Caso 057: Válvulas sem Flanges com Parafusos Longos.

Poucos sabem, mas as tubulações flangeadas que utilizam válvulas sem flanges onde a fixação destas é por meio de parafusos longos, tem uma pequena desvantagem no fator segurança (fluidos inflamáveis sob pressão), caso alguns cuidados simples, mas importantes, não sejam adotados.

Veja a foto abaixo e faça uma reflexão...

1. Você reconhece essa cobertura metálica na válvula como um importante equipamento de segurança?
2. Se ela estivesse danificada ou mesmo faltando, você reportaria esse fato para que pudesse ser reparada ou substituída?

  

Válvula sem a cobertura metálica.

Válvula sem a cobertura metálica.

A cobertura de metal envolve um equipamento denominado “válvula sem flanges com parafusos longos” ou válvula de parafusos longos, válvula tipo sanduíche, válvula lug e válvula sem flange ou tipo “wafer”.

Exemplos de válvulas sem flanges com parafusos longos:
a esquerda uma válvula borboleta tipo wafer e
 a direita uma válvula borboleta tipo lug.

Essas válvulas não possuem flanges integrados para conexão com flanges da tubulação ou com os flanges de vasos de processo, e tem parafusos expostos maiores do que as válvulas com extremidades flangeadas (geralmente o comprimento  em exposição desses parafusos longos é maior que 7,0 cm).

Se houver um incêndio nas proximidades, esses parafusos longos poderiam ficar em contato direto com as chamas. O calor das chamas faria com que os parafusos se dilatassem e se alongassem, permitindo o vazamento pelas juntas de ambos os lados da válvula. Se o produto que vazar for inflamável ou combustível, ele acrescentará mais combustível ao incêndio . Se a tubulação estiver pressurizada, um grande jato de fogo causará danos ainda maiores.

A cobertura metálica recobre os parafusos com um material resistente a chamas envolvendo todo o conjunto com uma cobertura de aço inoxidável a fim de protegê-lo do calor das chamas e do contato direto com estas. Ela é um importante dispositivo de segurança. Ela deverá ser reinstalada adequadamente caso tenha sido removida para manutenção. Ela também deverá ser inspecionada periodicamente para verificar se está em boas condições qualquer avaria deverá ser reportada para que seja reparada.

As válvulas sem flanges com parafusos longos são utilizadas
em muitas plantas de processo industrial. Mas será que é  menos seguro
que as válvulas tradicionais flangeadas?

RECOMENDAÇÕES

•  Se você tiver válvulas com parafusos longos em tubulações que contenham material combustível, inflamável ou operem com GLP, certifique-se que as coberturas metálicas dessas válvulas estejam sempre em boas condições;
• Uma cobertura metálica de uma válvula com parafusos longos pode esconder uma corrosão ou outro tipo de dano na válvula. As coberturas devem ser removidas periodicamente para inspeção de flanges e válvulas e imediatamente recolocadas após a inspeção;
• A proteção passiva contra incêndio nesse tipo de válvula estará dimensionada para um incêndio de curta duração, uma solução de projeto inerentemente mais seguro seria a substituição desse tipo de válvula por uma com flanges.

Fonte:

Center for Chemical Process Safety – CCPS 

Ivo Andrei Lima do blog A Engenharia e o Conhecimento .

Caso 056: O Trágico Fim do Challenger (1986).

O acidente ocorrido em 28 de janeiro de 1986 continua sendo o fracasso mais emblemático do programa espacial americano. Foram apenas 73 segundos de voo, seguidos pela explosão sobre do Oceano Atlântico.

Missão STS-51L Challenger no momento do lançamento.

Foi a primeira catástrofe acompanhada ao vivo pela televisão. De suas casas, crianças acompanharam a tragédia da tela de suas TVs, na manhã que deveria ser marcada para celebrar a primeira ida ao espaço de um civil, Christa McAuliffe, uma professora de New Hampshire de 37 anos, onde iria conduzir uma aula em órbita da Terra. Milhões de crianças em idade escolar estavam acompanhando seu voo.

