Prevenção de corrosão com revestimentos de isolamento térmico

A falta de materiais fibrosos e sua espessura relativamente pequena impedem a absorção de umidade, tornando os revestimentos de isolamento térmico ideais para prevenir a corrosão sob o isolamento (CUI).

Em muitos processos industriais, a capacidade de regular a temperatura em recipientes de processo, tanques e outros equipamentos é um ativo valioso. Os setores petroquímico, de fabricação de alimentos, farmacêutico e de especialidades químicas são apenas algumas das indústrias que dependem da regulação de temperatura. A perda de energia descontrolada e indesejada geralmente se traduz em ineficiências de processo e custo. Por exemplo, na indústria de petróleo e gás, a evaporação do petróleo bruto pode causar perda de hidrocarbonetos e poluição ambiental devido à liberação de compostos orgânicos voláteis (VOCs).

Para resolver esses problemas, as plantas industriais tradicionalmente usam isolamento térmico para ajudar a manter a temperatura desejada dentro de um contêiner de armazenamento ou transporte. No entanto, embora o isolamento convencional seja relativamente eficiente no controle da temperatura, também é conhecido por promover um tipo severo de corrosão conhecido como corrosão sob o isolamento (CUI). (Saiba mais sobre CUI no artigo Corrosão sob isolamento: o desafio e a necessidade de isolamento.)

O problema da corrosão sob isolamento (CUI)

A CUI é uma das ameaças mais difundidas em vários setores em todo o mundo. Um estudo da National Insulation Association revela que entre 10% e 30% da integridade do isolamento de uma instalação é comprometida a qualquer momento. A CSI, se não for gerenciada, muitas vezes leva a vários problemas na planta, incluindo paradas não programadas seguidas de manutenção dispendiosa e operações de reparo. Estima-se que a maior parte do custo de manutenção de uma planta vai para questões relacionadas a CUI. Em 2002, uma renomada empresa de processamento químico gastou mais de US$ 5 milhões substituindo equipamentos de aço inoxidável devido à corrosão por corrosão sob tensão induzida por CUI (CSCC).

Umidade e Isolamento Tradicional

O isolamento de tanques de armazenamento construídos com materiais tradicionais, como espumas orgânicas, lã mineral, silicato de cálcio, fibra cerâmica, etc., tende a criar ambientes ideais para a formação de CUI.

A corrosão sob isolamento, como o nome sugere, é um tipo agressivo de corrosão que se forma no aço colocado sob o material isolante. A CSI ocorre quando a umidade (geralmente na forma de água da chuva) é absorvida pelo isolamento e pode penetrar no nível do substrato de aço. O isolamento então fornece um espaço anular onde a água e o oxigênio são retidos, facilitando as reações corrosivas entre o ar, a umidade e o aço. Além do aço subjacente, o CSI também pode atacar a camisa do tanque, conexões isolantes e equipamentos de tubulação adjacentes.

Figura 1. Corrosão sob isolamento (CUI) que se forma sob isolamento fibroso.

É geralmente aceito que o hardware de aço carbono isolado operando na faixa de temperatura de 25°F (-4°C) a aproximadamente 350°F (177°C) é mais vulnerável à CSI. Em temperaturas abaixo de 25°F não há energia suficiente para facilitar as reações de corrosão, e em temperaturas acima de 350°F a corrosão é suprimida porque a umidade evapora antes de atingir o substrato de aço.

Para piorar a situação, quando o isolamento convencional absorve umidade, suas propriedades isolantes são significativamente reduzidas. Pesquisas mostram que com 20% de absorção de umidade, o isolamento fibroso pode perder mais da metade de sua resistência térmica projetada (valor R). Como tal, o desempenho do isolamento convencional diminui com o tempo, levando a maiores custos de energia e comprometendo a estabilidade do processo. (Isso é discutido com mais detalhes em Os efeitos prejudiciais do isolamento de umidade na faixa CUI.)

Figura 2. Condutividade térmica medida da lã mineral em função da temperatura para diferentes teores de umidade (uv).

Reparar a deterioração causada pela CSI pode ser uma tarefa cara. A parte danificada do isolamento e a área afetada do substrato de aço devem ser removidas, descartadas e substituídas ou reparadas. Além disso, alguns programas de reparo também podem exigir que o substrato de aço seja coberto com uma camada protetora. Em grandes tanques de armazenamento, isso pode ser um empreendimento caro porque andaimes e outras estruturas podem precisar ser erguidas para acessar certas áreas.

No entanto, independentemente da qualidade do reparo, o isolamento convencional ainda é suscetível a CUI; portanto, a recorrência da corrosão do substrato continua sendo uma possibilidade provável. Como tal, é necessária uma correção frequente e demorada, levando ao aumento dos custos operacionais, paradas recorrentes e diminuição da produtividade.

Como os revestimentos de isolamento térmico (TIC) evitam a corrosão sob isolamento (CUI)

Revestimentos de isolamento térmico (TIC) são essencialmente revestimentos aplicados por pulverização que fornecem qualidades de isolamento térmico em uma forma de revestimento fino. Embora não sejam tão eficazes quanto o novo isolamento convencional, estudos mostram que eles podem ter o mesmo valor isolante que o isolamento fibroso envelhecido/saturado sem a ameaça de CSI. Esses revestimentos, que estão em uso desde o início dos anos 1990, preenchem a lacuna entre o revestimento e o isolamento. Este tipo de isolamento térmico é aplicado diretamente ao substrato ou primer usando equipamento de pulverização sem ar que muitos empreiteiros industriais já possuem.

