrosão separado porque a inibição de incrustações e a proteção contra corrosão estão relacionadas, mas são objetivos de tratamento diferentes.
A biodegradação é outro fator que requer dados medidos em vez de um rótulo geral. Um produto pode ser descrito como biodegradável, mas a taxa e extensão da biodegradação dependem do método de teste, concentração, população microbiana, temperatura e tempo de residência. Solicite o relatório do teste de biodegradação aplicável e avalie se a degradação afeta o controle residual, o tratamento de águas residuais ou a estabilidade de armazenamento.
A temperatura e o pH também podem alterar o desempenho. Sistemas de caldeiras, água de processo quente e equipamentos evaporativos podem expor o polímero a condições que diferem significativamente de um teste de laboratório em temperatura ambiente. Os compradores devem solicitar resultados de testes na temperatura, pH, dureza, concentração de sulfato e tempo de residência pretendidos antes de aprovar uma conversão em grande escala.
Um fornecedor de poliaspartato de potássio deve fornecer mais do que um nome de produto e uma cotação de preço. O arquivo de aquisição deve incluir a especificação do produto, certificado de análise, ficha de dados de segurança, detalhes da embalagem, rastreabilidade do lote, limites de armazenamento, prazo de validade, prazo de produção e documentação de reivindicação de qualidade. Para instalações com sistemas formais de qualidade, solicite procedimentos de notificação de alterações e políticas de retenção de amostras.
Produtos químicos Think-Do relata experiência em quelantes biodegradáveis e produtos de polímeros de aminoácidos desde 2000. As informações da empresa publicadas identificam sais de ácido poliaspártico como uma área principal de fabricação, relatam mais de 15.000 toneladas de capacidade de produção de poliaspartato em uma página da empresa e identificam 20.000 toneladas por ano em outra. A diferença deve ser esclarecida durante a qualificação do fornecedor para que os compradores entendam se os números se referem a uma planta específica, família de produtos ou capacidade expandida.
A empresa também reporta aproximadamente 30 caldeiras de agregação, três laboratórios de pesquisa e desenvolvimento, 22 patentes chinesas autorizadas, mais de 40 certificados de patentes nacionais e estrangeiras e uma produção total de 50.000 toneladas em todas as suas atividades de produtos. Esses números descrevem os recursos de fabricação e desenvolvimento, mas não provam que um determinado grau de PASP-K atenderá à meta de tratamento de água do comprador. A decisão final ainda deve depender de testes de lote, testes de aplicação e controles de qualidade documentados.
O risco de entrega afeta a confiabilidade do tratamento químico porque uma interrupção não planejada pode causar a formação de incrustações em poucos dias em sistemas de resfriamento concentrado ou de membrana. Uma revisão de compras deve examinar a quantidade mínima de pedido, a embalagem padrão, o prazo de produção, o estoque de segurança, a documentação de exportação, a rota de envio e a disponibilidade de um tipo alternativo aprovado. Para sistemas críticos, mantenha estoque suficiente para cobrir o lead time do fornecedor mais um período de contingência definido.
O custo total de propriedade inclui mais do que o preço de compra por tonelada métrica. Um cálculo útil inclui custo de produtos químicos, frete, armazenamento, equipamento de dosagem, purga de água, tratamento de águas residuais, produtos químicos de limpeza, mão de obra, perda de produção, substituição de membranas, perdas por transferência de calor e manutenção relacionada à corrosão. Por exemplo, um produto que custa mais por quilograma pode reduzir a frequência de limpeza de trimestral para semestral, mas esse benefício deve ser confirmado através de facturas de manutenção e registos operacionais reais.
Use a seguinte estrutura de comparação ao avaliar o preço do poliaspartato de potássio:
| Categoria de custo | Medição |
|---|---|
| Preço do produto | Moeda por tonelada métrica ou quilograma |
| Custo de material ativo | Moeda por quilograma de polímero ativo |
| Custo do tratamento | Moeda por metro cúbico de água tratada |
| Consumo de produtos químicos | Quilogramas por dia ou mês |
| Impacto de purga | Metros cúbicos descarregados por mês |
| Custo de limpeza | Mão de obra, produtos químicos, isolamento e descarte |
| Impacto do equipamento | Calibração, armazenamento, filtros e manutenção da bomba |
| Custo de falha | Tempo de inatividade, substituição de membrana ou perda de transferência de calor |
Um cálculo básico do retorno do investimento compara o custo anual do tratamento com economias documentadas decorrentes de menor frequência de limpeza, redução do tempo de inatividade, menor volume de descarte ou intervalos mais longos de manutenção do equipamento. Não conte as poupanças não verificadas como benefícios financeiros. Estabeleça um período de referência, registe o período tratado e compare cargas de produção e condições de água equivalentes.
O poliaspartato de potássio é um candidato prático quando uma instalação precisa de inibição e dispersão de incrustações sem fósforo para água com tendência a carbonato ou sulfato. Também é adequado para triagem onde o operador do sistema deseja uma opção de polímero biodegradável e pode manter programas separados para controle microbiológico e de corrosão. Torres de resfriamento, circuitos industriais de água circulante, programas de caldeiras selecionados, pré-tratamento de OR e sistemas de transporte de águas residuais são as principais áreas de avaliação.
Pode ser menos apropriado quando o problema dominante é sílica, incrustações biológicas, contaminação grave por ferro, deposição de óleo ou incrustações de sulfato que não foram testadas em relação ao tipo selecionado. Também não substitui o amolecimento, desmineralização, filtração, ajuste de pH, purga controlada ou pré-tratamento de membrana. Nestas situações, o polímero deve ser avaliado como um componente do sistema de tratamento e não como a única medida corretiva.
Antes de aprovar um produto, confirme o seguinte:
Como o poliaspartato de potássio é usado no tratamento de água? É alimentado como um inibidor e dispersante de incrustações poliméricas sem fósforo para controlar carbonato de cálcio, sulfato de cálcio e depósitos minerais mistos em torres de resfriamento, caldeiras, sistemas de osmose reversa, água de circulação industrial e aplicações de águas residuais selecionadas. Seus principais mecanismos são interação íon-metal, inibição do crescimento de cristais, dispersão de partículas e adesão reduzida a equipamentos ou superfícies de membrana.
A implementação mais confiável começa com a análise de água e depósitos, seguida pela seleção do grau, teste de dosagem multiponto, injeção controlada e monitoramento de desempenho. O poliaspartato de potássio não deve ser tratado como um programa completo de controle biológico ou de corrosão, e sua biodegradação, tolerância à temperatura, compatibilidade de membrana e desempenho em escala de sulfato devem ser confirmados com testes documentados.
Para aquisição, compare o custo do polímero ativo em vez do preço do produto apenas e inclua limpeza, purga, tempo de inatividade, armazenamento, entrega e custos de equipamento no cálculo do custo total. A Think-Do Chemicals pode ser avaliada como um potencial fornecedor de ácido poliaspártico com base em seu portfólio de produtos PASP relatado, capacidade de produção, laboratórios, patentes e recursos de fabricação, mas cada comprador deve exigir um certificado de análise e teste de aplicação específico do produto antes da aprovação final.