A explosão do ônibus espacial CHALLENGER.

COMO ACONTECEU...

Um dos anéis de vedação (O Ring) de um dos foguetes propulsores sólidos (SRB) rompeu logo após o lançamento, causando um incêndio seguido de explosão. O rompimento desse anel provocou um vazamento de combustível propulsor* formando uma ”língua de fogo”, incidindo essa chama diretamente no casco do tanque externo (ET). A chama cortou o casco como fosse um grande maçarico. Através do corte no casco a liberação repentina do combustível do propulsor principal do ET (hidrogênio e oxigênio no estado líquido sobre pressão), provocou a grande explosão.

*O combustível sólido do SBR é constituído essencialmente de alumínio (combustível propriamente dito), perclorato de amônia (agente oxidante), óxido de ferro III em pó e outros componentes que formam uma pasta que ajudam na queima do combustível sólido.

Na junção de duas partes dos SBRs há um anel de borracha tipo O (O Ring), que faz a vedação. Bem antes da tragédia do ônibus espacial Challenger, começaram a aparecer problemas nestas juntas de vedação. A enorme pressão no interior do foguete (SBR) fazia com que a parede sofresse uma pequena deformação, ocasionando um deslocamento do anel. Assim, para manter a vedação e impedir o vazamento de gases, a borracha deveria ter grande elasticidade para, em frações de segundo, fechar a passagem. Para remediar o problema, os engenheiros colocaram calços para manter as juntas retas. Mas, a cada vez que os foguetes SBR eram reutilizados , deformações adicionais apareciam, provocando, às vezes, pequenos vazamentos. Havia, portanto, a necessidade de resolver o problema antes de novos lançamentos. No entanto, apesar dos avisos dos engenheiros, os chefes da NASA continuaram com os lançamentos. Mais tarde, o ilustre físico teórico ganhador do prêmio Nobel Richard P. Feynman (membro da comissão que investigou o acidente) acusou estes chefes de praticarem "roleta russa".

Chama oriunda do SBR incidindo no ET.

Os filmes e fotos produzidos no dia da tragédia mostram que o problema foi o vazamento dos gases de altíssima temperatura de um dos SBRs  que provocou a explosão do grande tanque de combustível líquido (ET).

Os anéis (O Ring) dos foguetes SRB do ônibus espacial Challenger, eram de fluorelastômero especial, fabricado especialmente para NASA,  e possuíam boa performance em altas temperaturas. No entanto, quando esse elastômero era submetido a baixa temperatura não comportava-se tão bem, tornando-o duro e quebradiço.

No dia da tragédia a temperatura ambiente era de dois graus abaixo de zero. Este foi o problema: com a baixa temperatura, a borracha perdeu sua elasticidade e assim perdeu sua capacidade de vedar adequadamente a junta do foguete SRB.

O problema  pode ser observado iniciando no momento
da ignição do lançamento. Veja as setas indicando o vazamento.
A junta não suportou.

TRÁGICO FIM DA TRIPULAÇÃO

Com a explosão do tanque externo (ET), o compartimento na proa do módulo onde estava a tripulação subiu como uma bola de fogo, intacto, e continuou subindo por mais cinco quilômetros antes da queda. A queda livre durou mais de dois minutos. Investigações posteriores mostraram que provavelmente boa parte da tripulação ainda estava viva durante este tempo - o impacto com a água  foi o golpe final.

Comandante Francis "Dick" Scobee, piloto Mike Smith, os especialistas de missão
 Judy Resnik, Ellison Onizuka e Ron McNair, e os especialistas de
carga Greg Jarvis e a professora Christa McAuliffe (a esquerda).

