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MATERIAIS PARA

EQUIPAMENTOS DE

PROCESSOS QUÍMICOS

Macromoléculas versus Polímeros

Lignina

São moléculas grandes e complexas, de

elevada massa molar, podendo ou não

possuir unidades repetidas.

São moléculas de massa molar

da ordem de 103 a 106 g/mol

construídas a partir da repetição

de unidades estruturais menores

denominadas “meros” ao longo

da cadeia.

Polímeros em Equipamentos de Processos

Vantagens (comparação com os metais):

1. Baixa densidade.

2. Resistência a corrosão.

3. Acabamento liso (baixo coeficiente de atrito): facilita

a limpeza e drenagem.

4. Baixa condutividade térmica.

5. Isolante elétrico: por este motivo são empregados

como arruelas, juntas e luvas, destinada a minimizar a

formação da pilha galvânica entre componentes feitos

com metais diferentes.

Polímeros em Equipamentos de Processos

Vantagens (comparação com os metais):

6. Facilidade de fabricação e manuseio.

7. Absorção de vibração, choques e de ruídos.

8. Dispensa pintura.

9. Transparência.

10. Versatilidade de materiais (plásticos rígidos,

adesivos, borrachas etc.)

Polímeros em Equipamentos de Processos

Desvantagens (comparação com os metais):

1. Resistência a temperatura.

2. Resistência mecânica.

3. Coeficiente de dilatação.

4. Estabilidade dimensional: quase todos os polímeros

exibem fluência a temperatura ambiente.

5. Combustível (minimizar c/ a adição de um retardante

de chama).

6. Acumulo de carga estática (explosão): adicionar um

antiestático, aumentar a umidade do ambiente.

Polímeros em Equipamentos de Processos

Exemplos de materiais

Policloreto de vinila – PVC

Polietileno – PE

Polipropileno – PP

Politetrafluoretileno – PFTE

Elastômeros: NBR, SBR, CSM, EPDM, CR,

elastômeros fluorados, silicone etc.

Fibras: Aramida, fibra carbono, celulose etc.

Polímeros em Equipamentos de Processos

Exemplos de Utilização:

Tubulações

Revestimentos anticorrosivos

Tanques e vasos com pressão (até 10kg/cm2) : desde

que reforçado com fibra de vidro

Peças internas

Juntas, gaxetas, anéis de vedação, diafragmas,

mangueiras flexíveis, amortecedores de impacto, etc.

Revestimentos Não Metálicos Orgânicos –

Proteção contra Corrosão eletroquímica

Os principais revestimentos orgânicos são:

Pintura industrial:

Revestimentos com plásticos ou plásticos reforçados

Revestimentos com borrachas: Equipamentos e

tubulações que trabalham com fluidos corrosivos

Revestimentos para tubulações enterradas ou

submersas

Pintura industrial

Dentre as técnicas de proteção anticorrosiva existentes, a

aplicação de tinta ou “esquemas de pintura” é uma das mais

empregadas.

Vantagens:

Facilidade de aplicação e de manutenção,

Relação custo-benefício atraente;

Estética;

Auxílio na segurança industrial;

Identificação de fluídos em tubulações ou reservatórios

Pintura industrial

Vantagens (cont.):

Dificultar a incrustações de microrganismo marinhos em

cascas de embarcações;

Impermeabilizar;

Diminuir a rugosidade superficial;

Permitir maior ou menor absorção de calor, através da

seleção correta das cores;

Pintura industrial

Emprego:

Estruturas aéreas e submersas (desde que possam sofrer

manutenção periódica – ex.: navios, embarcações, boias,

etc.

Espessura do revestimento: faixa de 40 a 500 μm, podendo, em casos especiais, chegar a 1.000 μm.

Exemplos:

Atmosfera altamente agressiva: 250 μm

Superfícies quentes: 75 - 120 μm

Contato com água salgada: 300 μm

CORES NA PINTURA INDUSTRIAL

ASPECTO DE IDENTIFICAÇÃO (cor)

Deve-se procurar padronizar as cores visando a reduzir o

número de tintas.

