Revista Industrial Heating - Out a Dez/2012 by SF Editora

Out a Dez 2012

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Têmpera por Indução Um Guia Rápido p.60 Resistências de Ni Baixa Liga p.46 Revestimento DLC a 200°C p.49 Economia com Elementos de SiC p.52 Fluidos de Têmpera Vegetais p.55

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Outubro a Dezembro 2012 • Número 17

CONTEÚDO

Na Capa:

Têmpera por indução dos espaços entre os dentes de uma grande engrenagem. Foto cortesia de EFD Induction, Noruega.

s o g

Recobrimentos

Revestimentos DLC para a Indústria de Máquinas Pesadas

T. Mueller, A. Gebeshuber, R. Kullmer, C. Lugmair; Ruebig GmbH & Co.KG, Áustria; D. Heim, C. Forsich; Universidade de Ciências Aplicadas, Wels, Áustria Revestir com DLC é uma expansão das possibilidades dos fornos PACVD, que hoje permitem gerar revestimentos de baixo atrito a temperaturas até 200°C. Pode-se usar PACVD para o tratamento de materiais sensíveis a temperatura, bem como para revestimentos de baixo atrito em diferentes aços. Também permite tratar ferramentas grandes e pesadas em comparação aos processos de PVD. Fornos e Estufas

Elemento de Aquecimento de Carbeto de Silício que Economiza Energia

Mitsuaki Tada - Tokai Konetsu Kogyo Co., Ltd.; Sendai, Japão Um novo produto - elementos de aquecimento - pode economizar cerca de 4-5% de seus custos de aquecimento na faixa de temperatura de 800-1600°C. Esta economia foi alcançada por intermédio da redução da perda de calor pelas extremidades frias do elemento, tornando-se um item de substituição direta dos produtos atuais.

Óleo de Têmpera

Fluidos de Têmpera Derivados de Óleos Vegetais como Alternativa aos Óleos Minerais

Rosa L. Simencio Otero e Lauralice C. F. Canale - USP, Escola de Engenharia de São Carlos; São Carlos, SP; George E. Totten - Portland State University; Portland, Oregon, EUA Este artigo fornece uma visão global da história recente do uso de óleos vegetais como fluidos de têmpera para aço. Será apresentada uma breve comparação entre o desempenho de têmpera exibido pelos óleos vegetais e minerais.

Níquel Baixa Liga para Uso em Aplicações em Alta Temperatura Larry Paul - ThyssenKrupp VDM USA, Inc.; Tipton, Ind., EUA; Dr. Heike Hattendorf - ThyssenKrupp VDM; Altena, Alemanha; Craig Dykhuizen - NOVA Industries, Inc.; Franklin, Wis., EUA Os elementos de aquecimento são utilizados em numerosos produtos industriais e de consumo e são usados para aquecer o ar em várias aplicações. São feitos a partir de produtos de fios e fitas e normalmente enrolados em bobinas para maximizar a área de superfície do elemento de aquecimento para aquecer o ar que flui rapidamente por ele.

Componentes

4 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Indução

Têmpera por Indução - Um Guia Rápido para Métodos e Indutores

Kristian Berggren and Leif Markegård - EFD Induction; Skien, Noruega Existem dois métodos alternativos de têmpera por indução: a convencional “têmpera por escaneamento” e a menos comum “têmpera de etapa única (single-shot)”. Este artigo analisa o processo de têmpera por indução e discute estas opções. Muitos fatores precisam ser considerados no projeto do indutor, sendo que a eficiência não é o último deles.

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CONTEÚDO

COLUNAS 08 Editoriais

Indústria das Engrenagens Por Reed Miller - EUA

10 Inovar Auto

Por Udo Fiorini - Brasil

22 Pioneiros

Fred Woods de Lacerda

28 Manual do Tratamento Térmico

Nitretação sob Plasma - Fundamentos e Aplicações

Parte II - Aplicação em Aços Inoxidáveis Austeníticos

Por Carlos Eduardo Pinedo

32 O Doutor em Tratamento Térmico

Cementação por Atmosfera de Gás: Estudos de Caso, Lições Aprendidas - Parte 1 Por Daniel H. Herring

34 Metalurgia do Pó

Automóveis, Autopeças e a Desindustrialização Por Fernando Iervolino

35 Meio Ambiente e Segurança

Riscos e Medidas de Segurança em Fornos de Atmosfera Controlada - Parte III

Por João Carlos Sartori

40 Refratários

Técnicas de Montagem de Refratários e Convertedores LD Por Paulo Roberto Ribeiro da Silva