Não havia nenhum paraquedas para desacelerar a descida e nenhum sistema de ejeção. A NASA havia ignorado esses procedimentos de segurança durante o desenvolvimento e fabricação da Challenger. A viagem espacial foi considerada tão corriqueira, que os sete tripulantes da espaçonave usavam apenas macacões azuis e capacetes de motoqueiro para a decolagem. Eram tão corriqueiras essas missões que o módulo era  conhecido  como “Ônibus Espacial”.

INFORMAÇÃO TÉCNICA X GESTÃO (muitas vezes são inimigas mortais)

Na tarde de 27 de Janeiro de 1986, às vésperas do lançamento, a previsão do tempo era de frio excepcionalmente para a Flórida no Centro Espacial Kennedy, em Cabo Canaveral, com temperaturas muito baixas nas primeiras horas de 28 de janeiro. Engenheiros expressaram preocupação de que em tais temperaturas frias, os anéis poderiam endurecer e não selar as juntas, liberando gases de ignição quentes.

FRENTE FRIA: No dia do lançamento do ônibus espacial Challenger,

o gelo cobriu vários instrumentos da base de lançamento 
do Centro Espacial Kennedy em Cabo Canaveral (Flórida). 

O tempo excepcionalmente frio condenou missão. (Foto: NASA)

Apesar de aviso e sugestão do cancelamento do lançamento por alguns engenheiros, já que em outras missões espaciais já havia sido observado desgaste erosivo em anéis similares  em temperaturas baixas (semelhante ao de 28 janeiro de 1986), a cúpula da NASA definiu o problema como risco aceitável.

Após o acidente, uma comissão de investigação ligada à Casa Branca indicou que as causas da tragédia foram: falha na inspeção dos equipamentos, aliada à pressão para que o lançamento acontecesse dentro do cronograma previsto pela agência espacial (NASA).

O físico Richard. P. Feynman 

(membro da comissão de investigação) 

sua demonstração da borracha mergulhada 

em um copo com gelo para explicar 

o acidente com o Challenger.

Há uma grande polêmica ao que se refere a falha de inspeção já que o problema foi detectado, mas por conta de um cronograma apertado, a decisão superior da NASA  foi por não fazer os devidos reparos. Logo, a inspeção de equipamentos foi eficiente, porém a tomada de decisão foi catastrófica apesar dos dados técnicos disponíveis para tomada da decisão correta.

CAUSAS

Causa Imediata: deficiência do sistema de vedação com anel elastômero em baixa temperatura (falha no projeto);

Causa Básica: ignorar informação técnica e continuar o cronograma da missão (falha de gestão).

CONCLUSÃO DA NASA

• Falha da inspeção;
• É inseguro fazer lançamentos a temperaturas tão frias.

VEJA O VÍDEO ABAIXO, DEMONSTRANDO  O MOMENTO DA EXPLOSÃO 

E O DETALHAMENTO DA FALHA DO ANEL DE BORRACHA.

          OBSERVAÇÕES

1-   Os SBRs (foguetes propulsores sólidos) são os dois tanques laterais responsáveis por 70% da propulsão dos ônibus espaciais como a Challenger. São chamados de foguetes auxiliares, apesar de terem, somados, o maior poder de propulsão. Já o ET (tanque externo), é a maior estrutura do conjunto, sua função é alimentar os motores principais a vencer a força da gravidade da Terra durante o lançamento sendo responsável por 30% da força de propulsão;

2-   Os SBR são reutilizados após cada missão. Eles se separam do módulo antes de sair da atmosfera terrestre e retornam com o auxílio de paraquedas e são resgatados pela Marinha norte americana ao “caírem” no mar. Nem sempre os anéis de borracha (anel elastômero) são substituídos.

Aspecto da avaria no casco do Tanque Externo (ET) no local de
incidência de chama oriunda do SRB (falha de junta de borracha).
Foto retirada no convés do navio que o resgatou do fundo do Oceano Atlântico.