Cores + usadas na identificação são:

Alumínio: para tanques de armazenamento, vasos de

pressão, tubulações (exceto as utilidades), estruturas

metálicas em geral, reatores, permutadores de calor, entre

outros;

CORES NA PINTURA INDUSTRIAL

Branca:

Azul:

Cinza claro:

Cinza escuro:

Verde:

Preta:

Vermelha:

Tanques de armazenamento de petróleo e derivados leves, instalações de hidrocarbonetos gasosos, em especial GLP.

Tubulações de ar comprimido;

Vácuo;

Eletrodutos;

Tubulações de água

Combustível de alta viscosidade (óleo combustível);

Tubulações e instalações de combate a incêndio

O que é um Esquema de Pintura?

Definição: É um Procedimento que descreve as etapas de

aplicação do revestimento, tais como:

Tipo de preparo e grau de limpeza da superfície;

Esquema de tintas: fundo, intermediária e de

acabamento;

Espessuras de cada uma das demãos de tintas;

Intervalo entre demãos e os métodos de aplicação das

tintas;

Critérios para execução de retoques na pintura;

Ensaios de controle de qualidade.

Preparo da Superfície

Envolve as seguintes operações

Inspeção Visual: Assinalar locais onde haja manchas de óleos,

graxas, defeitos superficiais, impregnação de abrasivos e o estado

inicial de oxidação (Normas: ISO 8.501-1);

Limpeza com solvente e remoção de defeitos superficiais (por

esmerilhamento);

Lavagem com H2O (teor de Cl < 50ppm, pH:6,8-7,2)

Limpeza por ação mecânica: prover o grau de limpeza desejado e

a rugosidade adequada a pintura.

OBJETIVO: Remover qualquer contaminação (óxidos, carepas,

revestimentos anteriores, poeiras, sujeiras etc.) do substrato.

TIPOS DE LIMPEZA POR AÇÃO MECÂNICA

(Aço Carbono)

LIMPEZA COM FERRAMENTAS MECÂNICAS MANUAIS

LIMPEZA COM JATEAMENTO ABRASIVO

LIMPEZA POR HIDROJATEAMENTO

Limpeza com jateamento abrasivo:

• Utiliza um jato abrasivo de granalha de aço, escória de

cobre, vidro, entre outros materiais impulsionado por um

fluido, em geral ar comprimido .

• Alto rendimento de execução

• Rugosidade adequada a pintura

Nota: perfil de rugosidade obtido no jateamento é função

da granulometria do abrasivo.

Norma ISO 8.501-1 estabelece quatro estados iniciais de

oxidação de chapas de aço.

O QUE É CAREPA DE LAMINAÇÃO?

A carepa é camada superficial constituída de uma mistura de

óxidos de ferro que é formada durante a laminação do aço.

Carepa se desprende do aço a pintura não pode ser

aplicada sobre esta superfície.

Grau A – superfície de aço com a carepa de laminação

praticamente intacta em toda superfície e sem corrosão.

Representa a superfície de aço recém saída da laminação.

Grau B – superfície de aço com princípio de corrosão,

quando a carepa de laminação começa a soltar

Grau C – Superfície de aço onde a carepa de laminação foi

eliminada pela corrosão ou poderá ser removida por

raspagem ou jateamento, desde que não tenha formado ainda

cavidades muito visíveis (pites) em grande escala.

Grau D – superfície de aço onde toda a carepa de laminação

foi eliminada e na qual se observa uma corrosão atmosférica

severa e generalizada, apresentando pites e alvéolos.

Graus de intemperismo – processo de

repintura

+ degradada

Graus de Limpeza com Jateamento Abrasivo

Tipo Uso

Jato ligeiro

(Sa1)

Limpeza ligeira e precária, em geral pouco

empregada para pintura, exceto em alguns

casos de repintura. Eficiência de retirada de

produtos de corrosão: ~5%.

