Refratarios e Isolantes

Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem

Refratários e Isolantes


1. Material Refratário

Materiais refratários são materiais ceram1cos, fabricados a partir de argilas minerais

(rochas) que contém óxidos inorgânicos de alto ponto de fusão (AI , Si, Ca, Mg, etc.) que devem

ser capazes de suportar diversos tipos de solicitações, tais como: tensões térmicas, tensão

mecânica, ataque químico, etc., quando operam em temperaturas elevadas. Nessas condições, os materiais devem possuir:

• Alta refratariedade capacidade de suportar altas temperaturas sem deformar

(acima 11 00°C);

• Estabilidade mecânica;

• Estabilidade química;

• Estabilidade dimensional;

• Estabilidade ao choque térmico;

• Baixa condutividade térmica;

• Baixa permeabilidade.

Existem diversas especificações de materiais refratários no mercado e a correta definição

do material a ser utilizado depende do objetivo a que esse material deverá atender, durante a

operação do equipamento.

As principais propriedades dos materiais estão relacionadas aos objetivos esperados dos

revestimentos, conforme Tabela 1 abaixo:

Tabela 1: Principais Objetivos de Materiais Refratários

OBJETIVOS PRINCIPAIS PROPRIEDADES

- Baixa condutividade térmica

Isolante Térmico - Estabilidade Mecânica a tensões térmicas

- Estabilidade Dimensional

Antierosivo - Estabilidade Mecânica à erosão e abrasão


-Estabilidade Química a ataque de gases

Antiácido - Baixa Permeabilidade


O grande desafio tecnológico, principalmente dos fabricantes de materiais, é conciliar e aperfeiçoar as diversas propriedades de modo a melhor alcançar os objetivos a que o respectivo

material se propõe. Os grandes fabricantes possuem seu próprio Centro de Pesquisas onde são

desenvolvidas formulações de novos materiais, visando melhor desempenho em operação e ou

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maior facilidade de instalação. Dos objetivos descritos na Tabela 1, o principal deles é isolante

térmico.

Equipamentos que operam em temperaturas elevadas, devem ser construfdos com

materiais metálicos especiais (aço liga), que resistam ao nível de temperatura de operação à que

estão sendo submetidos. Nesse caso, os materiais estão sujeitos a diversos tipos de deterioração,

tais como: fluência, fragilização, descarbonetação, oxidação, etc. Além do alto custo de fabricação

e a dificuldade de manutenção desses aços especiais muitas vezes inviabilizam o projeto de

equipamento.

A aplicação de materiais refratários isolantes visa reduzir a temperatura de parede do

equipamento, possibilitando a utilização de materiais metálicos mais baratos, com maior facilidade

de manutenção e inspeção em serviço. Essa redução de temperatura é decorrente da baixa

condutividade térmica que o material isolante possui, ou seja, a baixa capacidade, desse material,

em transmitir calor. Vale ressaltar que, se o revestimento falhar, ocorrerá elevação da temperatura

de parede do equipamento acima dos níveis aceitáveis para o material metálico utilizado,

provocando parada do equipamento com risco de segurança e perda de produção.

É de suma importância, portanto que os revestimentos refratários sejam corretamente

especificados, instalados e acompanhados durante a sua vida útil, de modo a evitar falha no

equipamento.

Figura 1 - Aplicação de revestimento refratário sobre aço

2 Curso de Inspetor de Equipamentos


2. Classificação de Materiais Refratários

A norma ABNT 1 0237 detalha todas as classificações de materiais refratários, abaixo descritos:

2.1 Quanto aos constituintes

CERÂMICOS

TIPO CONSTITUINTES

Sílica >90% Si02

SILICOSOS AI203 (20-30) 01~---Semi-Sílica

Si02 (60-80) %

SÍLICO-ALUMINOSOS Si02 (40-65)%

AI203 (30-50) %

ALUMINOSOS AI203 > 48%

Si02 < 46%

BÁSICOS (MgO, Cr20 3, etc.)

2.2 Quanto à natureza química e mineralógica dos constituintes

a) Ácidos- predomina Si02 (silicosos) -compatíveis com meios quimicamente ácidos.

b) Neutros - predomina A120 3 ou Cr03 (aluminosos ou cromáticos) - compatíveis com meios

quimicamente neutros.

c) Básicos- Predomina MgO (magnesianos ou cromo-magnesianos)- compatíveis com meios

quimicamente básicos.

2.3 Classificação quanto à forma

a) Formados (Moldados e queimados)- Tijolos mais usados na siderúrgica.

• Paralelos

• Arco/Cunha

• Radial, circular, blocos especiais.

b) Não formados- Materiais mais usados na petroquímica.

• Argamassas

• Cimentos

• Plásticos

• Massas de socar

• Concretos hidráulicos

• Concretos pega química


Fundo~ào lraallelra de Tecnologlo da Soldogem

2.4 Classificação quanto à condutividade térmica


Tabela 2- Classificação de materiais quanto à condutividade térmica e densidade.

TIPOS DENSIDADES CONDUTJVADE

(Kg/mi (kcallm.h°C)

1.Pesados (Densos) > 2300 1.0 a 4.0

2.Semi-lsolantes 1400 a 1700 0.3 a 0.9

3. isolantes 500 a 1300 0.1 a 0.3

3. Processos de Fabricação

3.1 Materiais Conformados (Tijolos)

A seguir, são descritas as principais etapas do processo de fabricação de tijolos refratários.

.ARGILA "A" e"B" AGUA

.5 .1 :IJY.

~ I .. SECAGEM MIITURA

~ + CALCINAÇAO

PRENSAGEM CONFORMAÇÃO

~ + MOAG-EM QUElMA

~ ~ PINE!RAMElrrO E:

DOSAGEM COIITE

GRANULO MÉTRICA

+ ENTREGA

Figura 2- Fluxograma do processo de fabricação de produtos conformados

4 Curso de Inspetor de EquipamE'ntos

s_,_.,_,-~ Fundação lrasllelra de ~i:li::ó)i-j Tocnologlo do Soldogom

Figura 3 - Exemplos de Tijolos Refratários


Existem diversas argilas minerais que são utilizadas na fabricação dos materiais conformados

(tijolos) . As principais são:

• Argilas refratárias SILÍCIO- ALUMINOSAS (AI203< 50%):

);> Caulita

);> Gibsita

Jõ> Quartzo

• Argilas refratárias ALUMINOSAS (Ab03> 50%):

);:> Diáspora

);> Bauxita

,. Cianita


~ Funda1ão Brosllolra do ~ Tocnologlo da Soldagem

• Argilas refratárias SILICOSAS (Si02 > 90%):

)> Gamisto )> Terra Diatomácia

• Argilas MAGNESIANAS ou CROMÍTICAS

;,;;. Magnesita

)> Dolomita

;,;;. Cromita


Essas argilas são retiradas de diversas jazidas localizadas, principalmente, nos Estados

SP, MG, RJ eSC.

Após a extração, as argilas são calcinadas (queimadas) com o objetivo de atenuar

contrações e expansões através da conversão da estrutura cristalina em formas cristalinas mais

estáveis. A não realização dessa etapa tem como conseqüências o aparecimento de trincas e

baixa estabilidade dimensional.

A argila calcinada chama-se CHAMOTE.

Tanto a seleção das argilas quanto a classificação granulométrica irão influenciar nas

principais caracterfsticas dos materiais (resistência mecânica, refratariedade e estabilidade

dimensional). A utilização de grãos de diferentes diâmetros, em proporções definidas, determinará

o fator de empacotamento da rede cristalina que é medida pela quantidade de grãos por área.

Quanto maior o fator de empacotamento, maior a quantidade de grãos por área.

O fator de empacotamento é aumentado pela utilização de grãos finos que preenchem os

espaços vazios deixados entre os grãos grossos. O aumento do fator de empacotamento leva ao

aumento das ligações cerâmicas e eliminação de espaços vazios que o material pode apresentar.

São propriedades relacionadas com o fator de empacotamento do material:

• Menor porosidade/permeabilidade

• Maior resistência mecânica

• Maior condutividade térmica

• Diminuição de ligantes ou cimento

• Maior resistência à erosão

• Melhor refratariedade.

Por outro lado, quando mais poroso for o material maior é a sua característica isolante e

conseqüentemente, menor é a sua condutividade térmica. A correta seleção da granulometria, a

adição de materiais combustíveis que se volatilizam durante a queima do material, tais como

serragem ou casca de noz, proporciona materiais mais porosos e conseqüentemente mais



isolantes. Vale ressaltar que, quanto mais isolante for o material, menor serão a sua resistência

mecãnica, refratariedade e resistência química.

Após a seleção granulométrica, é efetuada a mistura da chamote com aglomerante (argila

não calcinada, melaço e cal) e com água na proporção adequada. A água é adicionada visando

obter a trababilidade necessária para a conformação dos tijolos.

Após o processo de conformação, inicia-se o processo de secagem (600°C) e queima

(1700°C), objetivando a eliminação da água e obtenção de ligações cerâmicas. A resistência

mecânica dessas ligações, a alta temperatura, é elevada devida à recristalização dos grãos e

formação de fase vítrea na rede cristalina. Tanto a queima quanto à secagem devem ser

realizadas de uma maneira controlada, pois os parâmetros de aquecimento e resfriamento irão

influenciar nas propriedades finais do produto.

3.2 Materiais não conformados (concretos)

As principais etapas de fabricação e instalação são:

NA FÁBRICA

SELEÇÃO DOS AGREGADOS

SELEÇÃO GR.ANUL OMÍTIC.A

Sil.EÇAO DO CIMENTO DE

ALUMINATO DE C.Ál.CIO

ENVIO AO APl.IC.ADOR

NO CAMPO

~ HOM,OGEINAÇÃO (PREUIS TURA)

+ ADIÇ}.O DEAGUA

E MISTURA

+ APLICAÇÃO

+ CURA E

SECAGEM

Figura 4- Fluxograma de fabricação e instalação de materiais não conformados



Um dos fatores de grande importância na qualidade final do concreto é a correta seleção

dos agregados.

Os agregados não reagem quimicamente como o cimento e são estáveis ao ar, água e

calor. Os fabricantes de concretos selecionam os agregados pela sua granulométrica, distribuição,

forma (pontiagudos, lamelar ou arredondada), densidade e composição química, de modo a

fabricar as diversas especificações existentes no mercado. Os principais agregados são:

• Densos

~ Chamote (argila sinterizada)

~ Mulita (72% AI203)

~ Corindon (95% AI203)

~ Cromita

~ Cromo-magnésia

~ Magnesita

~ Carbeto de si I ício

~ Bauxita (85% AI203)

~ Sílica Eletrofundida (99% Si02)

• Leves

~ Alumina globular

~ Vermiculita

~ Argila expandida

~ Perlita e outros.

A escolha do agregado depende do objetivo que o concreto se propõe. Materiais isolantes

utilizam agregados leves, tais como: Alumita Globular, Vermicula ou Argila Expandida. Já materiais de maior resistência mecânica e maior condutividade térmica utilizam agregados densos

tais como: Chamote, Mulita ou Corindon.

A classificação granulométrica dos agregados irá influenciar as características do concreto

da mesma forma que o descrito para os tijolos.

Com relação ao cimento de aluminato de cálcio (AI20:/Ca0), esse tem a função de ligante

dos agregados. Inicialmente foi desenvolvido em aplicações de construção civil (na Segunda

Guerra foi muito utilizado na construção de abrigos- casamatas). Após o descobrimento de suas

propriedades refratárias, quando misturados com agregados adequados, passou a ser utilizado

em fabricação de concretos específicos para esse fim.


·••-·~- Fundoc;do lrotlltlro de Tecnologia da Soldagom


Além das propriedades refratárias, os cimentos de aluminato de cálcio adquirem

resistência mecânica em idades recentes. O cimento de aluminato de cálcio adquire 90% de sua

resistência mecânica em apenas dois dias, enquanto que cimento Portland (Construção Civil)

demora 28 dias.

Recentemente, foram desenvolvidos materiais com menor quantidade de cimento que

materiais tradicionais. O aparecimento de fases líquidas que contém CaO (óxido de cálcio), em

temperaturas elevadas, reduzem a resistência mecânica, refratariedade (temperatura máxima de

operação) e a resistência à corrosão. Por esse motivo, foram desenvolvidos materiais de baixo

teor de cimento e ultrabaixo teor de cimento, conforme mostrado na Tabela 3 abaixo:

Tabela 3 - Teor de cimento e água em função do tipo de material

TEOR/TIPO DE

MATERIAL TRADICIONAL BAIXO TEOR ULTRA BAIXO TEOR

Cimento >10% 6a10% < 1%

C aO >2,5% 1.0 a 2,5% <1%

H20 na aplicação >10% <10% <6%

Nota: Os concretos de ultrabaixo teor de cimento não são aplicáveis na Indústria Petroquímica devido à baixa

resistência mecânica nos níveis de temperatura em que operam os equipamentos.

Como se pode ser observado na Tabela 3, quanto maior a quantidade de cimento maior é

a quantidade de água necessária para a mistura. Concretos que necessitam de maior quantidade

de água normalmente são mais porosos possuindo, portanto menor resistência mecânica e

refratariedade.

Na fabricação dos cimentos de aluminato de cálcio são utilizadas matérias primas

específicas (bauxita, diásporo, alumina, calcário, etc.) que são posteriormente fundidas ou

sinterizadas, dependendo do processo de fabricação utilizado. Existem diversas especificações

em função do grau de pureza do cimento. O fabricante define a especificação que melhor atenda

aos objetivos a que o material se propõe.

Além do cimento e agregados, os fabricantes podem utilizar dispersantes (aumentam a

fluidez), aceleradores ou retardadores de pega e outras matérias primas, dependendo do método

de aplicação previsto para o concreto no equipamento.



4. Principais definições relacionadas a concretos refratários

4.1 PEGA

A pega é a reação de endurecimento inicial do concreto e é caracterizada pela perda da consistência necessária para a aplicação do material. Os fatores que exercem influência sobre a pega do concreto são:

• • • • •

Composição do material;

Tipos de fases mineralógicas;

Presença de aditivos;

Relação água/cimento;

Temperatura do concreto e do ambiente .

Existem dois tipos de concreto por tipo de pega. Pega química, onde endurecimento do

concreto se dá pela ação química de um aditivo e pega hidráulica, onde a pega se dá pela reação

de hidratação do cimento de aluminato de cálcio. A maioria dos concretos existentes no mercado

é de pega hidráulica.

4.1.1 Concretos de Pega Hidráulica

A água adicionada no concreto refratário é um agente temporário e tem as funções de

proporcionar a trababilidade (plasticidade) necessária para a aplicação do material ao

equipamento e também, de possibilitar a resistência mecânica à baixa temperatura.

A partir da mistura de água com cimento, ocorrem reações exotérmicas de hidratação,

formando diferentes fases hidratadas. As reações de hidratação são influenciadas pela

temperatura e umidade relativa do ambiente onde se processa essa reação.

Nem toda a água se combina com o cimento para formação de fases hidratadas. A água

combinada tem a função de possibilitar as reações de hidratação e a conseqüente resistência

mecânica à baixa temperatura e a não combinada de fornecer condições para a aplicação do

material (trababilidade).

A dosagem de água influência as propriedades finais do revestimento. Excesso de água

leva a uma maior porosidade (água não combinada que evapora durante a secagem), menor

refratariedade, menor resistência mecânica e menor resistência química. O método de "bola de

mão", definido pela ASTM C860, é um método prático para a verificação prática da correta relação

água/cimento.

Todos os fabricantes informam a quantidade de água necessária para cada tipo de

material. Além da dosagem, o nível de qualidade de água também é importante, sendo

recomendado que, a água seja potável e possua teor de cloretos máximo de 50 ppm.


, Funda~ôo Brasileira de -_ _..r...-- Tec-nologia da Soldagem

4.1.2 Tempo de Pega


Para aplicação de concreto, o tempo de pega é de suma importância para a qualidade final

do revestimento. Concretos com tempo de pega muito curto apresentam laminações entre

camadas aplicadas. As reações de endurecimento da última camada aplicada iniciam antes da

próxima camada ser aplicada, formando descontinuidades chamadas de juntas frias. Esse tipo de

defeito em excesso irá influenciar negativamente no desempenho do revestimento, pois permite a

penetração de gases para o interior do revestimento.