Fonte:

Emiliano Chemello - A explosão do ônibus espacial Challenger

 www.jornaldaciencia.org.br

Caso 055: Corrosão por Frestas em Suportes de Tubulação.

A corrosão em frestas consiste em uma das formas de ataque mais incidente e menos reconhecida. Este tipo de corrosão localizada é um problema que em geral envolve os metais passiváveis e, portanto, materiais relativamente resistentes à corrosão, como, por exemplo, aços inoxidáveis, titânio e alumínio. Por esta razão, a corrosão em frestas é frequentemente negligenciada, levando a falhas prematuras de estruturas e equipamentos, algumas vezes com consequências catastróficas. 

Típica corrosão por fresta entre o suporte e tubulação.

Este tipo de corrosão também ocorre com metais ferrosos e outras ligas menos resistentes à corrosão, expostos a ambientes altamente oxidantes ou passivantes. Em todos os casos, a ocorrência deste problema limita-se a frestas muito estreitas que são formadas quando são utilizadas gaxetas, parafusos e arruelas, estando presente também em juntas sobrepostas e depósitos de superfície (deposição de areia, produtos de corrosão permeáveis, incrustações marinhas e outros sólidos), além de outras heterogeneidades superficiais, como trincas, borrifos de solda, e outros defeitos metalúrgicos.

Focaremos aqui na corrosão por frestas em suportes de tubos já que é uma das principais causas de avaria em tubulações aéreas em uma planta de industrial.

Corrosão "por frestas" ou "em frestas".

Existem variadas formas de se promover suportação a uma linha levando em conta seu peso, temperatura de trabalho, diâmetro, entre outros. Entretanto, a grande maioria dos suportes utilizados em plantas de processos está reunida na imagem abaixo:

Tanto a estatística quanto a prática e a vivência na área, nos revela que os suportes de viga, os grampos U e as braçadeiras em geral, historicamente, “tem a preferência” para manifestação da corrosão por frestas. Isso se deve as seguintes características indesejáveis ​​em comum desses suportes:

•  Formação de uma fenda (fresta): é considerada a raiz do problema. É normal a existência de frestas entre elementos durante a montagem do suporte com o tubo;
• Acumulação de água: estes tipos de apoio permitem que a água fique presa nas frestas mantendo o contato entre superfície do tubo e o suporte;
• Difícil acesso a inspeção e a manutenção: estes tipos de apoio tornam praticamente impossíveis aplicar camada de tinta protetora eficiente após a montagem. Mesmo que a pintura seja feita anteriormente, a montagem quase sempre “danifica” a pintura e em alguns casos, as próprias características de operação deterioram a tintas alongo do tempo, fornecendo o contato bi-métálico, muitas vezes imersos em um eletrólito (acúmulo de água em fresta). A inspeção visual é muitas vezes difícil, bem como, fiscalizar essas áreas com os métodos de END;
• Formação de par galvânico: alguns desses tipos de suporte podem desenvolver contato bi-metálico e juntamente com a fresta entre os elementos, dará espaço a corrosão por aeração diferencial ou por concentração diferencial. Apesar de tanto o tubo e o suporte serem do mesmo material, as diferenças metalúrgicas ainda pode fornecer uma pequena diferença de potencial para criar uma célula de corrosão.

 O MECANISMO DE CORROSÃO

É um equívoco comum imaginar que SOMENTE o contato metal-metal, juntamente com o acúmulo de água seja a causa principal de corrosão nestes pontos. Isto está correto, porém há muitos fatores, além disso. Vejamos:

1 Acúmulo de água: A própria natureza dos suportes permite que a água acumule-se sobre a superfície do tubo pintado, bem como, na pintura sobre o elemento de apoio;