Jato comercial ou

limpeza ao metal cinza

(Sa2)

Limpeza de superfície com a retirada de

óxidos, carepa de laminação, etc. Eficiência de

retirada de produtos de corrosão: ~50%

Jato ao metal quase

branco

(Sa21/2)

Limpeza com a retirada quase que total dos

óxidos, carepas de laminação, etc. Eficiência da

retirada: ~95%

Jato ao metal branco

(Sa3) Limpeza total

(ISO 8.501-1)

Graus de Limpeza com Jateamento Abrasivo

Após Jato ligeiro

Graus de Limpeza com Jateamento Abrasivo

Após Jato Comercial

Graus de Limpeza com Jateamento Abrasivo Após Jato ao metal quase

Branco

Após Jato ao metal Branco

Graus de Limpeza com Jateamento Abrasivo

Jato ao metal Branco (boia) Antes do Jateamento

Após o Jateamento

Nota: Conforme

Portaria do Ministério

do Trabalho no 99 e a

NR-15, o jateamento

abrasivo que utilize

areia seca ou úmida

está proibido em todo o

território brasileiro

Limpeza com hidrojateamento:

• Aplicação de água (limpa) a:

Baixa pressão: até 70bar;

média pressão: 70-700bar;

alta pressão 700-1700 bar e

altíssima pressão: acima de 1700 bar

Limpeza com hidrojateamento:

• Este processo também não produz faísca, sendo desta

forma viável a aplicação em áreas de riscos (sujeitas à

explosão).

• Não desgasta a superfície jateada, retirando apenas a tinta,

borracha, plástico, ferrugem ou outro material de que não

faça parte da estrutura da superfície metálica ou de

alvenaria.

• Este processo não produz Rugosidade (não abre

ancoragem) – utilizar o hidrojateamento em superfície que

já foram jateadas.

O que é um Esquema de Pintura?

Tipo de preparo e grau de limpeza da superfície;

Esquema de tintas: fundo, intermediária e de

acabamento;

Espessuras de cada uma das demãos de tintas;

Intervalo entre demãos e os métodos de aplicação das

tintas;

Critérios para execução de retoques na pintura;

Ensaios de controle de qualidade.

Esquema de tintas: fundo, intermediária e de

acabamento

a) Tintas de fundo (primers): Aplicadas diretamente ao

substrato.

Características:

• Responsável pela aderência do esquema ao substrato;

• Em geral, são foscas ou semifoscas, normalmente como

tem concentração volumétrica de pigmentos, formam

uma película rugosa;

• Contém pigmentos inibidores de corrosão.

b) Tintas intermediaria (não existe sempre):

Função:

(a) aumentar a espessura do revestimento (melhora

a proteção de barreira) e/ou

(b) seladora da porosidade do primer (neste caso,

não necessariamente precisa ter alta espessura).

Esquema de tintas: fundo, intermediária e de acabamento

Esquema de tintas: fundo, intermediária

e de acabamento

c) Tintas de acabamento:

Tem a função de conferir a resistência química ao

revestimento (contato com o meio corrosivo), além de da cor

final.

Tintas anticorrosivas

Propriedades:

Aderência: qualquer falha na película pode dar inicio

ao processo de corrosão.

Impermeável: evitar a o contato do meio corrosivo

como o metal.

impermeabilidade vida útil da proteção

Flexível: acompanhar os movimentos de contração e

dilatação da estrutura sem que haja a formação de

fissuras.

Tintas anticorrosivas Mecanismos de Proteção:

Por barreira:

impermeabilidade e aderência proteção

Resinas impermeáveis + pigmentos lamelares

Desvantagem: Dano à película a corrosão se propagará.

Tintas anticorrosivas Mecanismos de Proteção:

Inibidores: compostos anticorrosivos, que “isolam a área

anódica da catódica”.

Exemplos: Cromato de zinco: libera o íon cromato que é

um excelente inibidor anódico.

Componente de sacrifício:

Exemplos: O Zn se corrói, protegendo o substrato de aço

carbono.

% Zn na película de tinta seca: mínimo 85%.