Um dos fatores que mais influência no tempo de pega é a temperatura do material que

está sendo aplicado. Quanto maior essa temperatura, menor o tempo de pega, conforme Figura 5

abaixo:

18

16 J:. 14 -c(

12 C) w Q.. 1() w o .a o

'6 Q..

:! w 4 t-

2

o o 10 30 40 50

Te.1~ TlPA (o C)

Figura 5 - Influência da temperatura no tempo de pega

Para um mesmo material, o tempo de pega no verão é de 1 O a 20 minutos menor que se

for aplicado no inverno. Em dias quentes, existem artifícios para retardar o tempo de pega:

• Uso de água gelada;

• Resfriamento do concreto seco;

• Trabalhar a noite

• Utilizar retardadores de pega. Especiais para o material que está sendo aplicado.

Outro fator que influência no tempo de pega é as condições de armazenamento do

material. Em materiais estocados por longo tempo (mais de 6 meses) e sujeitos a umidade

elevada, podem apresentar o fenômeno de envelhecimento. Nessas condições ocorre a formação

de um filme hidratado ao redor das partículas do cimento, dificultando as ligações cerâmicas e

com o conseqüente aumento no tempo de pega, conforme Figura 6 a seguir.


~ ----~~~~~~~------------, 450

::..400 <~ C) W30() Q..

w 250 o o200

~ 150 ~ 100~~--~~------------~-------

50

0'----------------~ o 1 2 3 4 s 6 7 8

TEMPO CE ESTOCAGEM (DAS)

_._ SB.AOO -;- 8.5"/cLNIQ.\CEOOAR


Figura 6 - Fenômeno de envelhecimento do material estocado

Visando minimizar o envelhecimento já constatado, pode-se utilizar aceleradores de pega

(por ex: Cimento Portland), porém, em condições críticas de armazenamento, recomenda-se não

utilizar o material. Em função desse fenômeno, os materiais devem ser testados antes de sua

aplicação.

4.2 CURA

Após o término do tempo de pega, o material se apresenta rrgido, porém, sem resistência mecânica.

Inicia-se, então, outra fase denominada cura hidráulica, onde ocorrem as reações de

hidratação proporcionando ao material à resistência mecânica e a resistência à erosão/abrasão a

baixa temperatura. O tempo de início e término dessas reações é chamado de tempo de cura.

As reações de hidratação são exotérmicas, ocorrendo, portando, o aumento da

temperatura do revestimento. Com isso, parte da água necessária para as reações de hidratação

evapora e a resistência mecânica do material não atinge o valor máximo que atingiria se essa

água não evaporasse. Por essa razão, durante o tempo de cura, o revestimento deve ser resfriado

por aspersão de água ou por aplicação de um selante que impeça a evaporação da água

necessária para a hidratação.

Normalmente, o tempo de cura é de 24 horas, diferentemente do concreto de construção

civil que é de 28 dias. Durante o tempo de cura, observa-se à elevação da resistência mecânica

conforme Figura 7 a seguir.



120 i

u 100 1 z ·< so u w ~ ...: 6oO VJ c;; w 4.0 c:: < o ,. •' zo

o o 5 10 15 2S 30

--4-- CONSTR1.ÇÃO CIVIL CIAS

--.-- 'CON;RETO RfrRA T ÁRIO

Figura 7 - Evolução da resistência mecânica com o tempo de cura

Durante o tempo de cura (24 horas) deve-se garantir a água necessária para as reações

de hidratação, através de:

• Aspersão de água (paredes verticais e sobre cabeça) com brocha ou pistola de

pulverização;

• Cobrir o concreto com sacos molhados (somente para pisos ou dutos enterrados)

conforme a figura abaixo.

• Aplicação de uma camada de filme de polietileno que impeça a evaporação da água. A

norma ASTM C309 define as especificações desse produto.

Figura 8 -Tubos concretados, cobertos por sacos umedecidos.



Imediatamente após essa fase, inicia-se a fase da secagem, que descrevemos a seguir.

4.3 Secagem

A secagem, também chamada de cura térmica, pois objetiva assegurar resistência

mecânica em alta temperatura.

Como pode ser observada na Figura 9 abaixo, a resistência mecânica apresenta um

comportamento de maneira distinta a elevação da temperatura na secagem.

E 80

~ 50 O)

~

~ 40

~ 0.. 30 :l a: UJ 20 o o ~ 10 ;;) o o

() :E o 200 400 600 800 1000 1200 1400

1áltfPER.ATl.Rl ( O C)

Figura 9- Influência da temperatura na resistência mecânica

A primeira fase ocorre uma diminuição da resistência até 600°C devido ao fenômeno de

desidratação, ou seja, a formação de fases hidratadas com menor quantidade de água e menor

resistência.

Na segunda fase inicia-se o aumento da resistência devido à formação de ligações

cerâmicas (pega cerâmica), com a formação de fase vftrea na rede cristalina.

A resistência mecânica na 3° fase torna a diminuir devido a formação de fase líquida de

CaO em altas temperaturas.

Considerando o exposto acima, é importante que seja realizado a secagem do refratário

antes do equipamento entrar em operação, visando atender aos seguintes objetivos:

• Atingir a resistência mecânica, na temperatura de operação, de maneira controlada;

• Remover a água não combinada, através de taxas de aquecimento reduzidas, evitando

danos por explosões devido à evaporação brusca da água na fase de aquecimento em

operação.


° Funda(ÓO Brasileira de Te<nologlo da Soldagem


A secagem deve ser realizada em patamares visando assegurar a correta remoção da

água existente (tanto a combinada quanto a não combinada). Normalmente a curva de secagem

obedece aos seguintes parâmetros:

• Patamar de 120°C a 175°C - Remoção de 90% da água não combinada e parte da

água combinada.

• Patamar de 600°C- Remoção do restante da água e início das ligações cerâmicas.

• Taxas de aquecimento/resfriamento= 20 a 60°C/h.

Todos os fabricantes de materiais definem a curva de secagem que o respectivo material

deve atender.

A execução da secagem pode ser realizada através de queimadores instalados nos bocais

dos equipamentos conforme figura abaixo ou durante o processo de partida da unidade,

dependendo a extensão dos reparos executados. A secagem durante o processo de partida tem a

vantagem de acelerar o retorno da unidade a operação, porém, não permite a inspeção do

resfriamento, após essa secagem.

Figura 1 O - Bico do Queimador


··~ ~ Fundação l•asllolra do _ 1 f}? Tecnologia da Soldagom


5. Principais propriedades e ensaios

Conforme já mencionado, o desempenho do revestimento refratário depende das

propriedades que o material apresenta na temperatura de operação.

5.1 Correlação entre propriedades e ensaios

Existem diversas propriedades que podem ser determinadas através de diversos tipos de

ensaios. A Tabela 4 abaixo informa as principais propriedades e respectivos ensaios para

materiais utilizados na indústria petroquímica.

Tabela 4- Propriedades dos materiais refratários e ensaios aplicáveis .

. . . . . •' ~ .:.~ . . PROPRIEDADES .. .. I . ··· '·'· . TIPO DE ENSAIO . .... t .. '' · ., •• . '. j'

'· .. . ~ ' ,'JI! ,, . .. ' ... , . :l' .,..t 1,• ;'

I .. . · .. : . ' t

' .. I • 'I

~. .. . , .. ,.

Ensaio de resistência à compressão em Resistência mecânica à baixa temperatura

temperatura ambiente (RCT A) -

Ensaio de resistência à compressão em Resistência mecânica à alta temperatura

temperatura elevada

Refratariedade Cone pirométrico equivalente (CPE)

Ensaio de condutividade térmica

Condutividade Térmica Massa específica aparente (MEA)

Porosidade

Resistência ao choque térmico Teste de choque térmico --

Estabilidade Dimensional Variação dimensional linear (VDL)

Composição química Análise química

Resistência à erosão /abrasão Perda por erosão

As folhas de dados e os certificados de qualidade dos fabricantes informam normalmente

as principais propriedades dos materiais que estamos adquirindo. Os certificados devem conter no

mínimo:

• Identificação do fabricante;

• Nome comercial

• Temperatura máxima de utilização;

• Lote;

• Data de Fabricação;

• Resultado dos ensaios;

• Data do certificado.



Os resultados dos testes relatados nos certificados devem estar conforme as normas de

projeto e ou especificação do material. A seguir, descrevemos as principais propriedades e os

respectivos ensaios.

5.2 Análise Química

A análise química é muito utilizada para a determinação dos principais constituintes

(inclusive impurezas) presente no material, normalmente acredita-se nas informações do

fabricante.

A análise química não é um fator determinante nas principais propriedades do refratário

tais como: densidade, resistência mecânica, erosão e condutividade. Dois materiais que possuem

a mesma composição química podem ter diferentes propriedades, através da alteração de

granulometria , tipo de agregados e aditivos, metodologia de queima (tijolos), tipo de aplicação

(concretos) etc.

Normalmente são determinados os teores dos seguintes elementos químicos: AI203, Si20,

CaO e Fe30.

Os teores de alumina e sílica são importantes para o bom desempenho do material em

função do meio a que estão sujeitas. Quanto maior o teor de Alumina, para as mesmas condições

de granulometria e queima, maior será a massa específica aparente e mais denso será o material.

Por outro lado, a determinação de contaminantes de baixo ponto de fusão tais como, Fe203, CaO

e MgO deve ser realizada, pois esses elementos afetam a refratariedade do material (temperatura

máxima de utilização).

As análises químicas são realizadas por métodos reconhecidos, sendo que o mais utilizado

é o Fotômetro de Chama. A ABNT elaborou as seguintes normas sobre análise química:

• NBR 8002- Materiais refratários de alto teor de sílica- análise química

• NBR 8828- Materiais refratários silício-aluminosos- análise química

• NBR 11302 - Materiais refratários aluminosos - análise química

Os certificados de qualidade dos materiais informam a composição qu1m1ca por lote

produzido. Cada fabricante possui o seu próprio sistema de amostragem, em função do grau de

automação que a fabrica possui.

5.3 Resistência à compressão em temperatura ambiente (RCT A)

Esse ensaio é empregado em todas as fases de fabricação e instalação do concreto,

principalmente no controle de qualidade do produto instalado. Diferentemente de materiais

metálicos, os materiais refratários são normalmente, testados à compressão e não à tração.


~ fundação Brotllolro do .,_. f{PI Tecnologia do Soldogom


Fatores que modificam a ligação entre os agregados, tais como teor de água acima do

especificado, qualidade do cimento, fator de empacotamento da rede cristalina e temperatura de

secagem/queima que o material sofreu , alteram signlflcantemente a RCTA.

A resistência à compressão em temperatura ambiente não fornece informação sobre o

comportamento do material a altas temperaturas , porém, por ser um teste fácil execução é

utilizada como comparativo entre materiais.

O ensaio consiste em aplicar uma carga compressiva em um corpo-de-prova de

dimensões definidas (9" x 4W' x 2W' ou 4 W' x 4 W' x 2 W') após secagem dos mesmos a 11 ooc e a 815°C, durante 1 hora.

A máquina de teste leva o corpo-de-prova (em temperatura ambiente) até a ruptura com

velocidade controlada. Após a determinação da força compressiva máxima, a tensão de

compressão é calculada pela seguinte expressão:

RCTA = FC A

onde: FC = Força máxima atingida pela máquina (Kgf)

A= Área do corpo de prova onde a força foi aplicada (cm2)

RCTA = Resistência à compressão (Kgf/cm2)


~.. Funda~óo IF'OJIIelra de Te<nologla da Soldagem


Figura 11 - Ensaio de resistência à compressão à temperatura ambiente

Conforme mencionado, o fator de empacotamento dos grãos tem forte influência na

resistência mecânica. A tabela a seguir mostra a diferença de resistência entre um concreto denso

(alto fator de empacotamento) e um concreto isolante (baixo fator de empacotamento).

Tabela 5 - Influência da densidade na resistência mecânica em temperatura ambiente.

RESISTÊNCIA RCT A MATERIAL DENSO MATERIAL ISOLANTE

DENSIDADE > 2300Kgf/m3 DENSIDADE< 1300 Kgf/m3

110°C 400 a 500 Kgf/cm2 7 a 55 Kgf/cm2

815°C 350 a 500Kgf/cm2 3 a 30 Kgf/cm2

Existe teste á compressão, utilizando corpos de prova aquecidos durante o ensaio, porém

não são muito utilizados na indústria petroquímica.

19 Curso de Inspetor de Equipame,.,tos

~. Funda1ão Brasileiro de ~ Tecnologia da Soldagem


5.4 Cone pirométrico equivalente

O objetivo desse teste é definir o grau de refratariedade que um determinado material possui.

A refratariedade é definida como a temperatura na qual se inicia a redução de resistência,

devido à formação de fase líquida no material.

O ensaio consiste em moldar um cone do material a ser testado. Esse cone é instalado em

uma mesma base onde estão montados cones padrões de diferentes refratários. Essa base é

submetida a um ciclo térmico pré-estabelecido e o teste é encerrado quando a ponta do cone, que

está sendo testado, a toca a base.

Após o resfriamento, é realizada uma comparação do cone de teste com os cones padrões

e determinado o número cone padrão que apresenta um comportamento que mais se aproxima do

cone testado. Cada cone padrão está relacionado a uma determinada temperatura limite, onde se

inicia a formação da fase líquida.

Figura 12- Cone pirométrico equivalente

A temperatura determinada nesse teste não é a temperatura máxima de utilização, que é informada na folha de dados do fabricante. A temperatura máxima de utilização é calculada

através de um fator de redução da temperatura do cone pirométrico equivalente, conforme critério

do projetista do material.

O controle de quantidade do fabricante utiliza um outro cone padrão de temperatura

equivalente à temperatura máxima de utilização, para acompanhamento do processo fabril do

material.


t1 • funda~áo lra•llelra de .,,.. Tecnologia da Soldagem

5.5 Condutividade Térmica


A condutividade térmica de um material representa a sua capacidade de conduzir um fluxo

de calor, que se forma pela diferença de temperatura entre superfícies quentes e frias. Quanto

menor for à condutividade de térmica, mais isolante é o material.

A presença e dimensão de poros têm forte influência na condutividade térmica dos

materiais. Materiais mais porosos (menor densidade) são materiais que apresentam menor

condutividade térmica.

A utilização de materiais mais ou menos condutores depende da aplicação prevista para o

revestimento. Temos por exemplo os materiais antierosivos, cujo objetivo principal é a proteção

contra erosão. Esses materiais necessitam possuir densidade elevada e, portanto, sua

condutividade térmica também é elevada.

O método denominado Calorímetro é o ensaio mais utilizado para determinação da

condutividade térmica de um material. As normas ASTM C182 e C201 definem os requisitos

básicos para o ensaio. Basicamente o aparelho impõe um fluxo de calor entre uma placa de

carbeto de silício (lado quente) e a placa que contem o calorímetro (lado frio). Durante o teste, as

temperaturas ao longo da espessura do corpo de prova são medidas. A condutividade é

calculada, então, com base nas fórmulas clássicas de transmissão de calor, e após a coleta das

temperaturas durante 2 horas de fluxo constante.

Normalmente, os fabricantes têm conhecimento da relação entre a densidade e

condutividade de cada material fabricado. Por isso, realizam o teste de condutividade somente no

desenvolvimento do produto, realizando os testes de densidade (de mais fácil execução) nas

fases de fabricação.

5.6 Densidade ou massa específica aparente (MEA)

A densidade é uma medida indireta do poder isolante do material e substitui o ensaio de

condutividade térmica em diversas fases mencionadas na Tabela 5. A densidade (em Kg/m3) é

influenciada, principalmente, pelo peso específico dos agregados utilizados e da porosidade

existente do material.

Quanto menor a densidade do material, menor é a sua condutividade térmica conforme

mostrado na Tabela 6 abaixo:



Tabela 6 - Relação entre a Densidade e Condutividade Térmica.