2. Falha na Pintura: mesmo com uma boa aplicação de pintura no tubo e nos suportes, muitas vezes o sistema de pintura é projetado para exposição à atmosfera e não serviço de imersão. A extensão superficial da tinta é continuamente exposta à água, podendo ocorrer o “amolecimento” (perecimento) dessa camada de tinta imersa. Outro problema comum ocorre quando o tubo se dilata e contraia naturalmente devido a temperatura de trabalho e/ou atmosférica, sendo inevitável que o substrato de aço seja exposto à água por falhas na pintura (por exemplo: fendilhamento, descontinuidade de película, espessura aquém da necessária para uma situação de imersão, escolha do esquema de pintura inadequado, entre outros), levando em conta o tempo de exposição ao meio (imersão) e a temperatura que envolve o sistema operacional;

3. Corrosão inicial:  A pequena área de aço agora exposta à água oxigenada (frequentemente com cloretos), devido a falha na pintura, começa a corroer. Com sua propagação, logo toda a área de suporte ou do tubo estará totalmente exposta (aço nu);

4. Corrosão por frestas: Deste ponto em diante, a corrosão na fenda assume a partir do mecanismo geral de corrosão denominada aeração diferencial. Com a criação do produto de corrosão (formação de camada de óxidos), ele restringe ainda mais a difusão do oxigênio e a concentração de oxigênio diminui. A corrosão por fresta está agora  acelerando cada vez mais.

5. Falha da tubulação ou do suporte: Se ocorrer falha de inspeção ou inacessibilidade ao local para detectar esta perda de espessura de parede, o tubo irá falhar.

SOLUÇÕES INADEQUADAS

O meio industrial a muito tem ciência desse tipo de problema, mas não foi capaz ainda de combatê-la eficientemente, o que é evidenciado por algumas das soluções implementadas que muitas vezes aceleram a corrosão. Exemplos a seguir:

Almofadas de Borracha

Como foi referido anteriormente, pensava-se que o contato metal-metal era a único ou principal problema causador da corrosão por frestas. Assim, muitas indústrias ainda utilizam almofadas de borracha de diversos tipos, em uma tentativa de resolver este problema mesmo notando-se que eles improdutivos (talvez se pense: “ruim com ele, pior sem ele”). Na verdade, almofadas de borracha sob a tubulação intensificam o problema reduzindo ainda mais a vida útil do tubo. A fresta, que foi formada sem a almofada de borracha é leve em comparação com fresta entre a almofada e o tubo, que agora tem a capacidade de absorver mais  água por ação capilar. 

O uso dessas almofadas de borracha além de reter mais água (aumenta a capacidade de deteriorar a pintura), ela também amplia a área de contato aumentando o comprimento da fresta. Nota-se que não há contato bimetálico nessa situação, porém um eletrólito (água de chuva como exemplo) que venceu com o tempo a barreira de tinta e que nesse momento aciona o mecanismo de corrosão seletiva, formando a chamada pilha de ação local.

Almofadas de borracha. Não é incomum observá-las em plantas de processo.

Almofadas de Fibra de Vidro

Obviamente, outra tentativa para eliminar o contato de metal-metal. Isto é melhor do que as almofadas de borracha, mas ainda permite frestas entre a superfície do tubo  e a almofada.

Suportes Soldados

O apoio soldado (chapa soldada) é uma solução viável. No entanto, aumenta o custo significativamente, tanto em termos de construção como de inspeção.

Outras soluções foram adaptadas destas, porém, nenhuma aborda a principal causa do problema: aprisionamento de água (eletrólito), que inicia o processo de deterioração  com  a falha da  pintura e em seguida propiciando o desenvolvimento do mecanismo de corrosão.

Chapa sobreposta, "eficiente"mas custoso.
Na foto, é provável que esta chapa já seja um
reparo de correção de um vazamento.

ALTERNATIVA PESQUISADA

A pouco mais de uma década vem se usando de forma incipiente suportes alta resistência de material termoplástico. A configuração meia-volta onde o tubo é apoiado minimiza a fresta não permitindo a acumulação de água. Permite fácil inspeção e manutenção no suporte. O contato de metal-a-metal é eliminado se utilizado com um parafuso revestido, sendo a tubulação completamente isolada da estrutura de suporte. veja as fotos abaixo:

A foto inferior-direita é de uma estrutura no Brasil.

