Edição 347 - Revista Petro & Química

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Leiam na edição 348 da Petro & Quimica!

Método analítico para determinar esforços máximos admissíveis em válvulas bi-partidas

Ivo Andrei O. L. Lima Msc. Eng. Mecânica, Especialista da Braskem

Resumo As normas e padrões específicos para fabricação e dimensionamento de válvulas não estabelecem critérios similares às normas e padrões para bombas e compressores quanto às cargas admissíveis em suas extremidades; com isto, os esforços devido à tubulação nestes componentes são, na maioria das situações, limitados pelas tensões atuantes nos tubos e conexões adjacentes. Quando se trata de válvulas manuais de corpo inteiriço, este critério tem-se demonstrado pelos anos de aplicação, em uma adequada forma de avaliação. Porém, no caso de válvulas de controle e em especial de corpo bipartido, há ocorrência de problemas de travamento do sistema de acionamento e até ruptura das sedes. O critério com base em tensões aplicado a tubos e conexões não é, portanto, suficiente para garantir a continuidade operacional destas válvulas sem risco de falha. Este trabalho propõe um novo método analítico e abrangente baseado em pressão equivalente para estabelecer limites admissíveis para os esforços oriundos da tubulação conectada à válvula bi-partida. O método proposto considera todas as forças e os momentos atuantes, além dos parâmetros fundamentais (pressão, temperatura, material e diâmetro) envolvidos, permitindo que nas fases iniciais do projeto, o desenvolvimento do arranjo da tubulação seja feito com segurança e com melhor equilíbrio entre os custos de instalação e o de engenharia, antes mesmo da definição do fornecedor da válvula. www.petroquimica.com.br/

Isolamento NÃO previne a Corrosão

Com este título a o artigo da CCPS (www.aiche.org/ccps ) de fevereiro de 2005 trouxe um importante alerta para um dos problemas mais sérios e comuns em unidades industriais que possuem tubulações e equipamentos isolados, a corrosão sob o isolamento ou Corrosion Under Insulation (CUI). Esta é uma corrosão eletroquímica que evolui silenciosamente sob o isolamento térmico ou materiais de proteção passiva (fire-proofing), como o concreto, com uma taxa de corrosão acelerada quando comparada a taxa que ocorre em tubulações sem isolamento expostas a atmosfera (sistema aberto). 

Os materiais isolantes se não estiverem bem protegidos mecanicamente e selados contra a entrada de umidade tendem a absorver uma quantidade significativa de água, para se ter uma idéia, um dos materiais isolantes mais utilizados na indústria para serviços com temperatura acima da temperatura ambiente é o silicato de cálcio, este material é altamente higroscópico, ele absorve entre 10-14% do seu volume em água. Ver uma tabela retirada do artigo “Corrosion: understanding the basics” por Joseph R. Davis (ASM International 2000) comparando alguns materiais isolantes.

Sob o isolamento cria-se um sistema fechado que mantém a presença de umidade até + 175 °C, ou seja, a evaporação da água oxigenada é limitada, o que promove uma maior taxa de corrosão devido a temperatura mais alta, conforme pode ser visto na figura 1.1 abaixo extraído do trabalho de Speller, Corrosion – Causes and Prevention, 1935, Mcgraw-Hill.

Esta umidade absorvida pode vir da chuva, ou de equipamentos como torres de refrigeração que associados a contaminantes com presença de cloreto e enxofre (chuva ácida) promove uma corrosão ainda mais severa, em especial nos aços inox austeniticos (série 300) levando a outros mecanismos de corrosão fraturantes como a corrosão sob tensão fraturante (stress cracking corrosion).

Imagem retirada de um guideline para tratar o CUI desenvolvido

pela NACE com  grandes empresas Internacionais

como Exxon, Shell, BP entre outras

                Como todo este processo de ocorre “escondido” da inspeção visual, sua detecção na maioria das vezes só ocorre com a presença de vazamento. Esta ação silenciosa é que torna esta corrosão em uma das mais perigosas.

A dificuldade no controle da CUI é a garantia da impermeabilidade/vedação da estrutura de proteção do isolamento devido aos seguintes fatores:

·         As irregularidades geométricas e a própria vida útil dos materiais selantes que tendem sempre a ressecar e permitir passagem (ver figura 2  abaixo);

·         Pela própria necessidade de acompanhar a vida útil das tubulações através de medição de espessura, sempre ocorre à necessidade de abrir janelas de inspeção que levam a entrada da umidade, e se não forem feitas recompostas corretamente deixam “brechas”;

·         Pontos “mortos” da tubulação como drenos e vents sempre tem sua temperatura abaixo da condição máxima e estes pontos são sempre os mais susceptíveis a entrada de umidade;

·         Materiais de isolamento térmico típicos de sistemas de alta temperatura, como o silicato de cálcio, são altamente higroscópicos, e isto pode ocorrer durante a instalação/montagem se não tomados os devidos cuidados e durante a operação nas “brechas” citadas acima;

O que pode ser feito?

1.       Saber quais estruturas e equipamentos no seu processo que tenham potencial para corrosão sob o isolamento. Veja abaixo os itens apontados pelo API-570 e a NACE-198:

a.       Aquelas áreas expostas ao gotejamento de torres de refrigeração;

b.      Aquelas expostas a ventes de vapor;

c.       Aquelas expostas a gotejamento de misturas ou vapores ácidos;

d.      Sistemas de tubulação em aço carbono e baixa liga isoladas, incluindo isolamento para proteção pessoal, operando entre + 4°C a +175°C ou serviços intermitentes;

e.      Acima de +175°C, porém trabalham com serviços intermitentes;

f.        Linhas de vent e dreno com trechos “mortos” que trabalham em temperaturas inferiores a temperatura da linha principal;

g.       Tubulações de aço inox que operam entre 60°C e 205°C, sujeitas a presença de cloreto;

h.      Sistemas sujeitos a vibração que está susceptível a danificar o isolamento criando caminho para entrada de água;

i.         Outros sistemas que o isolamento esteja susceptível a dano;

2.       Estar atento aos sinais de corrosão “escondida” como:

a.       Manchas de ferrugem ou descolorações;

b.      Abaulamentos, empolamentos ou bolhas;

c.       Pequenas fugas de gotas de vapor ou odores;

3.       Adotar técnicas de inspeção que não requeiram retirar o isolamento como radiografia digital ou a termografia.

4.  Adotar especificações de pintura ou revestimento especial adequado para as condições operacionais antes de isolar as estruturas, esta recomendação é obrigatória para materiais em aço carbono e baixa liga com risco de CUI. Para linhas em aço inox deve-se verificar se há risco de presença de cloreto, pois a falha pode torna-se catastrófica, sendo muito mais custosa do que o investimento em pintura destas estruturas “nobres”.

5.       Para tubulações isoladas apenas com intuito de proteção pessoal (temperaturas > 60°C) deve-se avaliar a adoção de outros meios de proteção como grades ou barreiras físicas ao invés de aplicar isolamento térmico.