CONDUTIVIDADE TÉRMICA EM KcaVmhoC

,, DENSIDADE (Kg/m3)

MATERIAL DENSO . MATERIAL ISOLANTE \'

2300 s DENS s 2400

1300 s DENS s 1000

1,09 a 400°C

1,07 a 600°C

0,36 a 400°C

0,39 a 600°C

As normas ABNT 6115/96 (Material Conformado) e ABNT 11221/90 (Não Conformado)

definem a metodologia do ensaio, cujo objetivo é determinar a densidade incluindo os poros

abertos e fechados.

O ensaio consiste em aquecer o corpo-de-prova (CP) padrão a 11 0°C± soe por 24 horas,

para remoção completa da água não combinada.

O CP é resfriado medido e pesado em balança de precisão. A densidade é calculada pela

seguinte equação:

M Da=----

CxLxa

onde: Da = densidade da massa aparente (Kg/m3)

M = Massa do corpo-de-prova (Kg)

C, L, a =dimensões do corpo-de-prova (comprimento, largura e espessura) (m3)

O resultado final é a média aritmética de 3 CP's.

5.7 Variação dimensional linear (VDL)

Durante os processos de queima e secagem, todos os materiais refratários sofrem

mudanças dimensionais (dilatação ou retração). Esse fenômeno ocorre somente na primeira

secagem.

Devido ao aparecimento de trincas, devido às tensões decorrentes dessas mudanças

dimensionais, é necessário que os materiais devam apresentar a menor VDL possível.

Quantidade excessiva de trincas (alto VDL) irá influenciar negativamente no desempenho do

revestimento em operação.

O ensaio para determinação do VDL consiste em efetuar medições ao longo do

comprimento do corpo-de-prova antes e após secagem.


· ~ Funda~áo lrosllelro de Tec:nolovkl do Soldagem

Devem ser efetuadas três medições conforme figura a seguir.


~ Fae1 moaor cSo c:oroo•de-provo

--t----------------+---P,.trne.r.- f""\•d1d0

--;---------------4---Sequ"da tnecS1da

----j--------------4-- TertttrO m1d1C~O

Figura 13 - Corpo-de-prova padrão para determinação do VDL

Após término das medições, antes da secagem, aquecer o corpo-de-prova a 11 ooc durante 24 horas (até remoção completa da água), resfriar o CP e efetuar novamente as medições

descritas na Figura 13. Calcular o valor da VDL, conforme a seguinte expressão:

L -L VDL = I o X 100

Lo

onde: VDL = variação dimensional em % a 11 0°C.

Lo = média aritmética das medidas efetuadas, antes do aquecimento.

L1 = média aritmética das medidas efetuadas, antes do aquecimento.

5.8 Resistência à erosão e abrasão

Para materiais sujeitos ao processo erosivo em operação, além dos ensaios descritos

anteriormente, é realizado o ensaio de perda por erosão.

Esse ensaio tem por objetivo determinar a resistência do material, quando sujeito a um

bombardeio de um material abrasivo específico. O ensaio determina a quantidade de material

(em cm3) que é perdido durante este bombardeio.

Para tal, um abrasivo de Carbeto de Silício é bombardeado sobre a superfície do corpo-de

prova, com um ângulo de incidência de 90° e verificado o volume que foi retirado do corpo-de

prova.

Esse ensaio não traduz, exatamente, a realidade do processo erosivo que ocorre no

equipamento em operação, pois nessas condições o revestimento está sujeito á altas

temperaturas, além do fato de que, o abrasivo operacional não possui as mesmas composições

químicas do Carbeto de Silício e ângulo de incidência é menor que o do teste. Porém, é um

ensaio util izado como comparativo de diversos materiais.

23 Cur5o de Inspetor de Equipamentos

.r ~ Fundaç6o lrasUolra do ~ rfJ Tocnalo~lo do Solda~om


Figura 14- Desenho Esquemático da Máquina de Erosão

A norma ABNT 13185/94 e ASTM C704 definem todas as condições de testes, devendo,

portanto tomar cuidado com os seguintes aspectos:

• Dimensões do ejetor e tubo de vidro;

• Distância do tubo de vidro ao corpo de prova;

• Pressão do ar comprimido do ejetor;

• Pressão da câmara (vacuômetro)

• Vazão do material abrasivo;

• Desgaste do tubo de vidro após teste;

• Aferição do aparelho com corpo-de-prova padrão de vidro soda-cal.

Antes de iniciar o ensaio, o corpo-de-prova deve ser retificado e seco a 11 ooc até obter

massa constante (retirada total da água- em torno de 24 horas).

Calcular a massa específica aparente pela relação da massa do CP com volume, conforme

item 5.6 acima.

Após o ensaio pesar novamente o corpo de prova e calcular a perda por erosão, conforme

a seguinte expressão:

V M, -M 2 /j. = _.:....___.;:_

MEA

onde: M, =Massa em g do corpo-de-prova antes do ensaio

M2 = Massa em g do corpo-de-prova após ensaio


'" funda(jdo lrasllelra de TKnoJoglo 6a Soldagem


MEA = Massa Específica Aparente calculada antes do ensaio g/cm3

11 V = Perda por erosão em cm3

Materiais de elevada densidade apresentam perda por erosão em torno de 5 cm 3 • Já

materiais com médias densidades apresentam valores em torno de 20 cm 3.

5.9 Relação entre ensaios e fases de fabricação e aplicação

Os ensaios acima descritos são realizados em diversas fases, desde o desenvolvimento do

produto até a aplicação final do revestimento no equipamento. A Tabela 7 abaixo informa as fases

e os respectivos executados.

Tabela 7- Ensaios realizados durante as fases de fabricação e inspeção.

Ensaio

Análise química

RCTA

Cone

pirométrico

equivalente

MEA

Condutividade

térmica

VDL

Perda por erosão (c)

Porosidade 1•1 ..

Concreto e tiJOlo (bl Concreto

Desenvolvimento do produto <•l

X

X

X

X

X

--X

X

X

(c) Somente para materiais anticorrosivos.

6. Concretos refratários

CQde fabricação <•l

X

X

X

X

X

X

Inspeção de Qualificação CQda

recebimento do aplicação

do material procedimento no campo (b) aplicações (bl

(b)

X X X

X X X

--X X X

X X X

-- --

A instalação de um revestimento refratário poderá ser realizada de duas maneiras:

assentamento de tijolos refratários com argamassa ou aplicação de concretos já previamente

preparados.

A aplicação de concretos tem sido mais largamente utilizada na indústria petroquímica,

devido aos seguintes aspectos:


~ Fundação llrasllolra do , rfl' Tocnologla da Soldagom


• Concretos não necessitam de estoques excessivos de materiais;

• Normalmente concretos dispensam juntas de dilatação com materiais especiais ,

reduzindo custos e tempo de instalação;

• Concretos possibilitam maior estabilidade do revestimento devido ao melhor desempenho

da ancoragem à parede metál ica;

• Facilidade de instalação e manutenção, principalmente de regiões com geometria complexa;

• Redução de custo na etapa de projeto.

Todos os concretos existentes no mercado já vêm prontos, necessitando apenas da adição

da água para sua aplicação. Existem diversos fatores que afetam a qualidade da aplicação, sendo

por isso importante que sejam seguidas as recomendações dos fabricantes, definidas em

documentos emitidos pelos mesmos.

6.1 Normalização

A principal norma que define a normalização de materiais no Brasil é a ASTM C 401. Além

dessa, existe, também, a norma Petrobras N-1728 que definem outras classes de materiais,

conforme descrito abaixo.

A duas normas apresenta em comum a divisão de classes por tipo de material, conforme

classificação quanto à densidade (densos ou isolantes).

6.1.1 A norma ASTM C 401 divide as classes conforme abaixo:

> Densos (alumina- Sílica Castable Refractories)

. Propriedades <"> · A B c o E F · G :

Temperatura ("C)(*) ; 1095 1260 1370 1480 1595 1705 1760 '

!') VDL não pode ser maior que 1,5% quando seco durante 5h na temperatura definida acima.



}> Isolantes (lnsulating Castables Refractories)

Propriedades n N o p a R s T u v Temperatura (0 C) ri 925 1040 1150 1260 1370 1430 1595 1650 1760

MEA a 110°C Kg/m3 880 1040 1200 1440 1520 1520 1600 1680 1680

c·> VDL não pode ser maior que 1,5% quando seco durante 5h na temperatura definida acima.

6.1.2 A norma Petrobrás N-1728 divide as classes conforme abaixo:

> Densos

Propriedades (tJ Antierosivos Regular

A I3J 8 c A B

Temperatura Máxima oc 1650 1650 1400 1600 1400

Massa específica aparente (kglm3) 2:2600 ~2600 S2400 >2300 S2300

Perda por erosão (2J (cm3) 8 12 20 -

Condutividade térmica a 400°C (KcaVmh°C) - - 1,09 -

Notas:

(1) A norma especifica outras características, tais como: Análise química, resistência mecânica e VDL.

(2) Perda por erosão aplicável somente para os antierosivos

(3) O material antierosivo A deve ser pega química.

> Isolantes

Isolantes Propriedades Semi-isolante

A B c

--

Temperatura máxima ec) 1300 1100 1100 800

Notas:

Massa específica aparente kglm3 S1700 S1300 S1000 S750

Condutividade térmica a 400°C (KcaVmh°C) 0,41 0,36 0,25 0,17

{1) A norma especifica outras características, tais como: Análise química, resistência mecânica e VDL. (2) Perda por erosão aplicável somente para os antierosivos

{3) O material antierosivo A deve ser pega química.


I


6.2 Ancoragens

Os dispositivos de ancoragem possuem a função de sustentar o revestimento a ser

instalado no equipamento. Existem diversos tipos de dispositivos (grampos) que são selecionados

conforme critérios de projeto.

Como referência, a Tabela 8 mostra os principais tipos de ancoragens e seus respectivos

revestimentos.

Tabela 8- Dispositivo de ancoragem por tipo de revestimento.

.. REVESTIMENTO DISPOSITIVO RECOMENDADO FIGURA (S) ··' \

Concreto isolante ou denso- alta Grampo V, Y ou Tridente. 14,15 e 16

espessura

Concreto antierosivo - baixa Malha hexagonal, malha articulada, 17, 18, 19 e 20

espessura (t s 25,0 mm) grampo coroa ou grampo S.

Revestimento sujeito à temperatura

de operação 350°C Fire Profing Grampo G com tela 21

Figura 15 - Exemplo de Ancoragem


Fundoc;ôo Brasileira de Tecnologlo da Soldagem

li'IBARAA E REOO'lDA.

S!l :l•'"'ti

83 :1•16""

75 l olfl"

90 1•4'

•oo 114'

·u ,, .. ·:;s 114'

• r,o , ... >150 5'1&'

A. B

D 2!>

H 12

60 le

110 4!1

llli ~

r~ SI

&J 6!1

100 ,~

2« 112E

c

·~ ID

16

;ro

;ro

;ro

]0

;ro

20

1 I a. I

Figura 16 - Grampo V - Tipo 111



~ funda~ão Brasllolra do ; '· '!f/ Te<nologla da Soldagom

e. ' 2C

ROOCA 'li:~<~·

o:><r

SE • ~ECo\ F~ P<)UoO•. EST-" Dt\fi:~SÁO CCVE TCR O

OtJ.Mf"RO PRI"I"IlVO l)jt, 1'\'0~.

Figura 17- Grampo Y

DETALHE DOS FUROS

30


-~~~~· _r:-J_

...----

Figura 17 - Grampo Tridente

DETALHE DA LINGÜETA

Curso de Inspetor de Equipamentos

0.15 I

GAMAxJMA AvMITE-5E F~~ REGIOES

DE 0.5 AS TIRAS DE CONTATO O

·oi 18 - Malha Hexagonal tlp Figura

31 d " Inspetor de Eq Curso c: uipamentos


AOM ITEM-SE FUROS SEM LINGÜETAS SE ESPECiriCADO

Figura 19- Malha Articulada



f

O.S r\llt()S DCT UAOOS O~ 1 20"

r-----

!i I I 1-----

DlmCIUCXI em~ Tol~ Cic:nl; * S%. .\•lhuU

Figura 20 - Grampo Coroa

38

57

C>



-H-~-

18

fundoç6o Brasileiro de Tecnologia da Soldog•m

15 118"11

30

E

2


E= Espessura total do revestimento.

Dimensões em milímetros (exceto quando indicado).

Tolerância geral: ± 5%

Figura 22- Grampo G com Tela

Os materiais dos grampos devem ser selecionados, considerando a agressividade do meio

e a temperatura do produto.


Fund~6o lraallelra de Tecnologia ela Soldogom


Tabela 9 - Material da ancoragem em função das condições operacionais do equipamento

API STD 560

MATERIAL DA ANCORAGEM

Aço carbono

Aço inox Tp 304

Aço inox Tp 316

Aço inox Tp 309

Aço inox Tp 31 O

lnconel600

6.2.1 Tipos de grampos

a) Grampos V ou Tridente

TEMPERATURA MÁXIMA

427°C

760°C

760°C

815°C

92r

1093°C

O grampo V é mais utilizado em revestimentos de alta espessura (camada única),

conforme dimensões e formato indicados nas Figuras 16 e 17.

O formato do grampo é definido para evitar o desprendimento do revestimento e

propagação de trincas. Detalhes como: altura diferenciada do grampo, dobramento das pontas,

revestimento das pontas com fita crepe para criar folga entre o revestimento e o grampo e

posicionamento alternado são importantes para o bom desempenho do revestimento em

operação. Todos os cuidados com os dispositivos devem ser tomados, pois falhas podem surgir

decorrente de dimensionamento e posicionamento incorreto do dispositivo, reduzindo o tempo de

vida útil do revestimento.



A figura 23 abaixo recomenda o posicionamento e distanciamento dos Grampos V em um

equipamento.

.. . . ~ -.. -... /\

~ I I~

3 J l ~ -

~

~ .. ( ~

...._A-•••,_ .. . ·--........... . ,.-.......-- ... . Figura 23- Posicionamento dos Grampos de Ancoragem

O grampo Tridente é uma variação do grampo V. A sua altura deve ser a mesma que a

espessura do revestimento. Essa característica possui a vantagem de obter um melhor

ancoramento do revestimento, porém, devido à transmissão de calor por condução do próprio

grampo, pois o mesmo fica exposto ao calor, à temperatura do casco do equipamento pode ser

mais elevada.


..... 1,,..,........._.- fundação lratllelro de Tecnologia do Soldav•m


b) Grampo Y

É utilizado em dupla camada. A perna principal é soldada ao equipamento antes da

instalação da 1 a camada do revestimento. Após a instalação da 1 a camada do revestimento, o

grampo V é roscado a perna para a ancoragem da camada externa, conforme Figura 24.

Figura 24- Grampo V com perna roscada

c) Malha hexagonal e malha articulada

Esse tipo de ancoragem é utilizado para revestimentos antierosivos com baixa espessura

(parede quente) .

É fabricada em dois modelos e com altura correspondente ao revestimento à ser instalado

posteriormente (25,0 ou 19,0 mm).

A malha é constituída de tiras com rasgos laterais para permitir a correta ligação entre os

hexagonais. Um modelo possui tiras com alturas diferentes, com o objetivo de possibilitar ligação

entre os hexagonais pela região inferior da malha. O outro modelo possui pernas iguais, com o

principal objetivo de permitir a soldagem de todas as tiras e hexágonos ao equipamento, nas

regiões de emendas das tiras conforme Figura 25.

37 Curso de Inspetor de Equiparr.•mtos


Figura 25 - Detalhe de soldagem de hexagonos de pernas iguais

Para a instalação no equipamento, a malha hexagonal necessita ser calandrada, pois é

fornecida em painéis de 2m X 1m. Devido a essa dificuldade, foi desenvolvida a malha articulada,

conforme mostrado na Figura 25. A articulação é obtida através de uma barra redonda instalada

entre as tiras. Essa malha articulada tem apresentado bom desempenho em diâmetros iguais ou

maiores que 4 polegadas.


fund~ão lnullelr-o d• Tec.nologkl da Soldagem

d) Grampo S ou Coroa


É utilizado também em revestimento antierosivos de baixa espessura. Normalmente, são

instalados em regiões de difícil geometria ou regiões de transição entre revestimento de alta

espessura para de baixa espessura, regiões essas de difícil instalação da malha. O Grampo

Coroa é alternativo ao Grampo S da Figura 26 abaixo e tem mostrado melhor desempenho em

regiões sujeitas os esforços por ação do coque.