Detalhe do apoio termoplástico.

Ao utilizar estas braçadeiras em U, é importante aplicar uma manga de poliolefina sobre a haste do parafuso. Isto reduz o risco de quebrar a película de tinta em torno do tubo fornecendo a combinação certa de dureza e durabilidade para proteger a pintura da tubulação, evitando criação de uma fresta capilar em torno da circunferência do tubo.

Outros modelos (braçadeiras) com a mesma concepção.

OBSERVAÇÃO do BLOG: Desconhecemos a eficiência do sistema “inovador” mencionado acima. Para melhor detalhamento sugerimos uma boa pesquisa (apurada) e ponderação sobre o assunto.

Fonte:

http://www.stoprust.com/ por Jim Britton.

http://www.iecengenharia.com/

http://www.ipt.br/

Explanação das aulas ministradas pelo professor José Vieira

da Equipe de Formação de Inspetores – EFI / SINDIPETRO-LP.

MATERIAL COMPLEMENTAR INSERIDO EM 15/01/2014.

Esse material foi sugerido e enviado no dia 14/01/2014 pelo colega João Alexandre. Complementamos dessa forma o post original do dia 12/01/2014 por entendermos que se trata de uma alternativa viável relacionada ao assunto.

CALHA DE SACRIFÍCIO

Outra alternativa interessante para se evitar a corrosão por frestas na parede da tubulação é a utilização de calhas de sacrifício (chapas de aço sobrepostas fixadas na parede externa do tubo), na região dos suportes juntamente com aplicação de fixador (pasta polímero).

A aplicação desse polímero entre a chapa de sacrifício e a tubulação, por meio de solda a frio, fixa as calhas nos suportes de tubulações aéreas, evitando o processo de solda elétrica que gera no metal regiões de fragilização térmica, aumentando significativamente a susceptibilidade à corrosão nestes pontos.

A função desse polímero é a fixação calha de sacrifício com a tubulação eliminando o contato da parede da tubulação com a calha. Essa  calha de sacrifício  afasta  a fresta da tubulação, deixando a calha de sacrifício fazer sua função (corroer no lugar da tubulação).

Essa alternativa pode ser utilizado em tubulações que trabalhem até 175°C aproximadamente.

As fotos abaixo são trechos de tubulações que sofriam corrosão por frestas nas regiões dos suportes e utilizaram essa tecnologia (fixador polímero) apara evitar o dano a tubulação.

Cura mecânica do fixador (pasta polímero) entre a calha com a tubulação.  

A pasta excedente é usada para finalizar vedação nas extremidades da calha.

Calha “soldada a frio” após 3 (três) anos em operação, 

sem nenhum desgaste e/ou ponto de corrosão.

Esta foto e a anterior  foram tiradas por engenheiro da PETROBRAS da RLAM, 

que verificou “in situ” o excelente desempenho da “soldagem a frio” 

com o uso do polímero fixador.

Fonte:

João Alexandre M. Ferreira , consultor-técnico da HITA Comércio e Serviços Ltda. 

MATERIAL COMPLEMENTAR INSERIDO EM 18/03/2014.

O material exposto a seguir foi sugerido pelo colega Paulo da Luz da equipe do PORTAL PETRONOTÍCIAS  no dia 12/03/2014. Complementamos dessa forma o post original do dia 12/01/2014 por entendermos que se trata de uma alternativa e que logicamente deve se estudada pelo setor de projeto de cada empresa interessada. Fica aqui mais uma opção.