42 Siderurgia

Siderurgia e Ferrovias no Brasil: Exceção que Confirma a Regra Por Antonio Augusto Gorni

DEPARTAMENTOS 07 Índice de Anunciantes 11 Eventos 12 Produtos

43 Universo Empresarial

Liderança 360° - Parte III Por Eliana B. M. Netto

44 Mobilidade Urbana Novo!

Bicicleta, Cidadania e Sustentabilidade Por João Carmo Vendramim

6 Industrial Heating - Out a Dez 2012

18 Novidades da Indústria 23 Indicadores Econômicos 24 Notícias ABM 25 Notícias CSFEI - ABIMAQ 26 Notícias SAE

CONTEÚDO NA INTERNET Jul a Set 2012

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Especial: Guia de Compras 2012 Têmpera de Peças "Powertrain" p.51 Forno de Fusão Contínua p.55 Atmosfera na Sinterização p.58 Tensões no AISI 1045 Temperado p.63 Competitividade dos Aços Planos p.67 Engrenagens Sinterizadas p.72

ÍNDICE DE ANUNCIANTES

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encontrar o parceiro internacional que estava nos faltando, uma vez que não dispúnhamos desta tecnologia no Brasil.' Jucemar Badem |

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'Ótima edição.' Luiz Henrique Castro | Uniforja

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Editorial Reed Miller, Editor Associado | +1 412-306-4360 | reed@industrialheating.com

Indústria das Engrenagens

objetivo de um tratamento térmico de engrenagens eficaz é produzir profundidade ideal da camada superficial com elevadas tensões residuais de compressão sobre a superfície. As engrenagens podem ser temperadas convencionalmente, temperadas e revenidas para formar uma camada superficial. Elas também são temperadas superficialmente por meio de processos que usam chama ou indução. Alguns projetos de engrenagens utilizam tratamentos de superfície, tais como cementação e nitretação. Com base nestas opções de processamento, um tópico deste mês se aplica bem às engrenagens. Engrenagens vêm em todos os tamanhos, sendo que o tamanho afeta o tipo de processamento térmico necessário. Engrenagens maiores geralmente experimentam mais distorção durante o processamento térmico. As engrenagens e outros componentes industriais parecem tender para tamanhos maiores. Enquanto o tamanho cresce, o desenvolvimento de materiais se torna fundamental. Para processamento em lotes, o objetivo será o de aumentar o tamanho e a espessura da secção, mantendo a têmpera a gás para minimizar a distorção. Estes aços de engrenagens precisarão ter uma maior capacidade de resfriamento para obterem as propriedades necessárias com têmpera a gás. A geometria de um dente da engrenagem historicamente tem desafiado a têmpera por indução, que tempera o dente demasiadamente onde não é necessário e não o suficiente onde realmente é. Mas os avanços na tecnologia, materiais e processamento têm aumentado a flexibilidade da têmpera por indução para engrenagens. Fontes de alimentação de indução agora permitem o controle não só da potência de saída, mas também da sua frequência. Métodos de dupla frequência estão sendo aplicados de duas maneiras. O

EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA S+F Editora (19) 3288-0437 ISSN 2178-0110 Rua José Martins, 1549 - Sobreloja - Campinas/SP www.sfeditora.com.br www.revistaIH.com.br

Udo Fiorini - Editor udo@revistaIH.com.br • (19) 9205-5789 Sunniva Simmelink - Diretora Comercial sunniva@revistaIH.com.br • (19) 9229-2137 Leonardo Fiorini - Redação redacao@revistaIH.com.br

ESCRITÓRIO CORPORATIVO NOS EUA Manor Oak One, Suite 450, 1910 Cochran Road, Pittsburgh, PA 15220, EUA • Fone: +1 412-531-3370 • Fax: +1 412-531-3375 • www.industrialheating.com

8 Industrial Heating - Out a Dez 2012

primeiro usa uma frequência para o pré-aquecimento e outra para a têmpera. A outra opção aplica a frequência dupla simultaneamente. Isso permite que a secção da raiz do dente da engrenagem seja temperada com menor frequência e as pontas dos dentes com maior frequência.