Figura 26 - Soldagem do grampo S

e) Soldagem dos grampos de ancoragem

A soldagem dos grampos, normalmente é realizada pelo processo de eletrodo revestido,

com material compatível com o grampo e o costado do equipamento.

O nfvel de qualidade da soldagem é importante para o bom desempenho do

revestimento. Normalmente recomenda-se que a mesma tenha inspeção visual , líquido

penetrante, dobramento e martelamento, conforme plano de amostragem previamente definido. A

soldagem deve ser realizada com procedimento e soldador qualificado, conforme a norma de

projeto (por exemplo, ASME IX).

Como alternativa ao eletrodo revestido, existe o processo por "STUD WELD". Esse

processo é semi-automático e de alta produtividade. Utiliza-se um grampo previamente preparado

com um fundente, que se funde com a abertura de arco produzida por uma pistola de aplicação

específica e de um retificador apropriado.



Figura 26 - Processo de soldagem por Stud Weld

Esse processo não é muito utilizado na indústria petroquímica, porém por ser um processo

de alta produtividade, é importante que sejam efetuados esforços para a sua maior utilização.

Entretanto, deve-se tomar os seguintes cuidados:

• Utilizar, somente, procedimentos e operadores qualificados;

• Cuidados como nível de qualidade na fabricação dos grampos;

• Máquina de solda em boas condições de funcionamento;

• Utilizar inspetores de solda experientes nesse processo;

• Definir critérios de aceitação compatíveis com o processo.

6.3 Agulhas Metálicas

As agulhas metálicas são introduzidas na massa do concreto, antes de sua aplicação, com

o objetivo de melhorar a resistência do revestimento na propagação de trincas, queda de material

e resistência do impacto.

As agulhas são fabricadas com material aço inoxidável austenítico (AISI- 304), possuindo

uma seção em meia cana de diâmetro em torno de 0,5mm e comprimento variando de

20 a 30 mm.


FundOCjôo lra•ll•lr"Q d• Tecnologia do Soldogem

D = ~0,84 :r t :r t

Onde: c s espessura di s,cçio reta da agulha, em ~ t ~ largura da seçio reta da agulha., em mm.

• Scçio rm da &iUlha

Refra tários e Isolantes

Figura 27- Detalhe típico das agulhas metálicas

Normalmente são aplicadas na proporção de 2 e 4% em peso do material refratário,

durante o processo de mistura. Todos os métodos de aplicação podem ser realizados com

material agulhado.

Existem dois processos de fabricação de agulhas. Um é por fundição "Melt Extraeted" e o

outro por estirado a frio sob a forma de arame.

Devido à dificuldade de utilizar estirada a frio, pois no processo de projeção pneumática

tendem a entupir as mangueiras, as agulhas utilizadas em concretos são fabricadas por "Melt

Extraeted".

Em regiões sujeitas aos danos por coque, tem-se evitado a utilização de agulhas devido à possibilidade de serem catalisadoras da reação de coqueamento.

6.4 Instalação de concretos refratários

O nível de qualidade da instalação depende da correta execução de diversas etapas

interligadas entre si, que estão descritas abaixo:

Etapas da aplicação do concreto

• Especificação do revestimento;

• Especificação de compra;



• Fabricação do concreto;

• Testes de recebimento;

• Armazenamento do material;

• Planejamento do serviço no campo;

• Qualificação do procedimento de aplicação e dos aplicadores;

• Acompanhamento da aplicação:

- Homogeneização, dosagem e mistura;

- Aplicação;

- Cura;

- Secagem;

• Inspeção final ;

• Testes do material como aplicado.

Para que a aplicação tenha sucesso é importante, principalmente, que o trabalho de

planejamento e preparação para o serviço seja executado com antecedência, independente da

quantidade de material a aplicar.

6.4.1 Homogeneização, dosagem e mistura.

A Homogeneização ou pré-mistura é a primeira fase da aplicação do concreto. As

características finais do revestimento dependem da distribuição granulométrica dos agregados de

diversos tamanhos e a correta mistura com o cimento de Aluminato de Cálcio. A pré-mistura visa

homogeneizar a massa seca, pois durante o transporte e manuseio dos sacos, podem ocorrer

segregações de grãos grossos e finos.

Para concretos agulhados, a adição de agulhas deve ser realizada na fase de pré-mistura

com misturador em operação. Para tal, é necessária a utilização de uma peneira para que ocorra

a distribuição das fibras de maneira uniforme.

Existem diversos tipos de misturadores, sendo que os mais comuns são os tipos:

planetário, tambor rotativo de eixo vertical e pás rotativas de eixo horizontal. Para concretos de

pega química (antierosivos), recomenda-se misturador tipo planetário, já para concretos isolantes,

recomenda-se tambor rotativo.


.,.. Fundação lraJIIelra de __ ,.._....,~ Tecnologia da Soldagem


Figura 28- Tipos de Misturadores

A próxima etapa é adição de água na massa seca durante a mistura. A água tem a função

de proporcionar as ligações hidráulicas e dar condições de trababilidade do concreto.

Normalmente o fabricante informa uma faixa de água recomendada para cada tipo de

material. Excesso de água provoca aumento na porosidade e redução de propriedades

mecânicas.

A quantidade de água, que vamos utilizar durante a mistura é determinada na fase de

qualificação do procedimento de aplicação e depende de diversos fatores, dentre eles das

condições ambientais durante o trabalho.

Para checar se essa dosagem está correta utiliza-se o teste de bola, definido pela norma

ASTM C860. Esse teste consiste em fazer uma pelota do material com as mãos. Sobre a

superfície da bola deve ficar visível uma fina película de umidade. Atire a bola para cima, a cerca


~ fundoçóo a,osllolra do _ _ , Tocnologlo da Soldogom


30 em e torne a apanhá-la. Se a bola deformar a ponto de escoar por entre os dedos é porque

está muito úmida e a quantidade de água deve ser reduzida. Se a bola quebrar, a quantidade de água é insuficiente. Esse teste é de fácil execução e pode ser utilizado tanto na qualificação

quanto durante a aplicação.

Figura 29 -Teste para avaliação da dosagem de água

A água utilizada deve ser de quantidade potável, isenta de sulfatos e com quantidade de

cloretos máxima de 50 ppm. A temperatura da água deve estar no máximo de 24°C.

Durante a aplicação do concreto, utiliza-se um balde calibrado na dosagem definida na

qualificação do procedimento.

A temperatura da mistura deve estar entre 19°C a 24°C, durante a aplicação, podendo-se

variar a temperatura da água ou concreto para atingir essa faixa.



Figura 30- Balde calibrado para a correta dosagem de água e resfriamento da água

Além da quantidade e temperatura de água, outro ponto de controle é o tempo de mistura.

Esse tempo situa-se entre 2 a 3 minutos para misturadores mecânicos. Tempo excessivo provoca

quebra de agregados (perda de propriedades mecânicas) ou segregação de grãos grossos e

agulhas. Nas recomendações de aplicação dos fabricantes deve constar essa informação.

A norma Petrobras N-1617 (aplicação de concretos) possui alguns requisitos e práticas

recomendadas, que informamos a seguir:

• Misturar somente uma única referência comercial. Não misturar concretos de diferentes

fabricantes;

• O aplicador deve possuir misturadores em quantidade e capacidades suficientes para a

aplicação contínua do concreto;

• Os misturadores devem ser lavados periodicamente, de modo a evitar aderência de

material;

• Além de água e agulha, não deve misturar qualquer outro material, pois o concreto já

vem pronto de fabrica;

• Nunca tente recuperar a trababilidade da mistura já com o início de pega iniciado

(endurecimento), adicionado mais água. Essa adição inadequada, com o objetivo de

amolecê-lo novamente, reduz completamente a sua resistência mecânica.


~ fundaçóo lnullolra do ~ , Tecnologia da Soldagom


7.4.2 Métodos de aplicação

Os principais métodos de aplicação:

Derramamento (Casting)

• Compactação manual

• Vibração interna

• Vibração externa

• Fluência livre

Socagem

• Socagem manual

• Socagem pneumático

Projeção pneumática (Gunninq)

• A seco

• A úmido (Wetgning)

A Tabela 1 O informa a relação dos equipamentos utilizados na aplicação.

Tabela 10- Tipos de equipamentos e referência comercial

. ~ ~) f.J . I ' ~-~:: ,.. . .. . .. . ' · .. •:: /~' ;: ·. Marca de ' j .. .. ·~

" 'i 1 Descrição < !'; ~ 4' ;:, ~ .. -;. ·- .: .. ·~ ·,

• ( I •: '.).. .. '\ : .._,J '\ ,; .. ·~ :~. ~ t" p.lt Y. l ·~I ~ ~ ~ \-: referênêia ~- : ..-; ·- ' ' ' ~ .. :;. •.

Máquina de projeção pneumática com câmara dupla, capacidade de 1 ,5m3/hora. Allentown

Misturador de cargas (horizontal), capacidade 150 litros ou 300 litros. Simpson, Fotefit

Misturador planetário cuba com capacidade de 60 litros Amádio

Vibrador de imersão freqüência 17000 com diâmetros 25 e 36 mm Enaplic

Vibrador pneumático e suporte para vibração externa freqüência 17000 cpm Enaplic

Acelerômetros e instrução de controle/osciloscópio etc. Kyowa

Balança comercial capacidade 50 kg Cortbal

Marletes pneumáticos tipo rompedor, leve/médio/pesado. Brobrás

Serra circular com zinco diamantado -

Bomba de água pneumática capacidade 25 1/min pressão mínima 15 Kgf/cm2 -

Peneiras malha com 8 mm -

Balde granulado -Equipamentos diversos (baldes, caixa de isopor, engates rápidos , instrumentos -

nível e prumo, etc.).

46 Curso de Inspetor de Equipam_entos


a) Derramamento

É o método mais utilizado na instalação do concreto. Existem diversas alternativas para a

aplicação por derramamento, sendo que, a principal diferença entre elas é o grau de compactação

do concreto aplicado.

Todo o processo por derramamento utiliza formas de madeira ou metálicas. Após a mistura

e dosagem de água, o material é vertido entre equipamento e as fôrmas.

Figura 31 - Forma metálica, entelamento e espaçadores para concretagem de tubos

Somente após o término da cura, é permitida a remoção das fôrmas, com o objetivo de

conter o material até o término da pega.


CHAPA DE BASE


Figura 32 - Detalhe geral da instalação de fôrmas

As fôrmas devem atender aos seguintes requisitos:

• No caso de fôrmas de madeira, serem impermeabilizadas com óleo ou agente

desmoldante compatível com o concreto, impede assim a absorção da água de

hidratação pela madeira;

• Possuir selagem de juntas, para não permitir vazamento de material;

• Garantir uniformidade da espessura do revestimento;

• Permitir o perfeito enchimento do espaço vazio entre as fôrmas e o equipamento;

• Ser de fácil instalação e desmontagem.

O material é vazado para o interior das fôrmas, através de baldes, tubos ou mangotes,

sempre a favor da gravidade. Existem materiais que podem ser bombeados através de bombas

específicas para concretos refratários.

A altura em que o material é despejado (altura do lance) não deve ser excessiva, pois pode

causar segregação de material ou preenchimento incorreto junto a grampos de ancoragem.

Normalmente utiliza-se altura de 1,5 m, porém existem aplicações com resultados satisfatórios,

utilizando alturas de até 6,0 m.

Durante a aplicação, deve-se tomar cuidado com o tempo de aplicação em relação ao

tempo de início de pega. Se o aplicador instalar o misturador muito distante do equipamento à



concretar, o tempo de transporte e vertimento de um lance podem ser maior que o tempo de infcio

de pega do lance instalado, provocando o aparecimento de juntas frias.

Em peças de grandes dimensões, que demoram mais de um dia para a concretagem,

interrupção do serviço se faz necessária. Nessa situação devemos tomar os seguintes cuidados,

antes de reiniciar o serviço:

• Corte do material em chanfro de 60° a 90°, em relação ao eixo horizontal;

• Tornar a superfície rugosa;

• Umedecer o chanfro antes de reiniciar a concretagem.

As juntas frias devem ser minimizadas, pois reduzem a vida útil do revestimento pela

penetração de gás ou coque petroquímico.

Se a superfície do concreto, após a remoção das fôrmas, mostra-se demasiadamente lisa,

devido a nata do cimento formado junto à parede da fôrma, deve-se torná-la rugosa por meio de

escovamento ou jateamento antes de iniciar a secagem, visando facilitar a remoção da água.

A diferença entre os diversos métodos de derramamento está relacionada com o grau de

compactação do material que o respectivo método alcança.

Quanto mais compactado estiver o material, maior é a resistência mecânica, condutividade

térmica e densidade do mesmo. A escolha dos métodos de compactação depende dos objetivos

que o material aplicado deve atender em operação. Como referências existem os seguintes

métodos de compactação em relação ao tipo de material, na Tabela 11 a seguir:

Tabela 11 - Métodos de comparação por tipo de material

TIPO MÉTODO DE COMPACTAÇÃO

Baixa densidade (Isolante) Compactação manual

Média densidade (densos) Vibração Interna (vibradores de Imersão)

Alta densidade (antierosivos) Vibração externa/fluência livre


~ funda~6o lraollolro do _ tJf' le<nologla da Soldagom


Figura 33- Vibradores externos de parede e agulha

Observa-se pela tabela acima, de que, quanto mais denso for o material maior é a

necessidade de uma melhor compactação e mais rigoroso e trabalhoso deve ser o método de

aplicação.

Essa melhor compactação é alcançada com a utilização de vibração. A vibração reduz o

atrito entre os agregados, diminuindo os espaços vazios entre os mesmos e aumentando o fator

de empacotamento. Quanto maior o fator de empacotamento, maior são os valores das

propriedades físicas do material.

Cada grão possui sua própria freqüência de vibração, sendo que baixas freqüências {1550

ciclos por minuto) movimentam agregados grandes e altas freqüências {1200 a 20000 ciclos por

minuto) movimentam grãos menores.

b) Derramamento por compactação manual

Esse método não utiliza vibradores e a compactação é efetuada manualmente. A

compactação deve ser realizada em camadas sucessivas de modo que o concreto se acomode

totalmente, sem deixar vazios, principalmente em locais com cantos vivos e junto a dispositivos de

ancoragens.

c) Derramamento com vibradores internos

Os vibradores internos penetram na massa de concreto a adensar, transmitindo

diretamente os impulsos. Podem ser deslocados com facilidade, de maneira, a distribuir

uniformemente a vibração por toda a massa.



Os vibradores são inseridos na massa (ponta vibrante) , em posição vertical até a

profundidade suficiente para a vibração de toda a camada, por um período de cerca de

30 segundos a 1 minuto no máximo, tempo esse suficiente para a expulsão do ar contido na

massa.

O inteNalo entre os pontos de inserção depende do raio de ação do vibrador, não sendo

recomendado distância superior a 60 em.

O término da vibração é verificado quando não se obseNa mais o desprendimento de

bolhas de ar. A massa acalma e ocorre o aparecimento de fina camada de argamassa na

superfície.

Vibrações em excesso provocam segregação de grãos grossos no fundo da forma,

provocando heterogeneidade de propriedades na massa refratária.

d) Derramamento com vibradores externos

Esse método possibilita uma maior compactação devido a instalação de vibradores na

parede do equipamento, ao longo de toda a superfície à concretar. Para tal, são soldados

suportes especificamente projetados para suportar a vibração provocada pelos vibradores.

Figura 34 - Instalação de vibradores externos

As fôrmas devem ser reforçadas (com espessuras em torno de 6,4 mm), normalmente

metálicas (aço carbono) com rigidez suficiente para não deformar-se durante o processo de vibração.


~ ~~ Fundaç6o Brasllolra do J!l' Tecnologia do Soldogom


Figura 35 - Detalhe geral da montagem de formas e

posicionamento dos vibradores

Para que o nível de vibração seja adequado, é necessária a determinação das seguintes

variáveis, durante o processo de qualificação do procedimento.