As TICs trabalham principalmente com base nos princípios de refletividade, emissividade, condução e absorção. Quando o calor é direcionado para o revestimento, ele é refletido de volta na direção em que se originou. Além disso, a propriedade de emissividade relativamente baixa do revestimento resulta em baixo fluxo de calor. Esses fatores combinados permitem um isolamento eficiente em toda a superfície do revestimento, evitando a absorção de calor de outras fontes externas.

As ICTs previnem a CUI ao eliminar a absorção de umidade. Como não há ambiente interno para o acúmulo de ar e umidade (como é o caso da lã e do isolamento feito de outro material fibroso), não é possível desenvolver uma atmosfera propícia à corrosão. Além disso, ao contrário do isolamento térmico convencional que pode ter vários centímetros de espessura, o TIC pode ser aplicado em camadas tão finas quanto 20 mils (0,5 mm) até 200 mils (5 mm) de espessura, dependendo das temperaturas de aplicação e dos resultados desejados.

As TICs estão rapidamente ganhando ampla aceitação devido ao seu desempenho e rigorosos critérios de teste. A Associação Nacional de Engenheiros de Corrosão (NACE) está constantemente pesquisando TIC e suas aplicações devido aos seus sucessos no mundo real em várias instalações industriais. As TICs foram posteriormente validadas pela NACE por meio do desenvolvimento de vários padrões e especificações referentes ao seu uso.

Benefícios dos revestimentos isolantes térmicos

Como os TICs não consistem em material fibroso e não podem absorver umidade, a absorção ou propagação de umidade para outras áreas da superfície do substrato é eliminada. Assim, mesmo que o revestimento seja danificado, a corrosão permanece limitada ao ponto de impacto. Tanques e vasos de armazenamento revestidos com TIC podem ser facilmente reparados com um spray ou pincel porque a umidade não se espalha além do ponto de impacto.

Outro grande benefício das TIC é a facilidade de aplicação. Os revestimentos de isolamento podem ser aplicados a quente sem interromper o processo, o que significa que podem ser pulverizados na superfície do tanque ou recipiente com interrupção mínima das atividades diárias. O equipamento mínimo (elevação manual em vez de andaime, equipamento de pulverização, equipamento mínimo de proteção individual) e horas de trabalho (a maioria das equipes são de 4 a 8 pessoas) necessárias para a aplicação permitem uma instalação relativamente rápida e de baixo custo.

Figura 3. Pulverização Mascoat Industrial-DTI Isolamento Térmico no teto de um tanque.

Além disso, os revestimentos térmicos atuam como uma membrana sem costuras, pois não há juntas, emendas ou lacunas, mesmo ao revestir geometrias complexas. Devido à natureza dos revestimentos aplicados por pulverização, as superfícies de tubulações, caldeiras e outros equipamentos podem ser revestidas para obter um acabamento de superfície fino, uniforme e esteticamente agradável.

Devido à sua capacidade de prevenir CUI, os TICs podem oferecer maior vida útil do equipamento com ciclos de manutenção reduzidos. Os TICs têm eficiência térmica consistente ao longo da vida útil do revestimento (normalmente mais de 20 anos) e são altamente resistentes à expansão e contração térmicas. Por outro lado, o desempenho do isolamento convencional pode diminuir com o tempo e tornar-se cada vez mais suscetível a CUI e manutenção recorrentes.

A TIC também é essencial para proteger o pessoal da fábrica. Equipes de manutenção e outros funcionários geralmente andam em torno de equipamentos de processo quentes. Ao usar o TIC, a equipe pode trabalhar confortavelmente perto de unidades quentes, reduzindo significativamente o risco de lesões. Uma camada de revestimento tão fina quanto 1 mm pode evitar queimaduras ao tocar uma superfície a 135°C (275°F), com camadas de revestimento mais espessas proporcionando proteção superior em temperaturas mais altas. A norma NACE TM21423-2017 rege o desempenho das TIC nesse sentido e estabelece que o pessoal deve ser protegido contra queimaduras de acordo com as normas ASTM 1055/1057 e ISO 13732-1. (Saiba mais em Usando revestimentos isolantes para proteção contra riscos.)

Outros benefícios dos revestimentos isolantes incluem:

  • A remoção de equipamentos caros e intrusivos dos programas de inspeção CUI
  • A capacidade de andar em superfícies de tanques sem passarelas especializadas
  • Emissões reduzidas de VOC e gases de efeito estufa devido à sua composição acrílica à base de água

Os revestimentos isolantes térmicos, como o Isolamento Térmico Mascoat Industrial-DTI, são eficazes na prevenção da corrosão sob o isolamento. Sua falta de materiais fibrosos e muito menos espessura elimina o ambiente interno que, de outra forma, permite o acúmulo de umidade e oxigênio. Além de prevenir a corrosão, os TICs também têm muitos outros benefícios que os tornam um ativo valioso para praticamente qualquer armazenamento industrial ou unidade de processamento.

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