ROLETE DE GIRO LIVRE

Uma alternativa que pode ser considerada para se evitar a corrosão por frestas na parede da tubulação é a utilização de Roletes de Giro Livre. Trata-se de dispositivos de apoio por Roletes em Plástico de Alta Performance (RAPAP®) projetados e fabricados para atender as características particulares de cada linha ou tubulação, podendo ser aplicados em diversas instalações desde píeres de manobra, recebimento e exportação de compressão, via de tubos etc. Tudo isso em consonância com o comportamento de estabilidade e flexibilidade de cada configuração.

OBSERVAÇÃO DO BLOG: Devemos salientar que cada planta consolidada deve considerar que mudanças deste tipo requer estudo detalhado do traçado e flexibilidade da tubulação, já que envolverá modificações na altura da linha ou rebaixamento da estrutura de apoio atual entre outros. Deve ser considerado também o diâmetro da linha. Todos os diâmetros são contemplados? Enfim, essa pergunta e outras serão respondidas pelo fabricante (link). Sugiro acima de tudo bom senso e muita pesquisa antes de executar  modificações em uma planta industrial já consolidada.

Fonte:

http://www.liderroll.com.br/WP/

Caso 054: Isolamento Térmico NÃO previne a Corrosão.

Um dos problemas mais sérios e comuns em unidades industriais que possuem tubulações e equipamentos isolados é 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 (fireproofing), como o concreto, com uma taxa de corrosão acelerada quando comparada a taxa que ocorre em tubulações sem isolamento expostas a atmosfera (sistema aberto). 

Linha corroída devido infiltração de
umidade através do isolamento térmico.

O isolamento e o fireproofing torna-se uma “capa” para a corrosão se esconder e o meio ambiente adequado para se iniciar e desenvolver. Esta cobertura retêm umidade ou produtos químicos e criam condições para o ataque corrosivo. Por estar oculto, este processo geralmente se desenvolve sem ser percebido por muitos anos e pode resultar em falha.

Além de ser comum em tubulações, ocorre em tanques, ou outros equipamentos onde isolamento térmico deficiente (mal instalado) ou danificado permite a entrada de água, escondendo o mecanismo de deterioração sob o isolamento, não permitindo que você o note.

CUI no costado de um tanque de armazenamento.

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 ideia, 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 gráfico abaixo adaptado do trabalho de Speller, Corrosion – Causes and Prevention, 1935, Mcgraw-Hill.

OBS: A literatura técnica  sugere que a CUI pode ser uma preocupação para equipamentos operando em temperaturas entre  4°C e 175°C, porém a pratica revela que é bastante comum sua ocorrência com temperaturas  até 120°C.

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

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

Imagem retirada de um guideline que trata da CUI desenvolvido

pela National Association of Corrosion Engineers - NACE,

com a colaboração da Exxon, Shell, BP entre outras.

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;
• 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.

Alguns fatores contribuintes para a CUI incluem:

• Água presente no isolamento, por causa de armazenamento impróprio antes da instalação imprópria, ou danos após a instalação do isolamento. Isso pode ser agravado se houver contaminação química da água embebida no isolamento – por exemplo, por ácidos e outros químicos, ou cloretos, tais como o sal presente no ar próximo a água salgada ou por produtos químicos provenientes de degelo;
• A CUI pode ocorrer em regiões mais afastadas do ponto real de vazamento – especialmente em pontos mais baixos. Você pode estar vendo um vazamento pelo isolamento, mas não necessariamente o ponto real de vazamento na tubulação;
• Pequenos orifícios ou pequenos vazamentos a partir de juntas e conexões sob o isolamento podem permanecer não detectados até que o dano cause um grande vazamento.

Isolamento danificado facilita a infiltração de água.