• Freqüência de vibração

• Amplitude de deslocamento

• Tempo mfnimo e máximo de vibração

• Aceleração das partículas durante a vibração

• Altura máxima de cada camada

Normalmente utiliza-se vibradores com alta freqüência (15.000 a 17.000 vibrações por

minuto) e baixa amplitude, com tempo máximo de 1 minuto, visando reduzir a possibilidade de

ocorrer segregação do material e trincamento de soldas.

A aceleração transmitida às partículas durante o processo de vibração é proporcional ao

produto do quadrado da freqüência para amplitude de deslocamento. Considerando que não é possível variar a freqüência do vibrador sem alterar a amplitude, apenas a aceleração transmitida

à peça durante o processo de vibração é controlada. Para tal é necessário instalar medidores de

aceleração em regiões intermediárias entre os vibradores, sendo que o valor de referência é 30 x


.. ~ fundoc;ào lrosllelra de Tecnologia da Soldagem


g (onde g é aceleração da gravidade) . As posições "A" e "8" da Figura 35 mostram o

posicionamento dos acelerômetros.

Esse valor varia com o andamento da concretagem e o início do endurecimento do

concreto. A experiência do aplicador é importante para determinar se a vibração está correta ou

não, a partir do acompanhamento visual da superfície do concreto.

Tanto o tempo de vibração quanto a altura do vertimento deve ser determinada durante a

qualificação do procedimento.

Esse processo apresenta as seguintes vantagens:

• Proporciona um grau de compactação superior aos demais métodos;

• Não introduzem descontinuidades no revestimento, se corretamente aplicado;

• Requerem quantidade mínima de água;

• Proporciona melhores propriedades mecânicas devido ao alto fator de empacotamento;

• Alta produção;

• Apresenta boa resistência à falhas típicas da indústria petroquímica (ataque pelo coque,

trincamento, etc).

Esse processo, porém apresenta como desvantagens:

• Excessivo barulho (acima de 125 decibéis);

• É necessária uma estrutura auxiliar grande, composta de:

- Compressores de ar para vibradores

- Acelerômetros e equipamentos eletrônicos para acompanhamento da vibração

- Misturadores de carga suficientes

- Vibradores reservas

- Maior quantidade de pessoal que o utilizado normalmente

• Difícil remoção e reparo em manutenção

e) Derramamento por fluência livre

Em função dessas desvantagens, foi desenvolvido recentemente o material de fluência

livre (self flow).

53 Curso de Inspetor de Eq•Jipamentos


Esse material foi especificamente desenvolvido para proporcionar o grau de compactação

compatível com os concretos vibrados, sem a necessidade de instalação de vibradores, e possui

as seguintes vantagens:

• Propriedades semelhantes ao concreto vibrado;

• Baixo teor de H20;

• Tempo de trababilidade longo;

• Capacidade de alto nivelamento;

• Bom acabamento superficial ;

• Não possui elevado ruído, como o encontrado no concreto vibrado;

• Reduz equipamento e mão de obra;

• Não exige misturadores especiais.

Como esse material é de fácil aplicação, existe a tendência no futuro a partir da

consolidação de experiências de substituição de materiais vibradores pelo de fluência livre.

f) Projeção pneumática (gunning)

Esse processo é muito utilizado, devido principalmente pela sua facilidade de aplicação e

pela não necessidade da utilização de formas.

O material é pré-misturado em um misturador comum e transportado para uma máquina especial para projeção.

Essa máquina possibilita o arraste do material pré-misturado por ação do ar comprimido

através de uma mangueira. Na ponta da mangueira existe um bocal com dispositivo para adição

de água na mistura, dispositivo esse controlado pelo operador. O material, então, é arremessado

à superfície pela pressão do ar, após ser umedecido na proporção correta.

Esse processo depende em muito da experiência do aplicador no controle da adição de

água. Excesso de água provoca a não aderência do material no costado, enquanto que pouca

água provoca superfícies rugosas. O processo de qualificação do aplicador é de suma importância

para esse método de aplicação.

Esse processo possui boa produtividade, principalmente pelo fato de que não é necessário

montar e desmontar formas.

A principal desvantagem, porém e a perda por rebote. Partículas grossas do concreto

tendem a não aderir à superfície, provocando perdas de material na ordem de 15 a 25%.



Rebote aderido à massa refratária reduz as propriedades do material. Por esse motivo,

método de projeção não é recomendado na posição plana. Deve-se tomar cuidados visando

impedir que o rebote atinja regiões recém refratadas.

Existem vários tipos de máquinas de projeção, porém, a mais utilizcda é a máquina

ALLENTOWN.

Figura 36 -Máquina de projeção

Figura 37 -Máquina Allentowm



Abaixo, o funcionamento desta máquina é descrito de forma resumida:

• Carregar uma mistura de concreto pré-misturado na parte superior da máquina

• Fechar a válvula superior e transferir o material para camada inferior.

• Alimentação de ar junto a roda alimentadora e expulsão do material através da

mangueira até o bocal.

• Enquanto o material na câmara inferior está sendo transferido para a mangueira, nova carga de concreto deve ser colocada na câmara superior.

• Adição de água no bocal e aplicação do material na pega.

O volume de material lançado é governado pela pressão de ar e pela velocidade do motor

que aciona a roda dentada, devendo atender as necessidades do operador.

No bocal, a água é adicionada ao concreto através de um anel nebulizador, na proporção

adequada e controlada pelo operador.

O operador irá construindo a camada projetada em movimentos circulares e contínuos. O

bocal deve estar a 90° da superfície refratada e o trabalho se desenvolve de baixo para cima.

Deve-se tomar o cuidado de evitar a aderência de rebotes no revestimento e o aparecimento de

laminações. Nos casos onde não for possível a incidência do jato perpendicularmente à superfície,

admite-se uma inclinação de 30°.

Antes da aplicação, deverão ser colocadas guias de madeira que servirão para orientar a

espessura do refratário a ser aplicado. Essa madeira deve ser retirada, antes da aplicação do

lance seguinte.

Normalmente, deve-se aplicar material em excesso e retira-lo após completar o lance com

um sarrafo, visando garantir a espessura do revestimento especificada pelo projeto. Nunca deve

-ser projetada uma camada complementar para completar a espessura, após o início da pega.

A altura máxima de cada lance deve ser determinada em painel de teste, com base no

tempo de refratamento do painel e tempo de início de pega. Essa altura pode ser calculada

conforme a seguinte equação:

HL= Ap x Tp PxT

onde: HL =Altura máxima do lance

Ap = Área do painel de testes

Tp =Tempo de início de pega do painel

P = Perímetro a ser refratado


Furtdaç6o lrotllelra de Tec:no&ogka da Soldogem

T =Tempo desprendido no refratamento do painel

g) Projeção a úmido (Wet Gunning)


A projeção a úmido é um método de projeção pneumática em que o material é projetado já

umedecido pela mangueira. Na ponta do bocal é introduzido um aditivo especial que altera as

características do material, proporcionando baixa fluidez e alta viscosidade, características essas

que são necessárias para a projeção. Para esse processo é necessário os seguintes

equipamentos:

• Misturador de grande porte

• Bomba específica para o concreto

• Bomba do Aditivo

• Compressor de ar

• Bocal específico para a projeção a úmido

Figura 38- Projeção a úmido contra encosta

A qualidade do revestimento nesse processo depende da quantidade e características do

aditivo, onde, pouco aditivo provoca a não aderência do concreto à superfície à concretar.


~ funda~ão Brasileira do ~ tJf Tecnologia da Soldagom


Esse processo possui as seguintes vantagens em relação ao processo de "Gunning" convencional:

• Baixo índice de rebate (menor que 1 O%)

• Sem poeira

• Alta produtividade, de 4 a 7 toneladas/hora

• Características físicas semelhantes ao processo convencional

Apresenta, porém, as seguintes desvantagens:

• Necessidade de contínua comunicação entre o aplicador e o operador da bomba do

ativa dor;

• Custo elevado de mobilização (não viável para aplicações de pequena monta);

• Maior dificuldade de aplicação em locais confinados;

• Bocal mais pesado e mais difícil de manusear que o bocal de projeção a seco.

Esse processo foi recentemente desenvolvido e os refinadores, tanto no Brasil quanto no

exterior, ainda não tem experiências na utilização desse método. Porém, é um método que tem

potencial de utilização e deve-se investir em sua utilização.

h) Socagem

Concretos de pega química, ancorados em malha hexagonal, grampo "8" ou coroa são

aplicados pelo método de socagem. O objetivo desses concretos é resistência à erosão e por isso,

necessitam de alta densidade e resistência mecânica. Os processos já mencionados,

anteriormente, não têm condições de proporcionar o grau de compactação necessário para o

serviço proposto pelo revestimento.

O método consiste em aplicar o material , socando manualmente (com martelo de

borracha) ou com a utilização de secadores pneumáticos.



Figura 39 - Socagem por martelo de borracha

Para a obtenção de maior homogeneização, são utilizados misturadores planetários com

capacidade de 60 litros.

As propriedades do material de pega química variam muito com a utilização da quantidade

de água acima do definido pelo fabricante (que é em torno de 5 a 10% no máximo). Por isso, é

importante que seja seguido rigorosamente as recomendações dos fabricantes.

Por necessitar de menor quantidade de água, a secagem do material é realizada na

temperatura máxima de 343°C.

Assim como o método de projeção pneumática, esse processo é muito dependente da

habilidade e conhecimento do aplicador, sendo necessário a sua prévia qualificação antes de

iniciar o serviço.

Somente deverá ser misturado material que seja aplicado no máximo dentro do período de

15 minutos após a mistura e hidratação. A quantidade de água a ser utilizada deverá estar

rigorosamente dentro dos limites estabelecidos pelo fabricante do material, variando de acordo

com o tipo de produto.

Excesso de material deve ser removido até que o material e a malha hexagonal estejam

alinhados. Excessos de material acima de 1,5 a 2,0 mm de altura provocaram queda de material e

redução de espessura do revestimento.

Esse processo, também, pode ser utilizado no preenchimento de juntas de campo de

materiais vibrados. Normalmente, para grandes peças, o refratamento é realizado em

peças separadas. Quando na montagem e soldagem das peças no campo, é deixada uma faixa

de 100 mm do refratamento para preenchimento no campo. Esse preenchimento poderá ser


realizado com material de pega química aplicado por secagem.

6.5 Cura e Secagem


Conforme mencionado no item 3, tanto a cura quanto a secagem exercem forte influência

na qualidade final do produto. Durante a cura, deve-se atentar para a temperatura do revestimento

esteja dentro de uma faixa de 1 ooc a 35°C.

Para revestimentos aplicados por projeção pneumática, a aspersão da água, durante o

tempo de cura, é realizada sobre o revestimento. Para revestimento aplicado por derramamento

em formas, a aspersão é realizada nas formas e na parte visível do revestimento. Conforme já

mencionado o objetivo da aspersão da água é resfriar o revestimento evitando evaporação de

água.

Revestimentos de pega química não necessitam de cura hidráulica.

Com relação à secagem, todos os fabricantes ou projetistas devem definir uma curva de secagem. A seguir descrevemos curvas de secagem para materiais de pega hidráulica e pega

química, na ausência das recomendações dos fabricantes.

700

600

ü 500 .... ~ <400 . ::I 1-

~ 300 w a. 200 :E ~ 100

o o 10 20 30

HORAS I ·----- ----------·------- ~

Tempo de Patamar: 1 Yz hora por 25 mm de espessura, no máximo 8 horas. Taxa de Aquecimento: 30 a 50°C/ hora

Figura 40- Curva de secagem para concretos de pega hidráulica



400

ô 300 ~

< a: :l ..... 200 ~ UJ a.. :E 100 UJ .....

o o 5 10

HORAS

Tempo de Patamar: 1 Yz hora por 25 mm de espessura (no máximo). Taxa de Aquecimento: 56°C/ hora

Figura 41 - Curva de secagem para concretos de pega química

Sempre é recomendável efetuar inspeção visual do revestimento após a secagem. Porém,

em algumas situações, essa atividade se torna impraticável, pois a secagem é realizada durante o

processo de partida da unidade. Nessas condições, é de suma importância que o revestimento

esteja corretamente instalado e inspecionado antes dessa secagem operacional. A unidade deve

possuir controles suficientes para garantir os parâmetros da curva de secagem recomendados.

6.6 Controle de qualidade

6.6.1 Sistema de qualidade

O nível de qualidade do revestimento refratário depende de diversos fatores, porém, o

mais predominante é o conhecimento e experiência técnica que a firma aplicadora deve possuir.

Para que ocorra um perfeito entrosamento entre as diversas áreas de atuação da firma

(planejamento, execução, CQ e faturamento) , a mesma deve definir um sistema de qualidade que

englobe todas essas atividades.

Esse sistema pode ser montado utilizando as recomendações das normas série ISO 9000, onde requisitos, tais como: responsabilidade da alta administração, controle de processo, controle

de não conformidades, inspeção e treinamento, podem contribuir para o entrosamento necessário dentro da empresa.



6.6.2 Planejamento dos serviços

Qualquer serviço para ser executado com qualidade, deve se precedido de um planejamento prévio das atividades.

O planejador deve avaliar todas as possíveis interferências com as demais especialidades,

definindo os seguintes pontos:

• Escopo do serviço;

• Organograma funcional ;

• Pré-seleção de mão de obra;

• Desenhos e especificações;

• Quantidade de material e equipamentos;

• Cronograma dos serviços;

• Rede Pert detalhada;

• Definição da sistemática de acompanhamento diário dos serviços.

6.6.3 Controle da qualidade

Adicionalmente ao planejamento e o sistema da qualidade, as tarefas de controle de

qualidade devem ser executadas nas seguintes etapas:

• Testes do Material;

• Testes de Qualificação de procedimento e operadores;

• Testes da Ancoragem;

• Inspeção durante a aplicação;

• Inspeção do material aplicado, antes e após secagem;

• Testes dos corpos de prova testemunhas da aplicação.

a) Teste do material

Os testes de recebimento devem ser executados no momento de chegada do material na

obra. Caso o material esteja armazenado a mais de 3 meses, o mesmo deve ser reinspecionados

antes da aplicação.

Os ensaios normalmente realizados são:

• Densidade

• Resistência à compressão (RCT A)

• Perda por erosão (somente para concretos antierosivos)

• Variação dimensional linear (VDL)


Funda<6o lrotllelra d• Tec:noJogla da Soldagem


O material, somente deve ser aceito, se os resultados dos testes atenderem aos requisitos

da especificação de projeto ou da folha de dados do fabricante.

b) Testes de qualificação dos procedimentos de execução e aplicadores

Os procedimentos de aplicação devem conter, no mínimo, as seguintes informações:

• Método e posição de aplicação;

• Método de preparação de superfície ;

• Espessura do revestimento;

• Material, fabricante e referência comercial;

• Percentual de agulha;

• Faixa de dosagem de água e método de mistura;

• Seqüência de aplicação;

• Informações necessárias à aplicação (altura do lance, dados da máquina de projeção,

tipos de vibrador, etc).

Caso ocorra modificação nos itens referentes ao método e posição de aplicação, tipo e referência comercial do material e faixa de dosagem de água, o procedimento deve ser

requalificado.

Tanto para a qualificação do procedimento, quantos dos aplicadores, são realizados

painéis com dimensões pré-definidas com a tampa de fundo removida. Deverão ser realizados os

seguintes testes:

• Inspeção visual;

• Densidade

• Resistência mecânica

• Perda por erosão

• Variação dimensional

Na inspeção visual são observados defeitos tais como: vazios, segregações e

aglomeração de agulhas, inclusão de rebote, porosidade excessiva.

Para concreto antierosivos de baixa espessura, o painel para inspeção visual possui a

malha hexagonal. Devido à dificuldade de executar os ensaios com a malha instalada, devem ser separadamente, moldados corpos de prova por secagem, para realização dos ensaios mecânicos

previstos.



c) Testes da ancoragem

Para o recebimento da ancoragem, efetua-se a inspeção visual e dimensional, de acordo com os critérios de projeto. Além dessa inspeção, os certificados de matéria-prima emitidos pelo

fabricante devem ser verificados.