Melhorar a flexibilidade da indução tem permitido a têmpera de engrenagens cônicas em espiral, como os pinhões de automóveis. Anteriormente, engrenagens desse tipo eram cementadas. Os benefícios da indução incluem rápidos ciclos de aquecimento, padrões e núcleos de aquecimento precisos que permanecem relativamente estáveis e livres de calor. A indução pode também ser bem incorporada na manufatura celular ou em linhas de produção. IH

Reed Miller EUA

Doug Glenn - Diretor de Núcleo +1 412-306-4351 • doug@industrialheating.com

EDIÇÃO E PRODUÇÃO NOS EUA Reed Miller Associate Publisher/Editor–M.S. Met. Eng., reed@industrialheating.com • +1 412-306-4360 Bill Mayer - Editor Associado, bill@industrialheating.com • +1 412-306-4350 Beth McClelland - Gerente de Produção, beth@industrialheating.com • +1 412-306-4354 Brent Miller - Diretor de Arte, brent@industrialheating.com • +1 412-306-4356

REPRESENTANTE DE PUBLICIDADE NOS EUA Kathy Pisano - Diretora de Publicidade kathy@industrialheating.com +1 412-306-4357 - Fax: +1 412-531-3375

DIRETORES CORPORATIVOS Edição: John R. Schrei Estratégia Corporativa: Rita M. Foumia Tecnologia da Informação: Scott Krywko Produção: Vincent M. Miconi Finanças: Lisa L. Paulus Criação: Michael T. Powell Guias: Nikki Smith Recursos Humanos: Marlene Witthoft Conferências e Eventos: Scott Wolters Pesquisa: Beth A. Surowiec A opinião expressada em artigos técnicos ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores. BNP Media Helps People Succeed in Business with Superior Information

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Inovar Auto

Em breve!

m 04 de Outubro último, o governo federal publicou o Decreto 7.819/2012 estabelecendo as metas do programa Inovar Auto. Este novo regime automotivo entra em vigência no primeiro dia de 2013, finalizando em 31 de Dezembro de 2017 e faz parte do plano de incentivo Brasil Maior, que pretende aumentar a competitividade das cadeias produtivas nacionais como um todo. O Inovar Auto é focado no segmento automotivo e procura em regras gerais atender a dois anseios: de um lado promover o desenvolvimento tecnológico dos carros disponíveis no mercado brasileiro e por outro reduzir a concorrência dos importados, por meio de aumento e compensação do IPI. De imediato a medida provocou o anúncio da instalação de fábricas de diferentes montadoras no Brasil, como JAC, Chery e BMW. No meu modo de ver dois pontos fundamentais devem ser atendidos: o incremento na utilização de tecnologias térmicas, ênfase desta publicação, e a atualização tecnológica dos carros que temos à disposição no Brasil. Quanto ao primeiro item, existem mais expectativas do que fatos, até porque a medida é muito recente. Mas já se podem ver resultados. Temos notícia de uma ordem de compra para equipamento térmico que estava aguardando “na gaveta” uma decisão futura e foi autorizada porque houve o estímulo na forma deste requerimento por atualização tecnológica. Por outro lado, o diretor de uma importante empresa prestadora de serviços de tratamento térmico lembra que o programa estabelece que o favorecimento do IPI passa a valer para empresas que cumprirem seis etapas de produção, de um total de onze. Ora, diz ele, algumas etapas como estampagem, soldagem, tratamento anticorrosivo, injeção de plástico, montagem de chassis etc, deverão ter preferência pelo mercado, seja pela logística (grandes volumes e baixo peso), baixo valor agregado e maior utilização de mão de obra, fazendo com que os itens de motores e transmissões, maiores consumidores de processamento térmico, sejam preteridos. Fica assim fácil cumprir as exigências sem grandes investimentos, comenta. Quanto ao segundo item, recordo da interessante palestra Competitividade da Indústria Automobilística Brasileira proferida no Con-