Componentes das Tintas

Tintas são suspensões homogêneas de partículas

sólidas (pigmentos) dispersos em uma resina

(veículos), solubilizada em uma mistura de solventes

em presença de componentes em menores proporções

(aditivos).

Solventes

Auxiliar na fabricação da tinta,

Solubilizar a resina,

Ajustar a viscosidade.

Pigmentos

Partículas sólidas insolúveis no veículo fixo.

Proteção anticorrosiva.

Cor.

Opacidade.

Impermeabilidade.

Melhoria das características da película

Pigmentos (exemplos)

TiO2: Excelente resistência a radiação solar e

química (exceto a H2SO4 e HF concentrados).

Elevado poder de cobertura.

Alumínio: Altíssimo poder de cobertura.

O formato lamelar melhora a propriedade de

barreira, contribuindo na proteção a corrosão.

Pigmentos (exemplos)

Óxidos de ferro:

óxido de ferro vermelho: tinta anticorrosiva (primer), custo

óxido de ferro micáceo: formato de lamelas (cor cinza

chumbo).

Pó de zinco (forma metálica, partículas esféricas): Devem

estar presente em alta concentração (~85%).

Exemplo: as tintas de fundo para atmosferas agressiva são

a base de resina epóxi , pó de zinco e silicato de etila.

Resina - fixo ou veículo não volátil (VNV)

Caracteriza a tinta

Ligante ou aglomerante das partículas de

pigmentos

Responsável pela formação da película e

adesão ao substrato.

Responsável pela resistência química.

Propriedades das Tintas

Resina

É o componente responsável pela formação da película ,

logo pela maioria das propriedades físico-químicas.

ex.: resistência a agentes químicos, à radiação solar, à

abrasão, ao impacto, flexibilidade etc.

Os tipos + importantes para a proteção do aço carbono são:

Alquídicas

Epoxídica

Poliuretanas

Acrílicas

O que é um Esquema de Pintura?

Tipo de preparo e grau de limpeza da superfície;

Esquema de tintas: fundo, intermediária e de

acabamento;

Espessuras de cada uma das demãos de tintas;

Intervalo entre demãos e os métodos de aplicação das

tintas;

Critérios para execução de retoques na pintura;

Ensaios de controle de qualidade.

Controle de Qualidade das Tintas

Ensaios (Exemplos):

Não-voláteis em massa

Não-voláteis em volume (ASTM D2697)

Mede a quantidade em massa ou volume do que não é volátil na tinta ,

ou seja, do que permanece após a evaporação.

Massa especifica (picnômetro) (ASTM D1475)

Viscosidade ou consistência (ASTM D562)

Aderência (ABNT 11003)

Tempo de secagem (ASTM D 1640)

Tempo de vida útil (pot life)

É o tempo (h) limite para aplicação das tintas de dois ou mais

componentes após serem misturadas

TINTA DE POLIURETANO ACRÍLICO

1. Espessura não uniforme da película

2. Escorrimento (viscosidade , operacional)

3. Calcinação/engizamento (degradação da tinta por ação

dos raios ultra violeta) – perda de cor e brilho.

4. Empolamento (operacional-

condições ambientais

inadequadas).

5. Fendilhamento/gretamento/

craqueamento (quebra da

película devido à perda de

flexibilidade).

Exemplos de esquema para Superfícies quentes

(80 – 120oC)

Limpeza: Inspeção + Limpeza com solvente +

Jateamento a Sa 21/2 ou hidrojateamento WJ2.

Tinta de Fundo Tinta de Acabamento

Fosfato de zinco epóxi (uma

demão de 100m)

Óxido de Ferro epóxi (uma demão

de 100m)

Óxido de Ferro epóxi (uma demão

de 100m)

Epóxi (uma demão de 120m)

Epóxi (uma demão de 120-150m)

Esmalte fenólico com alumínio

(duas demão de 30m)

Epóxi fenólico (revestimento único) (100m)

Etil silicato de zinco e alumínio (revestimento único) (70m)