A Norma Petrobras N-1617 define os seguintes ensaios para a instalação da ancoragem

no equipamento:

• Inspeção visual em 100% das soldas, visando detectar defeitos superficiais;

• Exame por Líquido Penetrante em 2% das soldas;

• Martelamento dos grampos visando avaliar integridade através de diferentes efeitos

sonoros;

• Dobramento (15°) em 2% dos grampos, não devendo haver rompimento de solda;

• Inspeção dimensional, visando verificar posicionamento das ancoras e dimensões da

solda.

d) Inspeção durante a Instalação - verificar:

• Presença de grumos na abertura das embalagens.

• Dosagem da água, tempo de mistura e transporte, percentual de agulhas e demais

variáveis definidas no procedimento.

• Espessura do revestimento.

• Faceamento do concreto com a malha hexagonal

• Confecção dos corpos de prova testemunhas da aplicação

e) Testes do material aplicado antes e após secagem - executar:

• Inspeção visual em 100% da superfície, verificando a presença de trincas, redução de

espessura ou defeitos decorrentes de aplicação mal executada.

• Penetração de estilete de 3,0 mm de diâmetro verificando cura deficiente ou região

friável.

• Teste de martelo de bola de aço de 250 g em no mfnimo após 24 horas da aplicação a

cada 1 m, verificando vazios ou compactação deficiente, caracterizada por diferentes

efeitos sonoros.

f) Testes de corpos de prova testemunho da aplicação

Devem ser coletados corpos de prova de painéis instalados ao equipamento que são

preenchidos durante a aplicação do material, retirando uma amostra por jornada, por frente de

trabalho e por fonte de alimentação.

Os painéis devem sofrer os mesmos processos de cura e secagem previstos para o



material aplicado e executados os seguintes ensaios:

• Densidade;

• Resistência à Compressão;

• Perda por Erosão e Variação Dimensional Linear.

6.6.4 Data Book

Ao término dos serviços, a firma deve preparar um "Data Book", contendo todos os

documentos gerados na obra.

• Relação dos serviços executados;

• Sistema da qualidade;

• Plano de Inspeção;

• Procedimentos de execução qualificados;

• Lista de operadores e inspetores;

• Relatórios de inspeção;

• Relatórios de não conformidades;

• Laudo final

6.6.5. Informações adicionais

Com o objetivo de assegurar o nível de qualidade do serviço executado, existem alguns

importantes cuidados que os usuários normalmente adotam quando da contratação dessas firmas.

Esses cuidados são:

a) Solicitar dossiê com experiência prévia. Existem usuários que possuem sistema de

credenciamento de firmas aplicadoras;

b) Avaliar o Sistema da Qualidade proposto pela firma, antes da execução dos serviços;

c) Avaliar os currículos de todo o pessoal que podem interferir no nfvel de qualidade dos

serviços:

• Chefe da Obra;

• Supervisores;

• Inspetores;

• Planejadores;

• Executores.



d) Efetuar, previamente, a qualificação de todos os procedimentos e operadores necessários na

obra;

e) Cobrar participação ativa do "Staff" da firma no acompanhamento dos serviços;

f) Tratar as não conformidades de maneira ágil. Possuir um sistema de controle das tarefas que

devem ser executadas no futuro;

g) Elaborar um relatório em todas as paradas de manutenção, registrando os métodos de

aplicação executados e os resultados dos ensaios.

7. Alvenaria refratária

A alvenaria refratária é constituída por tijolos, previamente fabricados de tamanhos e

formatos padronizados, assentados com argamassas refratárias compatrveis com o serviço

previsto para o revestimento.

Existem diversos fatores que devem ser observados durante a montagem da parede

refratária, que influenciam no seu desempenho em operação. Esses fatores são:

• Qualidade do tijolo e da argamassa

• Posição das juntas de dilatação

• Ancoragem da parede

Todos os principais fatores, acima mencionados, devem ser verificados por profissionais

devidamente capacitados.



Figura 42- Tijolos Refratários Instalados em Parede

7.1 Normalização

7.1.1 Normas ABNT

a) ABNT 1 0241 - Tijolos Refratários Isolantes: define 8 classes, divididas por temperatura de

utilização e densidade.

Tabela 12- Tipos de classes de tijolos isolantes

CLASSE TEMPERATURA (°C) (1) DENSIDADE (glcm3)

Rl-09 900 0,70

Rl-10 1000 0,70

Rl-11 1100 0,75

Rl-12 1200 0,85

Rl-13 1300 1,00

Rl-14 1400 1 t 10

Rl-15 1500 1 t 15

Rl-16 1600 1,20

NOTA 1: A VDL deve ser no máximo 2%.

6 7 Curso de Inspetor de Equipamentos

,•I I ,fJ'r!r

,. .· ; .

. , Refratários e Isolantes

b) Normas ABNT 10238 e ABNT 10239 definem as composições de materiais aluminosos e

sílico aluminosos respectivamente , e definem as seguintes classes:

ABNT 10238- Classes: ALSO, AL60, AL?O, AL80 e AL90

ABNT 1 0239 - Classes: SA-4, SA-3, SA-2 e SA-1

c) Norma ABNT 12601 - Define todas as dimensões e formatos de tijolos paralelos, arcos,

cunhas e radiais.

7 .1.2 Normas ASTM

a) ASTM C 27-84

......... ' ~ . . ...

50

60

70

80

85

90

99

. .. CONE PIROMETRICO ~.,.. :_;~·~ "'·"··-·~· ~·· . ... '· . · ·,···· ·' • ,.. . • ..,. l,j. · ' •••. 1 • ..; .•: : • •• ; · T oc . ··f ··r;._o.··: •• .~ · ,J~t .. ,, •. tt~l .• ,, .. Jl".#·"'·# l .. ,·~t""..•-:c:: ~·.·fi'' .. ,~1.!""';-:""'· .... . ~ '·. ." EQUIVALENTE "·' ·: • ·· ' .. ... (,. · ',·:·.·· ··'·'·· '··- ' ·' • • <~-' • •• ". ; ~ "' . ..

• • ~ ~ • I, .; .J ~ • • \ I ~· • .

34 1763

35 1785

36 1804

37 1820

. : TIJOLOS DE. SÍLICO·ALUMINOSOS I ' •

CONE . •.

PIROMÉTRICO I

EQlJIVALENTE · . ' : Módutô de Rupt~rà (Mpa).' ~ ~~ ~ I _., I• ' .. _l " ..

33 1743 4,14

31 Y2 1699 3,45

1350 2,07

29 1659 3,45

15 1430 4,15


b) ASTM C-155- Tijolos Isolantes

GRUPOW TEMPERATURA ( 0 C) (1)

16 -

20

23

26

28

30

32

33

Nota {1}: VDL deve ser no máximo 2%.

7.21nstalação de paredes refratárias

7.2.1 Argamassa de assentamento

845

1065

1230

1400

1510

1620

1730

1790


DENSIDADE (glcm3)

0,940

0,640

0,770

0,860

0,960

0,1090

0,1520

o, 1520

A argamassa tem por objetivo a fixação e vedação dos tijolos, impedindo assim, o fluxo de

ar ou gases entre os mesmos.

A resistência da parede depende da correta especificação e aplicação da argamassa de

assentamento. Existem dois tipos de argamassas refratárias, que são:

• Pega ao ar (Air Set)

• Pega cerâmica ou a quente

Além do tipo de pega, as argamassas também podem ser secas ou úmidas (pastosas). A

argamassa úmida, silico aluminosa, de pega do ar (ASTM C176) é a mais utilizada na indústria

petroquímica. Em contato com o ar, na temperatura ambiente, endurece em algumas horas,

mantendo-se aderente à alvenaria.

A argamassa deve atender aos seguintes requisitos mínimos:

• Ser compatível quimicamente com as peças;

• Resistir às condições operacionais do equipamento;



• Possuir elevada resistência mecânica, de modo a conferir.

• Resistência adequada à estrutura;

• Ser de fácil preparo e aplicação.

Argamassas de pega cerâmica de alta refratariedade são utilizadas para assentar tijolos

aluminosos e Super Duty em aplicações de até 1760°C. Existem, ainda, argamassas de pega

fosfática que são utilizadas para assentar tijolos aluminosos.

7.2.2 Técnicas de aplicação

a) Ferramenta! e equipamentos para a aplicação

• Colher de pedreiro de 6"x 8"

• Trena e metro

• Nível e Prumo

• Martelo de borracha

• Máquina de corte de tijolos (Serra Clipper)

• Linha de Nylon, etc .

•

b) Homogeneização e mistura da argamassa

• Bater no próprio balde ou masseira limpa.

• Observar as recomendações do fabricante.

• As argamassas úmidas já vêm com o teor de água adequado.

• Não deixar os baldes abertos, para evitar o início da pega.

c) Aplicação da argamassa

• A espessura da argamassa deve ser a mínima possível, recomenda-se em torno de 2,0

mm.

• Pode ser aplicada através de colher de pedreiro ou por imersão, que consiste em

mergulhar as faces de assentamento da peça na massa.



d) Assentamento e amarração das peças

Os tijolos devem ser assentados em prumo, nível e esquadro, conforme boa técnica de

aplicação.

A amarração, que consiste no desencontro entre as peças, é de fundamental importância

para obtenção de resistência estrutural. A escolha do tipo de amarração dependi;) dos seguintes fatores:

• Projeto do equipamento

• Espessura da parede

• Necessidade de estanqueidade ao fluxo de gases

• Condições operacionais e

• Facilidade de manutenção, etc.

Figura 43 - Amarração da parede refratária



A figura 44 apresenta os tipos de assentamento mais utilizados, para paredes e pisos.

Figura 44- Tipos de assentamentos

• 1 e 3 - com amarração

• 2 em balanço

• de espelho

• deitado

• de pé

e) Juntas de dilatação

As paredes refratárias apresentam dilatações térmicas, quando submetidos a alta

temperatura. Por isso, juntas de dilatação devem ser previstas para compensar e/ou permitir tais

variações.

A ausência ou inadequação das juntas, gerarão tensões na estrutura, ocasionando trincas

nas argamassas e desmoronamento da parede.

A localização das juntas de dilatação é normalmente definida pela projetista, devido ser

considerados, no dimensionamento das mesmas, os seguintes fatores:



• Tipos de refratários utilizados

• Temperatura de operação

• Formato e dimensões do equipamento

As juntas podem ser preenchidas com manta cerâmica ou ve.:!ias (materiais voláte is). A

Figura 45 mostra os posicionamentos típicos de juntas de dilatação.

Figura 45 - Juntas de dilatação típicas

f) Ancoragem e sustentação em alvenarias

A finalidade da ancoragem de alvenaria é evitar que as paredes empenem e venham a

desabar quando em operação, bem como, auxiliar na sustentação de tetos e abóbadas. Onde

houver paredes finas, ou altas, elas devem ser ancoradas, em determinados intervalos, ao

costado ou estrutura do equipamento.

Paredes de formato cilíndrico ou abóbodas em arco dispensam ancoragens, pois são

constituídos de tijolos em arco ou cunha que são autoportantes.


~ Funda1óo lrasllolro do ~ , Tecnologia da Soldagom


Figura 46- Parede de formato cilíndrico - autoportantes

Paredes planas e tetos suspensos exigem sistemas auxiliares de fixação, dimensionados

para suportar os esforços tanto do revestimento quanto ao equipamento.

Figura 47- Vista geral do sistema de ancoragem de teto suspenso



g) Cuidados adicionais na aplicação

Durante um serviço de alvenaria refratária , atentar para as seguintes recomendações:

• Planejar e programar cada etapa do serviço, procurando, inclusive, pré-fabricar as peças

que formarão as juntas de dilatação;

• Não utilizar pedaços de tijolos com menos de 63 mm, em qualquer dimensão;

• Não reaproveitar restos de argamassa caídos no chão

• Não adicionar água na argamassa para reamolece-la;

• Não tirar a diferença com mais espessura de argamassa

• Todos os tijolos-guia devem ser prumados e nivelados;

• Na montagem de arcos, abóbadas ou tetos, a qualidade do cimbramento é fundamental

para sua correta execução.

7.3 Controle de Qualidade

7 .3.1 Antes do serviço - verificar:

• Qualidade do material tanto do tijolo quanto da argamassa;

• Experiência do pedreiro;

• Equipamentos e instrumentos necessários para o serviço;

• Desenhos detalhados e aprovados.

7 .3.2 Durante o serviço - verificar:

• Correta instalação da ancoragem;

• Acompanhamento da preparação da argamassa;

• Correto Assentamento;

• Posicionamento das juntas de dilatação

• Espessura da argamassa de assentamento

7.3.3 Após a execução - verificar:

Inspeção geral visual de todo o revestimento verificando principalmente:

• Nível/prumo e posicionamento das juntas de dilatação.


~l fundaç4o Bra•llolra do ~ "' Te<nolagla da Soldagom


Independente desses pontos a inspecionar, é importante que o aplicador tenha um sistema

de qualidade que garanta o nível de qualidade do serviço em todas as fases de execução.

8. Isolamento térmico

8.1 Definição

Material isolante térmico é qualquer material que possa, economicamente, reduzir a perda

ou ganho de calor.

Isolantes Térmicos são materiais que possuem mais baixa condutividade térmica,

densidade e resistência mecânica do que tijolos e concretos refratários.

Normalmente são instalados externamente aos equipamentos, visando principalmente

proteção pessoal e redução da perda de calor. A exceção a essa regra é a fibra cerâmica, que é instalada internamente a equipamentos, principalmente fornos e dutos, a exemplo de

revestimentos refratários.

Figura 48 - Exemplo de revestimento refratário interno

Os materiais isolantes possuem, também, menor resistência á vazão de gases e á

vibração.


... fundoç6o lro.tllelro d• Tecnologia da Soldag•m

8.2 Descrição dos Principais Materiais

Podemos classificar os materiais quanto a sua forma física em :

• Isolantes térmicos rígidos

)> Sílica diatomácea

)> Silicato de Cálcio

)> Poliuretano

)> Perlita Expandida

• Isolantes térmicos flexíveis

)> Lã de vidro

)> Lã de rocha

)> Fibra Cerâmica

)> Sílica diatomácea

Refra tários e Isolantes

Existem outros materiais tais como: vidro celu lar, espuma fenólica , aerogel de sílica, etc.,

que são menos utilizados. A seguir, descrevemos um resumo dos principais materiais:

Sílica Diatomácea: É um pó constituído de esqueletos fosforizados de algas marinhas.

Esses esqueletos são constituídos basicamente de sílica pura que apresentam baixa densidade.

No Brasil, as principais reservas são no Rio Grande do Norte, Ceará e Rio de Janeiro. Na

Califórnia (EUA) estão localizadas as principais reservas mundiais.

A sílica diatomácea na forma rígida é fabricada a partir do pó de sílica diatomácea e

amianto. É utilizada até 11 00°C.

Silicato de Cálcio: É um material sintético a base de silicato hidratado de cálcio e fibras

minerais. o produto é moldado em forma de tubos e placas e podem ser utilizados até aoooc, dependendo da fibra de reforço. É recomendado para aplicações de média e alta temperatura em

tubulações industriais e vasos de pressão.

Poliuretano: É um plástico celular rígido, termoestável e produzido por reações químicas

entre um poli-isocianato e um poliol na presença de agentes químicos específicos. E um material

de condutividade muito baixa. Pode ser encontrada na forma de espuma e injetável. A

temperatura de utilização vai de - 40° a 80° c.

Perlita Expandida: A perlita é uma rocha vulcânica, que, quando moída e aquecida

rapidamente ocorre uma expansão dos grãos. Esses grãos formam esferas brancas semelhantes

a pequenas pérolas, produzindo um material com excelente condutividade térmica. Normalmente

é produzido em calhas como substituto do Silicato de Cálcio, fabricados na Argentina e Chile.



Figura 49- Perlita expandida para isolamento de tubulações

Lã de Vidro: São fibras produzidas a partir de vidro fundido, de forma contínua e

controladas por um jato de ar ou vapor. O diâmetro da fibra e sua flexibilidade determinam as

características do produto final. São encontrados nas formas de feltros, painéis, tubos, mantas ou

em flocos. São peças bastante flexíveis e se amoldam com facilidade as superfícies curvas. A

fibra de vidro é um material ideal para médias temperaturas, quando a resistência mecânica não é

um fator importante.