gresso ABM no Rio de Janeiro em Agosto por Paulo Cardamone, diretor da consultoria IHS Global Insight. Ele chamava a atenção da plateia para a distância tecnológica, para dizer o mínimo, existente entre os carros aqui produzidos e os similares estrangeiros. Embora muitos dos carros sejam do mesmo modelo do produzido lá fora, isto não significa necessariamente que a tecnologia embarcada seja a mesma. O Brasil não pode perder a visão do contexto global, disse ele naquela ocasião. O “fosso tecnológico”, se o podemos chamar assim, diminuiu muito, mas ainda é significativo. O programa Inovar Auto pretende incentivar o desenvolvimento tecnológico da indústria automobilística e tentar diminuir este gap. Um dos editoriais deste ano desta revista já tratava do assunto da tecnologia no Brasil, e aproveito para chamar a sua atenção para a coluna Pioneiros desta edição. Ali apresento o histórico do engenheiro Fred Lacerda, que tem a Pesquisa Industrial como motivação de vida. Oxalá consigamos trazer Fred a estrear como colunista em nossa revista, proximamente. O nome da coluna? Pesquisa Industrial, naturalmente. Por falar em colunas, estamos inovando novamente, introduzindo nesta edição a página Mobilidade Urbana. O engenheiro João Carmo Vendramim, diretor técnico e comercial da Isoflama e entusiasta da bicicleta, é o primeiro redator da coluna. Boa leitura! Lucio Salgado Infelizmente tenho a triste tarefa de comunicar o falecimento de Lucio Salgado, ocorrido em 3 de Outubro. Parceiro e amigo, Lucio era diretor da Metallum, empresa de eventos técnicos e científicos que promove o TTT, Conferência sobre Temas de Tratamentos Térmicos, PTECH, Conferência Internacional Latino Americana de Tecnologia do Pó, entre outros. Ele lutava contra um câncer desde 2011 e foi cremado em São Paulo. IH

Udo Fiorini Brasil

CURSOS

TRATAMENTO TÉRMICO · METALOGRAFIA · AÇOS

A partir de 2013, os profissionais de tecnologias térmicas poderão aperfeiçoar seus conhecimentos com vantagens em praticidade e custo.

10 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Eventos

Março 05-08 Febramec - Centro de Eventos da Federação das Indústrias do Rio Grande do Sul - Porto Alegre, RS www.febramec.com.br 19-21 Fluid & Process | 2ª edição - Expo Center Norte Pavilhão Amarelo - São Paulo, SP www.fluidprocess.com.br

Abril 02-04 Petrotech - Centro de Exposições Imigrantes - São Paulo, SP - www.petrotech.com.br 09-13 EMAQH - La Rural - Buenos Aires - Argentina www. emaqh.com

18-21 COTEC - Enotel - Porto de Galinhas, PE www. abendi.org.br/coteq/

Julho 30-02 68° Congresso ABM Internacional - ExpoMinasBelo Horizonte, MG - www.abmbrasil.com.br

Agosto 01-04 Corte e Conformação de Metais - Pavilhão Verde e Branco- São Paulo, SP arandanet.com.br/eventos2013/ccm/index.html 14-17 Ferramental - Expotrade Convention Center - Pinhais, Curitiba - http://www.feiraeletron.com.br/

Outubro

15-18 ForInd Nordeste - Centro de Convenções de Pernambuco, Olinda, PE - www.forindne.com.br

01-03 Tubotech - Centro de Exposições Imigrantes - São Paulo, SP - www.tubotech.com.br

Junho 03- 08 FEIMAFE - Anhembi - São Paulo, SP - www.feimafe.com.br

15-18 FENAF - Expo Center Norte - São Paulo, SP www.fenaf. com.br

18-21 Mac & Tools - Centro de Convenções- Goiânia, GO www.feiramactools.com.br

29-31 Termotech - Centro de Exposições Imigrantes - São Paulo, SP - www. termotech.tmp.br

A 2ª edição da FLUID & PROCESS tem como foco atender a crescente demanda por inovações tecnológicas e maior eficiência na automação de processos contínuos. O evento reunirá grandes empresas, nacionais e internacionais, para a demonstração de produtos e soluções e geração de networking. É o local ideal para apresentar os lançamentos, tendências e novidades da sua empresa. Reserve já seu espaço!