EXEMPLOS DO QUE PODE ACONTECER

• Um tubo de 4” contendo amônia líquida vazou por causa de corrosão extensiva. A qualidade do isolamento era ruim permitindo a entrada de água através do isolamento. A tubulação tinha sido parcialmente inspecionada durante a última parada, mas essa seção de tubulação em particular não havia sido examinada.
• Uma tubulação de 1” de alimentação de gás inflamável se rompeu por causa da perda de espessura do tubo devido à corrosão sob o isolamento, causando um incêndio. Era uma tubulação de by pass que de fato não estava em operação na ocasião. Por não haver fluxo através da tubulação, ela estava mais fria que a tubulação principal (cerca de 80° C). Essa temperatura era baixa o suficiente para fazer condensar vapor ou a umidade do ar. A água na forma líquida, em contato com o tubo com isolamento, não evaporava rapidamente. Isso, em combinação com o isolamento danificado, criou as condições que tornaram mais favorável o aparecimento de corrosão.
• A foto abaixo mostra corrosão externa em linha de transferência de fenol. A linha era isolada e falhou antes da corrosão ser descoberta. Embora ninguém tenha se ferido, foi muito custoso corrigir os danos ambientais e reparo da tubulação.

Linha de fenol "atacada" pela CUI.

VEJA TAMBÉM O CASO 002 (CLICK AQUI) - É um excelente exemplo de como a CUI pode ser perigosa.

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 (Piping Inspection Code: In-service Inspection, Rating, Repair, and Alteration of Piping Systems) e a NACE-198:

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

b.  Aquelas expostas a vents 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, quando 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.

Em muitos casos podemos observar  o estufamento do isolamento térmico
quando o óxido "empurra" o mesmo devido seu aumento de volume.

2.   Durante a inspeção da sua unidade, fique atento aos sinais de corrosão “escondida” como:

a.   Manchas de ferrugem ou descolorações do isolamento;

b.  Abaulamentos, empolamentos , estufamentos do isolamento térmico, pois  o produto de corrosão (óxido de ferro) tende a empurrar o isolamento devido  o seu aumento de volume durante a formação do óxido no aço carbono;

c.  Pequenas fugas de gotas de vapor ou odores pelo isolamento;

d.  Verifique pontos de acúmulo de umidade;

e.  Inspecione mas não toque, se você interferir num equipamento acentuadamente corroído, um vazamento pode ocorrer. Pare o sistema avaliando a classe do produto, pressão e temperatura do equipamento, antes de remover o isolamento, caso perceba corrosão significativa no ponto inspecionado.

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

Pontos quentes evidenciam muitas vezes baixa espessura.
Se sua linha for isolada e possui condições para infiltração e
conservação da umidade, suspeite da CUI.

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.

6. Para os trabalhadores da manutenção e da construção/montagem de plantas de processo:

• Certifique-se que a instalação esteja sempre de acordo com os procedimentos especificados. Isso inclui coberturas e vedações apropriadas do isolamento e revestimento ou pintura adequada do equipamento a ser isolado;
• Se tiver de remover o isolamento, proteja o isolamento removido até o término do serviço e certifique-se para que ele seja adequadamente reinstalado;
• Quando remover o isolamento para um serviço de manutenção, aproveite a oportunidade para examinar o equipamento ou tubulação. Se observar sinais de corrosão, reporte isso para a gestão para que especialistas possam inspecionar o equipamento.

Bom isolamento térmico (instalação e conservação)
minimizam a ação da CUI.

7. Para os operadores de processo:

• Observe isolamentos danificados ou outros sinais de CUI durante suas atividades e reporte suas observações à gestão para que o isolamento danificado possa ser reparado e o equipamento inspecionado, se necessário.
• Ao final de uma manutenção, verifique o isolamento para certificar-se que ele seja recolocado adequadamente.
• Se danificar algum isolamento no curso de seu trabalho, registre isso e providencie para que seja reparado.

"ISTO NÃO TEM QUE ACONTECER."

Fonte:

Center for Chemical Process Safety – CCPS  

Ivo Andrei Lima do blog A Engenharia e o Conhecimento .
Explanação das aulas ministradas pelos professores Maurício de Oliveira, Luiz Antônio Bereta e Nestor Ferreira de Carvalho 

da Equipe de Formação de Inspetores – EFI / SINDIPETRO-LP.