Lã de Rocha: É produzida pela fusão de rochas balsáticas, de baixo ponto de fusão, ou de

escórias de fornos siderúrgicos. As fibras são produzidas pela ação de um jato de vapor ou por

disco rotativo. São utilizadas em médias e altas temperaturas onde outro material é caro ou

pesado.

Fibra Cerâmica: É fabricado através do processo de eletrofusão (1750°C a 2000 °C) de

caulim calcinado e silicato de alumínio. A matéria prima eletrofundida é bruscamente resfriada

com ar comprimido a alta pressão, formando as fibras. São produzidas em forma de mantas ou

em papel. São utilizadas até 1200 oc e aplicadas internamente em fornos, dutos e caldeiras.

Figura 50- Fibra Cerâmica revestindo tubulação



8.3 Condutividade Térmica e Temperatura Máxima de Utilização

A título de comparação, a Tabela 13 abaixo mostra a condutividade térmica a 200°C dos

principais materiais, bem como a temperatura máxima de uso em operação.

Tabela 13 - Condutividade térmica a 200°C dos principais materiais

MATERIAL NORMA ABNT CONDUTIVIDADE

TERMICA A 200°C (1)

LIMITE DE

TEMPERATURA (°C)

Lã de vidro NBR 11351 (2) 0,050 230

Silicato de calcio NBR 10662 0,067 815

Perlita ASTM C 610 0,078 815

Lã de rocha NBR 13047 (2) 0,069 450

Fibra cerâmica NBR 9688 0,059 1426

Nota(1) Kcallmhoc

(2) Norma ABNT referente à manta.

8.4 Seleção do Material por tipo de Equipamentos

Somente o conhecimento das características térmicas de materiais, não é suficiente para a

correta seleção do material a utilizar. As características operacionais de cada tipo de equipamento

influenciam no desempenho do isolamento térmico.

A Tabela 14 abaixo mostra uma recomendação da seleção do tipo de material isolante e

sua forma com o tipo de equipamento.


'"'h---· TecnoiDglo ela Soldogo"'


Tabela 14- Seleção de materiais isolantes por tipo de equipamento

EQUIPAMENTOS OU TUBULAÇÕES

TANQUES TUBULAÇÕES TORRES, VASOS

BOMBAS,

PERMUTADORES TURBINAS E

CALDEIRAS TETO COSTADO AÉREAS ENTERRADAS DE CALOR

ACESSÓRIOS

DE TUBULAÇÃO

Lã de vidro, lã de rocha X X X X

e lã cerâmica em manta.

Silicato de Cálcio X X X X X X X

Lã de vidro em feltro de X X X X X

La melas

Espuma rígida de X X X X

poliu reta no

Lã de vidro, lã de rocha X

e lã cerâmica em painel X X

Sílica diatomácea X X X X X X X

Lã de vidro, lã de rocha X X

e lã cerâmica em tubo.

Lã de vidro, lã de rocha

e lã cerâmica em flocos (1)

embalados em sacos X

térmicos ou não.

Nota: (1)- Para válvulas.

80 Curso de lnspe!or de Equipamentos

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Funda~óo lrosllolra ele Te<naloglo do Soldogom

9. Inspeção em serviço

9.1 Fatores que afetam o desempenho do revestimento


O desempenho de qualquer equipamento refratado depende de diversos fatores tais como:

a) Correto critério de projeto

É durante a fase de projeto, que se deve identificar corretamente o processo de

deterioração previsto, visando à escolha de materiais que possuem características compatíveis

para resistir a esse processo de deterioração.

Essa definição depende do conhecimento técnico do projetista, obtido, principalmente, do

"feedback' da realidade do campo. Pode acontecer que, as premissas utilizadas no projeto não

correspondam à realidade operacional do equipamento e necessitem ser alteradas para os futuros

projetos.

b) Condições operacionais

Por outro lado, se ocorrerem variações operacionais não previstas nos critérios de projeto

da unidade, provavelmente a vida útil prevista do equipamento irá reduzir. Condições não

previstas durante a campanha da unidade tais como: aumento de velocidade de gás, disparos de

temperatura ou ciclos de paradas e partidas, são fatores que aumentam a probabilidade de falhas.

c) Correta instalação do material

Outro ponto importante é a qualidade do material instalado. Os cuidados durante a

aplicação e o controle de qualidade, principalmente a execução de testes mecânicos do material

na condição testemunha da aplicação, são necessários para que se tenha certeza do nível de

qualidade real do revestimento aplicado.

A seguir descrevemos os principais processos de deterioração normalmente encontrados

na Indústria Petroquímica. As falhas encontradas em outras indústrias, tais como a Siderúrgica,

não serão abordadas nessa apostila.

9.2 Tipos de falhas

As falhas na indústria petroquímica podem ser divididas por tipo de origem, conforme

abaixo:



Tabela 15 -Tipos de Falhas por Origem

ORIGEM TIPO DE F A LHAS

a) Erosão

Mecânicas b) Tensões mecânicas oriundas de sobrecargas ou dilatações diferenciais

c) Vibração

a) Ataque por coque

Químicas b) Ataques compostos de enxofre e vanádio

c) Cinzas de combustão

d) Reação entre refratários

Térmicas a) Incidência de chama

b) Choque térmico

9.3 Falhas de Origem Mecânica

9.3.1 Erosão

O processo erosivo é provocado pela incidência de partículas de pequena granulometria,

que são transportadas a altas velocidades por meio fluído. É um processo que ocorre com

freqüência em unidades de craqueamento catalítico (UFCC) de refinarias, devido à incidência de

partículas de catalisador.

Quando a taxa de erosão é elevada, ocorre redução de espessura do revestimento devido

à remoção da matriz de cimento, provocando a possível exposição do material metálico do casco

do equipamento.

A taxa de erosão depende dos seguintes fatores:

• Velocidade dos gases (acima de 15 m/s): A taxa de desgaste é grosseiramente

proporcional ao cubo da velocidade;

• Dureza e formato do particulado;

• Ângulo de incidência: em torno de 30° provoca maior desgaste;

• Resistência do concreto;

• Temperatura de operação.

Para condições agressivas, utilizam-se concretos de alta alumina com pega química

(fosfática). Esse material tem melhor resistência à erosão que materiais de pega hidráulica.

Como já comentado, o ensaio de erosão de laboratório não traduz a realidade do processo

erosivo no campo, mas serve como comparativo entre os materiais.

Concreto de pega fosfática apresentam resultados de perda de erosão em torno de

4 a 6 cm3; já concretos de pega hidráulica apresentam faixa de 15 a 20 cm3

.


IA .... ~ Fundaçdo lra1lle lra d• - _,.-.....~· Tec:nokte la da Solltotem


Concretos, que operam em atmosferas redutoras e que ficam impregnados com coque

durante a campanha operacional apresentam uma maior resistência à erosão, apesar de

apresentarem outros danos característicos da ação do coque.

9.3.2 Tensões mecânicas oriundas de sobrecarga ou dilatações diferenciais

Em situações onde o nível de tensões atuantes supera o limite mecânico do material, é de

se esperar a falha do revestimento. Na maioria das situações, essa sobrecarga é decorrente do

aparecimento de tensões internas provocadas por dilatações diferenciais.

Materiais cerâmicos possuem reduzidos coeficientes de dilatação à alta temperatura bem

como resistência à tração. As principais dilatações térmicas diferenciais são:

• Entre concreto e conjunto metálico (ancoragem e casco)

• Entre ancoragem e casco do equipamento

• Entre concretos sujeitos a gradientes de temperaturas.

a) Dilatações entre concreto e conjunto metálico

Durante o aquecimento do revestimento (concreto + ancoragem) ocorre elevação de

tensões devido ao diferencial de coeficientes de dilatação entre concreto e o metal. Em

temperaturas elevadas. o casco e as ancoragens dilatam muito mais que o concreto, resultando

no aparecimento de trincas e eventual queda do revestimento.

Pode-se adotar alguns cuidados que visam reduzir o efeito deletério dessas dilatações

diferencias, que são:

• Evitar excesso de ancoragens: Quanto maior o número de âncoras, maiores serão as

tensões aplicadas sobre o revestimento. Deve-se definir a quantidade âncoras

suficientes para suportar o revestimento.

• Distribuição das âncoras. As âncoras devem ser dispostas de tal forma que as tensões

sejam distribuídas nos mais diversos planos e direções possíveis. As âncoras próximas

entre si não devem ser instaladas na mesma direção.

• Avaliação da configuração do equipamento: incluir nos critérios de projeto configurações

que visam reduzir o deslocamento do casco, acima de valores limites.

• Tipos de âncoras: as âncoras devem ter seu formato definido com o objetivo de evitar

concentração de tensões na mesma direção.

• Revestimento dos grampos. Devem-se revestir as extremidades dos grampos com

parafina, fita crepe, resina orgânica ou mangueira do plástico, que volatilizam durante o

aquecimento, visando assegurar folga entre o refratário e a âncora.


~ funda16o lraallolra do _ rJJ' To<nolo~la da Soldagom


b) Dilatações entre ancoragem e metal base (casco)

Falhas devido a essa dilatação são encontradas em ancoragem contínua (malha

hexagonal ou articulada), oriundas da diferença de coeficiente de dilatação dos materiais

envolvidos (ancoragem e o casco do equipamento). Soluções:

• Substituição de ancoragem contínua por grampo "S" ou coroa, onde for possível;

• Reforçar a soldagem da malha hexagonal/articulada.

c) Dilatações de Materiais sujeitos os gradientes de temperatura

Nos projetos é denominada parede fria, o revestimento apresenta um gradiente de

temperaturas ao longo de sua espessura, provocado pelo coeficiente de condutividade do concreto.

Como o refratário não é totalmente elástico, surgem tensões de compressão na face

quente e tração na face fria junto ao casco do equipamento, tornando-se crítico em refratários de

alta espessura. Nessas condições é necessário definir materiais com maior resistência mecânica

para suportar essas tensões existentes.

9.3.3 Vibração

A vibração ocorre, normalmente, em local onde existe turbulência no escoamento de gases

devido à configuração geométrica ou vazão excessiva.

Quando a freqüência de pulsação do gás é próxima da freqüência natural de vibração do

revestimento, a amplitude aumenta muito (ressonância), provocando o desprendimento de malha

hexagonal ou do material propriamente dito. Em medições realizadas em uma Refinaria dos EUA,

indicaram oscilações de pressão com amplitudes de 1 a 3 psi e freqüência de 1 O ciclos por minuto

em um equipamento onde ocorreu falhas em 7 meses de operação.

A seguir, indicamos alguns fatores que estão relacionados com a aplicação do material,

que podem favorecer as falhas relacionadas com a vibração:

• Má compactação e baixa resistência do concreto;

• Soldagem da ancoragem de má qualidade;

• Espaçamento excessivo dos grampos;

• Alta dureza das regiões conformadas dos grampos de ancoragem.

Normalmente, os materiais refratários não possuem elevada resistência à vibração. A

aplicação de grampos de ancoragem com o objetivo de possibilitar maior resistência no


/.~ --~~\ Funda,õo lrcullelra de ~ J Tecnologlo da Soldagem


revestimento devem ser empregados. Existem relatos de refinarias da Europa, que estão

utilizando com sucesso os Grampos V com pernas onduladas.

9.4 Falhas de Origem Química

S.4.1 Ataque pelo Coque

Em atmosferas redutoras, ocorrem falhas decorrentes da penetração de coque para o

interior do revestimento. Revestimentos espessos e delgados são afetados por esse processo de

deterioração. Existem, basicamente, os seguintes tipos de falhas:

a) Penetração de coque em trincas ou vazios de concreto monolíticos (alta espessura) e

antierosivos com malha hexagonal, provocando aumento de tensões internas e queda de

material.

O coque penetra no concreto, alojando-se, principalmente, entre o revestimento e o

equipamento. Durante o processo de parada do equipamento, o revestimento não teria mais

espaço para retornar a sua posição original, devido ao coque que se formou , durante a campanha

da unidade, aumentado, assim, o nível de tensão interna. Em revestimentos monolíticos, esse

coque provoca queda de todo o material, principalmente nas regiões de juntas frias. Em

revestimentos em malha hexagonal, provoca o encavalamento de painéis e rompimento da

soldagem da malha com o casco.

b) Penetração de coque pelo material e redução de espessura por lascamentos superficiais

(" spa/1/ng').

O coque penetra no interior do material, principalmente em isolantes, onde se observa uma

nítida linha divisória entre material coqueado e não coqueado, em torno de 350°C. Essa linha se

desloca para o interior do revestimento, a partir do momento em que ocorre lascamento superficial

da área coqueada e conseqüente redução de espessura. Esse processo é contínuo até a perda

total de espessura do revestimento e aquecimento da chaparia.

Atualmente, não há uma teoria clara que explique esse processo de deterioração, porém

suspeita-se que ocorre um coqueamento interno de gases que penetram no revestimento devido à

r~dução de temperatura no interior do revestimento. No mercado, ainda não temos um material!

específico que resista a esse tipo de ataque.

Pesquisas nos EUA mostram que a permeabilidade e porosidade são características

importantes de controle, porém, não são informados quais são os valores recomendados. Material

sem i-isolante tem-se mostrado com bom desempenho.

Até termos materiais especificamente desenvolvidos para resistirem a esse processo de


~~ Fundo~óo lraollelra de ~'fi; Te<nolovla da Soldavem

falha, deve-se seguir as seguintes recomendações:

Materiais Densos

Parede Quente

• Especial atenção na aplicação;

• Utilizar materiais com menor contração possível;

• Soldar todos os hexágonos;

• Minimizar grampo S;

• Utilizar âncoras especiais para mudança de direção;

- efetuar limpeza em todas as soldas.

Parede Fria

• Porosidade deve ser menor que 20%;


• Utilizar, preferencialmente, concreto vibrado ao invés de fluência livre, até termos dados

de campo de desempenho da fluência livre.

Materiais Isolantes

• Aplicar por derramamento por apresentar maior consistência e menor porosidade;

• Somente em último caso, utilizar projeção;

• Utilizar âncoras com diâmetro de 3/8;

• Minimizar espaçamento entre âncoras.

Com relação a revestimentos ancorados com malha hexagonal, existem aplicações bem

sucedidas utilizando o esquema de soldagem de todos os hexágonos, conforme mostrado na

figura 20.

9.4.2 Ataque por Compostos de Enxofre e Vanádio

Esse processo de deterioração ocorre freqüentem ente no interior de fornos e caldeiras

que utilizam queimadores a óleo combustível. Se o óleo possuir teores elevados desses

compostos, ocorrerá ataque preferencial no cimento de aluminato de cálcio, tornando o

revestimento totalmente friável e sem função isolante. Os compostos mais comuns são:

Na2S04 (Sulfato de Sódio)

H2S40s (Ácido Politiônico)



V206 (Pentóxido de Vanádio)

H2S04 (Ácido Sulfírico)

A presença de vanádio cataliza a seguinte reação:

Em presença de umidade, é formado o ácido sulfúrico em fase vapor.

Quanto maior a quantidade de compostos de enxofre no óleo combustível dos

queimadores de fornos e caldeiras, maior é a quantidade de ácido e maior é o ponto de orvalho presente nos gases.

320 ·200

264 140

LL. 120 ..... ~ 24 c ----------"õ ----c. 204 1,3°/o S 100 ~

Cl) , / ,

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146 60

104 40

o 1 2 3

oxigen por cent

Figura 51 -Efeito do teor de enxofre no óleo combustível


~ fundaç6o lrotll•lra de ~ , Tecnologia da Soldogom


Em função do grau de contaminação, o ponto de orvalho pode ser alcançado, em

temperatura da ordem de 150°C, provocando a condensação do ácido sulfúrico na superfície do refratário.

O ácido sulfúrico ataca o cimento de aluminato de cálcio, formando gesso e desagregando

o revestimento, conforme a seguinte reação.

O ataque por compostos de Enxofre e Vanádio torna-se crítico em partes mais frias de

fornos e caldeiras, tais como:

• Chaparia Externa;

• Pré Aquecedores de ar;

• Juntas de Expansão

Existem materiais refratários resistentes a esse ataque que são chamados de antiácidos.

Pelo lado do processo, deve-se utilizar, sempre que possíveis óleos combustrveis tipo BTE (baixo

teor de enxofre).