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Cápsula Exotérmica para Aplicação em Siderurgia

Fornos Tipo Câmara

ALM Metal Indústria de Ferramentas Artefato desobstrutor e facilitador de abertura da válvula gaveta da panela de aço no processo de lingotamento. Proporciona a abertura da válvula do forno EBT quando da não ocorrência da abertura livre e possibilita limpeza do fundo da válvula da panela após o lingotamento. Elimina o retorno de panelas com aço líquido aos fornos por dificuldades no vazamento do aço na panela e forno EBT. Evita perda de sequência no lingotamento contínuo. comercial.almmeta@gmail.com

ASTT - Aichelin Group Equipamento universal e flexível indicado para pequenas e médias capacidades. Indicados para processos como: beneficiamento, cementação com têmpera, carbonitretação, recementação, têmpera, normalização, nitretação ciclo curto, nitretação ciclo longo e oxidação com vapor. A ASTT - Aichelin Group, recém-instalada no Brasil, também fornece fornos tipo anel, fornos de soleira rotativa, fornos contínuos de empuxo, fornos de soleira de rolos e fornos de esteira, além de geradores de gás de proteção, queimadores e sistemas de limpeza de peças. www. aichelin-astt.com.br

Purgadores com Filtro Y Incorporado Ar Brasil Compressores Os purgadores com filtro Y incorporado da Ar Brasil possuem válvula esfera para bloqueio e manutenção, removendo condensados em sistemas de ar comprimido. O temporizador é ajustável. Possuem características como: 24-240 V AC/DC, pressão máxima de 0-16 bar g, tamanho da conexão da válvula ½”, temperatura de trabalho de 55°C e uma carcaça conforme IP 55. www. arbrasilcompressores.com.br

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Queimador a Gás Natural e GLP Ecostar Avitech Queimadores monoblocos automáticos com tecnologia europeia. Têm como características: combustível de queima Gás Natural, GLP, Óleo Diesel, BPF; potência de 17.000 Kcal/h até 3.500.000 Kcal/h e queimadores de 1 estágio, 2 estágios, modulantes. www.avitechaquecimento.com.br

DIVISÃO DE COMPONENTES DE GÁS

DISTRIBUIÇÃO EXCLUSIVA CPGÁS NO BRASIL E AMÉRICA DO SUL

REGULADORES DE PRESSÃO

COMERCIALIZAÇÃO APENAS PARA FABRICANTES DE MÁQUINAS E DISTRIBUIDORES. QUEIMADORES INDUSTRIAIS PARA TERMO PROCESSOS Modelos: SW - NM - XNM - ENM - ER Queimador com bocal refratário, chama plana, longa e parabólica Potências: 29 - 18000 kw

RIBBON Queimador de chama linear

PRESSOSTATOS

VÁLVULAS DE ALÍVIO, SHUT-OFF E FILTROS

VÁLVULAS SOLENÓIDES (Pressão de operação até 40 bar - classe 1) Queimadores Tubo Radiante (RT) / Chama Livre (FF). Auto recuperativos. Modelos: RT - REKO-SIK-RT / REKO-SIK-FF Alta Velocidade/ Chama Livre FF - SIK - REKO

RT - SIK - REKO

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Queimador auto-recuperativo para Tubo Radiante

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SIRP e Cavaletes para Gás

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Produtos

Espectrômetro de Emissão Óptica

Controlador e Registrador de Processos

BSW Tecnologia O espectrômetro modelo Q2 Ion é um analisador e classificador de metais compacto, programado na fábrica para análise das bases Fe, Al, Cu. Possui tecnologia CCD com sensor de alta resolução e está acoplado ao PC sistema Windows 7. Possui software de fácil operação com vários níveis de usuários, ampla biblioteca de ligas, funções para análises qualitativas e quantitativas, emissão de relatórios, entre outros. Tem baixo consumo de argônio, é de simples manuseio e resposta rápida. www. bsw.com.br

Eurotherm O Nanodac é um compacto equipamento (96x96) que possui oito entradas para registro de dados, dois loops de controle de processos e controle cascata. Pode controlar qualquer variável de processo e possui blocos especiais para: controle de temperatura e atmosfera de fornos (potencial de carbono, ponto de orvalho, zircônia, esterilização e umidade); 50MB de memória para registro de dados; funções matemáticas e lógicas; display de cristal VGA; porta USB para backup de armazenamento de dados; 30 canais virtuais. Atende a Nadcap, CQI9 e AMS2750. www. eurotherm.com.br

Tijolos Refratários

Tubos de Aços Inoxidáveis com Costura

Refratil

Tubexpress Os tubos são produzidos com solda longitudinal, com ou sem metal de adição, atendendo aos requisitos técnicos das normas internacionais. As principais normas para estes tubos são: ASTM A-249, A-269, A-270, A-312, A-358, A-554, A-778, A-789/A-790. Normalmente são mantidos em estoque nas ligas: TP 304L, 316L. www.tubexpress.com.br