9.4.3 Ataque pelas cinzas de combustão

A queima de óleos combustíveis com altos teores de enxofre produzirá cinzas de

combustão com altas quantidades de Na20, Na2SO, e óxidos de Vanádio cujas temperaturas de

fusão podem ser muito baixas. Dependendo da composição das mesmas e das condições de

operação, as cinzas podem se fundir sobre a superfície do refratário, formando escórias que são absorvidas pelo mesmo.

Nessa condição, inicia um processo de lascamento do revestimento devido a expansão

diferencial entre os produtos da reação com o refratário. Os efeitos dos compostos de enxofre são

acelerados na presença de sódio e demais álcalis. O processo é contínuo, provocando a redução

de espessura do revestimento.

Mais uma vez, o melhor método de minimizar esse processo de deterioração, é investir na

melhoria do óleo combustível e do processo operacional do forno ou da caldeira. Em condições

críticas, substituir os queimadores a óleo pelos de gás, que minimizam as cinzas de combustão.


Funda1clo lrasllelra de ...-... ---• Tecnologkl do Soldog•m

9.4.4 Reação entre Refratários


Materiais antagônicos, tais como: sílica e magnésio, reagem de maneira desfavorável

quando em contato direto a alta temperatura.

Em tais situações devem-se instalar materiais que não reajam com nenhum dos dois

materiais antagônicos, formando uma região de transição, entre eles. Para tal, é necessário,

portanto, conhecer tais reações. Esse cuidado também é importante na utilização de argamassas,

cimentos e concretos.

Na Indústria Petroquímica, os materiais utilizados em sua maioria são sílicos aluminosos,

mas como a área de refratários apresenta elevado índice de desenvolvimento tecnológico,

podemos nos deparar com situações onde é necessária a instalação de diferentes materiais na

mesma região. Por isso, esse item serve de alerta para a possibilidade de ocorrência deste

problema.

9.5 Falhas de Ocorrências Térmicas

9.5.1 Incidência de Chama

Esse problema atinge principalmente blocos refratários que são instalados junto à

queimadores desregulados e/ou desalinhados.

Em equipamentos sujeitos a chama, tais como: fornos e c~ldeiras, o material refratário

pode ficar exposto a temperaturas superiores ao seu limite de uso, com a conseqüente formação

excessiva de fase vftrea, esfoliações e trincas.

9.5.2 Choque térmico

A elevação ou redução brusca da temperatura do refratário, durante a operação do

equipamento, provoca o choque térmico no revestimento.

Esse choque térmico pode ocorrer em situações de:

• Parada de emergência da unidade;

• Injeção brusca de vapor d'água, quando o revestimento opera em temperatura elevada;

• Aquecimento ou resfriamento descontrolado;

• Aquecimento em potes de secagem com água.

Tanto as condições de aumento ou redução brusca de temperatura, levam ao aumento de tensões internas e consequentemente laminações do revestimento refratário.

Uma das formas de contornar este problema é utilizar materiais com agregado de sílica


~ Fundaç<lo lrasllolra d• ~ ., To<nologla da Soldag•m


fundida (contratação zero) ou materiais com fibras orgânicas (XPR), que criam maior porosidade

no revestimento facilitando a retirada da água nas situações de injeção de vapor d"água ou em

potes de selagem.

9.6 Métodos de Inspeção em Serviço

9.6.1 Durante a Operação

a) Parede Fria

Falhas que levam á queda de parte do revestimento refratário, não são aceitáveis, em

qualquer situação, devido a elevação na temperatura da chaparia do equipamento, acima dos

limites do material metálico. Os principais métodos, em operação, são:

Termografia: Através do espectro infravermelho, obtêm-se imagens térmicas (chamadas

termogramas) que permitem uma análise quantitativa para determinação de identificação de nfveis

isotérmicos. Um detector transforma a energia radiante na faixa do infravermelho em outra forma

mensurável de energia. A queda do refratário e, consequentemente, aumento da temperatura da

chaparia aumenta o nível de radiação da região, acusando diferentes valores ou imagens no

detetar.

Skin point: São instalados permanentemente em pontos pré-determinados do equipamento, onde

a probabilidade de falha é maior, informando de forma contfnua, na Casa Controle a temperatura

da chaparia. Pode ser instalado especificamente em regiões com histórico de desgaste do

revestimento interno.

Mancha na pintura: Como as tintas normalmente utilizadas na pintura dos equipamentos são de

natureza orgânica, quando expostas as temperaturas superiores a 120°C, carbonizam-se e

perdem a aderência, indicando queda de revestimento refratário na região manchada.

Tinta indicadora de temperatura: São tintas as bases de resina silicone modificado e

pigmentado com materiais instáveis a ação da temperatura. Existem em disponibilidade no

mercado nacional dois tipos: uma que muda da cor azul para a branca acima de 260°C e a outra

muda da cor verde para branca, conforme tabela abaixo:


Refratarias e Isolantes

Tabela 16- Temperatura e tempo de virada para tinta indicadora de temperatura

TEMPERATURA°C TEMPO DE VIRADA

400 Após 3 horas

315 Após 18 horas

290 Após 03 semanas

Termômetro de contato: Faz leitura direta da temperatura da chapa na região com suspeita de

queda do revestimento interno. Utilizada muito para acompanhamento da evolução falha após sua

manifestação.

Lápis de fusão: A semelhança do termômetro de contato indica diretamente na região da chapa,

qual nível de temperatura alcançado. O miolo do lápis derrete, quando a temperatura da chapa

excede o seu ponto fusão. Assim como o termômetro de contato, é utilizado para

acompanhamento da falha após sua manifestação e para delimitação de áreas com problema.

Deformação e /ou furos na chaparia: A chaparia, quando exposta as temperaturas elevadas

apresenta deformação e empanamento, pois não foram projetadas para estas temperaturas,

denunciando facilmente que no local houve falha do revestimento.

b) Parede Quente

O acompanhamento em operação de equipamentos projetados como parede quente é de

difícil execução. Esses equipamentos possuem isolamento térmico externo que impedem a

inspeção visual ou termográfica durant~ a operação. Além disso, componente interno de reatores,

que são projetados como parede quente, não possui qualquer acesso para inspeção.

O acompanhamento do desempenho do revest imento nessas condições, só pode ser feito

de forma indireta, através do acompanhamento operacional (velocidade dos gases, temperaturas,

eficiência da unidade, etc.)


~·~ .... ·-··~· Tecnologia da Soldagem

I

9.6.2 Em manutenção (equipamento parado)

a) Inspeção visual em 100% da superfície, visando detectar:

• Perda de Espessura

• Trincas

• Desintegração

• Queda de material

• Erosão

• Laminação, etc.


b) Teste de martelamento por meio de um martelo de bola de aço de 250 g de massa, com no

máximo 1m de distância entre pontos de impacto em 1 00% da área refratada, visando detectar

vazio ou compactação deficiente.

9. 7 Critérios de aceitação

Não existe um critério de aceitação consolidado por norma nacional ou estrangeira. A

norma API 936 informa a sistemática da inspeção e a norma Petrobrás N-1951 define o seguinte critério:

a) Trincas em revestimento com concretos de pega hidráulica:

As trincas superficiais são medidas por meio de escala milimétrica e /ou fio de arame

delgado, determinando-se sua profundidade, largura, comprimento e distribuição.

As trincas não superficiais podem ser localizadas pelo teste de percussão, usando-se um

martelo de bola de cerca de 250 g. Os diferentes efeitos sonoros obtidos a existência ou não de

descontinuidade.

Recomenda-se efetuar o reparo se a trinca na superfície do revestimento atender uma das

seguintes condições:

a) Largura superior a 5 mm,profundidade superior a 1/3 da espessura original e comprimento

superior a 1 metro;

b) Largura superior a 3 mm e for passante (atinge a chaparia do equipamento) e comprimento

superior a 1 metro;

c) Largura superior a 4mm, profundidade superior a 1/3 da espessura original, espaçamento

entre trincas adjacentes inferior a 1 OOmm e qualquer comprimento.


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Trincas em revestimento de concreto de pega fosfórica não são muito significativas, pois

temos sempre a malha interrompendo a propagação da trinca de um hexágono para outro,

perdendo assim a continuidade.

b) Erosão

A inspeção visual e dimensional são as técnicas utilizadas para avaliação de revestimento

que tenha sofrido desgaste por erosão.

Recomenda-se remoção total e aplicação de novo revestimento se o desgaste

comprometer 1/3 ou mais da espessura total do revestimento ou as lingüetas que tratam as tiras

dos dispositivos de ancoragem malha hexagonal, estiverem aparecendo.

c) Ataque químico

A desintegração do revestimento por agentes químicos, quando não provocam queda,

deixa-no friável a ponto de permitir a penetração de um estilete metálico em profundidade superior

a 1/3 da espessura original do refratário. O estilete deve ser de aço pontiagudo e possuir um

diâmetro de 3 a 5 mm, pode ser feito com eletrodo de 1/8" .Neste caso,deve-se efetuar a remoção

total do refratário em toda a área afetada.

O aparecimento de furos na chaparia é uma indicação de falha por ataque químico. Esta

falha é observada em revestimento de fornos ou caldeiras que queimem óleo.

d) Esfoliações (laminações)

As esfoliações do revestimento refratário são detectadas de forma visual. Para determinar

regiões que já laminaram, mas ainda não caíram, utilizar o ensaio de percussão com martelo

250g, avaliando o som, como descrito anteriormente.

Para o reparo normalmente recomenda-se a espessura do material remanescente ficar

inferior a 14 da espessura original, neste caso as extremidades dos grampos de ancoragem tipo V

devem estar aparecendo.

e)Contaminação por coque

A contaminação por coque é um caso específico de laminação.

Existem casos onde a laminação é generalizada por todo o revestimento. Uma forma

prática para definição é com a utilização de marreta de 1 kg ao invés de martelo de 250g, pois

desta forma o ensaio já define as áreas através da queda das regiões laminadas (demolição) e

depois deve ser avaliada, conforme critério descrito no item anterior (esfoliações).

As áreas laminadas com coque são de difícil remoção e o martelo de 250g não é suficiente


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para remoção das laminações e a posterior avaliação da espessura.

9.8 Qualificação do material

Geralmente, os proprietários de Indústrias Petroquímicas possuem um sistema de

qualificação de material em função do seu desempenho em serviço. Para todo novo material que

aparece no mercado, é executado um painel independente com a instalação na unidade antes da

decisão da utilização desse novo material na unidade.

Após, no mínimo uma campanha o painel é inspecionado e caso apresente bom

desempenho, o mesmo é considerado aprovado. Esse sistema, também é executado no exterior

(EUA e Europa).

Após a qualificação, a especificação do material é incluída em uma tabela de produtos

qualificados.



BIBLIOGRAFIA

Barradas, R.S. - Aspectos Técnicos das Fibras, 1997.

Carvalho, H.M. - Conhecimentos Técnicos Básicos de Refratários, V Curso Funcional Refratários,

Petrobras, 1991.

Chainho, J. A.- Processo de Deterioração de Equipamentos, IBP, 1996.

Cortez, G.W.K.- Tecnologia dos Cimentos de Aluminato de Cálcio, 1985.

Crowley. M.S. - A Comparison of the Thermai-Mechanical Proprieties of "as lnstalled" vs "Coke

Filled" Refractories for Fluid Catalist Cracking Units, 1998.

Etter, J.A. -Desempenho de Revestimento Refratários, Petrobras, 1998.

Lobo, A.C. - Isolantes Térmicos e Refrários, Volume 11, Instituto Bahiano de Aperfeiçoamento

Profissional.

Pessoa, D.A. -Aplicação de Concretos Refratários, Petrobrás, 1998.

Porto Alegre, M. - Inspeção e Manutenção de Revestimentos Refratários, Instituto Santista de

Qualidade Industrial.

Salles, M., Silva, C. -Aplicação de Concretos por Vibração Externa na Unidade de Craqueamento

Catalítico da REDUC, Petrobras, 1986.

Sallum, J.L.- Alvenaria Refratária, Petrobras, 1998.

Normas Petrobras, ABNT e ASTM.

Catálogos de Fabricantes Morganite, Resco e Habbison Walker.



EXERCÍCIOS

1) Com relação à inspeção de materiais refratários durante a parada de manutenção

(equipamento está fora de operação), pode-se afirmar que é utilizado a inspeção por:

a) Lápis de fusão. b) Ensaio visual e martelamento. c) Por "skin poinr d) Termografia e) Visual e Ultra-som.

2) As Agulhas metálicas são introduzidas na massa de concreto com o objetivo de:

a) Aumentar o volume do concreto; b) Melhorar a resistência mecânica do revestimento, aumentar a densidade do concreto, reduzir

a propagação de trincas e queda do material por impacto; c) Facilitar a aplicação do concreto projetado; d) Dar mais consistência ao concreto. e) Melhorar a resistência à tração do concreto, diminuir a densidade do concreto e facilitar a sua

aplicação em superfícies verticais.

3) O teste de Cone Pirométrico Equivalente tem como objetivo:

a) Avaliar a Resistência Mecânica à baixa temperatura; b) Avaliar a Resistência Mecânica à alta temperatura; c) Avaliar o grau de isolamento térmico; d) Avaliar a Resistência ao choque térmico; e) Verificar o grau de Refratariedade de um material;

4) Condutividade térmica de um material representa a sua capacidade de conduzir um fluxo de calor. Sendo assim, quanto menor for a condutividade térmica, mais isolante é um material. Analisando o conceito exposto, assinale a alternativa correta:

a) Materiais mais porosos apresentam maior condutividade térmica; b) Quanto menos denso for o material maior será a condutividade térmica; c) Quanto mais denso for o material maior será a condutividade térmica; d) Poros não influenciam na condutividade térmica de um material. e) Materiais pouco porosos possuem baixa condutividade térmica.

5) São necessidades e características de concretos refratários preparados com elevada quantidade de cimento:

a) Elevada quantidade de água. Apresentam reduzida resistência mecânica e elevada porosidade.

b) Elevada quantidade de água. Apresentam elevada resistência mecânica e reduzida porosidade.

c) Reduzida quantidade de água. Apresentam elevada resistência e elevada porosidade. d} Reduzida quantidade de água. Apresentam reduzida resistência mecânica e elevada

porosidade. e) Elevada quantidade de água. Apresentam reduzida resistência mecânica e reduzida

porosidade.



6) A resistência à compressão à temperatura ambiente (RCTA) é fortemente influenciada por qual das características abaixo?

a) Coeficiente de dilatação térmica b) Propriedades magnéticas das materiais-primas c) Resistência ao ataque químico d) Densidade do refratário e) To das as respostas estão corretas.

7) Durante o projeto de uma unidade o inspetor de equipamentos é solicitado a opinar sobre a escolha de materiais para a construção de um forno. Que material ele deve recomendar para a chaparia, sabendo que o projeto do equipamento é do tipo parede fria com boas características isolantes e refratárias?

a) Aço Inoxidável Austenítico. b) Aço Inoxidável Duplex. c) Aço Carbono-Manganês. d) Aço Alta Liga. e) Aço Baixa Liga.

8) Qual é a principal finalidade de um refratário?

a) Isolar a parede do equipamento dos gases corrosivos. b) Resistir à temperatura do processo. c) Isolar as ancoragens dos gases corrosivos. d) Usado como proteção antierosiva. e) Usado como proteção anticorrosiva.


GABARITOS MÓDULO 2

METALURGIA

1- D 2- A 3 - A 4 - A 5- B 6 - E 7- B 8 - A 9- A 10 - C 11 - A 12 - C 13 - B 14 - D 15 - B 16 - C 17 - B 18-D 19 - B 20 - C

ENSAIOS MECÂNICOS

1-E 2 - D 3 - A 4-E 5 - E 6 - B 7- D 8 - C 9 - C 10 - B 11-D 12 - D 13 - B 14- E 15 - A 16 - B

METALOGRAFIA

1-B 2-C 3-C 4 - D 5 - DACBE 6-D 7-A 8 - DBACE 9-A 10 - C 11-D

SOLDAGEM

1-D 2-C 3-C 4-B 5 - A 6- E 7- o 8 - E 9 - C 10 - C

REFRATÁRIOS E ISOLANTES

1-B

2- B

3-E

4-C

5-A

6-D

7-C

8 - B

Refratarios e Isolantes

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