São capazes de suportar altas temperaturas e também esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperaturas e outras solicitações. Possuem grande variedade de aplicações e versatilidade. A capacidade de revestimento refratário semi-isolante pode ser caracterizada como uma de suas principais aplicações. www.refratil.com.br

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Produtos

Esteiras em Aço Inox

Queimadores a Gás

First Fornos Fabricadas em aço inoxidável AISI 304, 310 e 314, são utilizadas para transporte contínuo de peças em fornos, estufas industriais, lavadoras, tanques de têmpera. Podem ser fabricadas com abas para evitar transbordamento de carga. Seu sistema de tração pode ser de dois tipos: por rolos ou correntes, e são produzidas sob encomenda para atender às mais variadas necessidades. www. firstfornos.com.br

Importherm Funcionam com Gás GLP, Gás Natural e Biogás, com operação em um estágio de chama, dois estágios de chama ou chama modulante. Possuem estrutura em alumínio fundido, cabeça de chama com microajuste de posição, alta eficiência de queima e estabilização de chama. Equipamentos completos e pronto para uso, com flange e gaxeta de vedação para instalação e montagem no equipamento final, trem de válvulas. Pode ser aplicado em estufas, fundição, caldeiras e aquecedores em geral. www.importherm.com.br

Forno Multiprocessado Tipo Mufla Fornitec É utilizado no setor industrial e laboratorial em várias aplicações, principalmente tratamento térmico. Algumas características: carcaça é construída em chapa de aço carbono, tratada por processo químico antiferruginoso, com porta basculante; estrutura compacta; possui resistências de fio espiralizado, embutidas em placas refratárias individuais de fácil reposição; painel com pirômetro indicador; controlador digital microprocessado; porta-fusível; chave ligadesliga e lâmpada piloto. www.fornitec.com.br

14 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Brasagem por Indução Jamo Equipamentos Industriais Os aquecedores indutivos JMMF com potência de 40kW/80kHz para brasagem de peças em cobre e latão têm sistema de refrigeração água/água selado totalmente em aço inoxidável. CLP com IHM para até 100 receitas de aquecimento com controle de aquecimento e retenção de potência. Conexão rápida do indutor através de sistema rabo de andorinha. Adequado às NR-10 e NR-12 com laudo fornecido pela Jamo. www.jamo.ind.br

Produtos

Panela para Transporte de Alumínio

Emissores Infravermelho para Processos Industriais

Perfil Térmico A panela para transporte de alumínio líquido TEL400 utiliza a tecnologia divisora de águas criada pela Apogee Technology-USA. É autoaquecida, ou seja, em suas paredes refratárias ficam embutidas resistências elétricas que mantêm o refratário a temperatura de 700ºC. Alguns de seus benefícios são: maior rendimento metálico devido à menor temperatura do banho no forno fusor e menor consumo de energia no processo, já que a panela possui um excelente isolamento térmico (<6 kW). www.perfiltermico.com.br

Heraeus Noblelight Os emissores infravermelho de vidro de quartzo transferem grande quantidade de energia rapidamente, podendo ser combinada com precisão ao produto e à etapa de fabricação. Algumas características: não necessitam de contato nem meios de transferência intermediária; são combinados com precisão aos materiais a serem aquecidos; possuem tempo de resposta rápida; aquecimento é aplicado com precisão onde e somente durante o tempo em que é requerido. www.heraeus.com

Gases Industriais Aparelho Comparador de Materiais por Correntes Parasitas Polimeter O Verimet 7700 é utilizado para controle e separação de peças metálicas seriadas de materiais ferromagnéticos em termos de composição química (ligas), dureza, condição de tratamento térmico e estrutura. Pode operar tanto com bobinas como com sondas, de grande utilidade na indústria automobilística. www.polimeter.com.br

Líder mundial em tecnologia de banhos de sais

Air Products O sistema de atmosferas PURIFIRE®, baseado em gases industriais como nitrogênio, argônio e hidrogênio, é uma excelente alternativa às atmosferas convencionais, como gás endotérmico, gás exotérmico, amônia dissociada ou vapor. É aplicado para melhorar a qualidade; aumentar a produtividade; assegurar a operação e o meio ambiente; e reduzir custos. www.airproducts.com/metals

- Sais para tratamentos térmicos e termoquímicos (nitretação, cementação, carbonitretação, têmpera, revenimento, recozimento, martêmpera, austêmpera,...) de metais ferrosos e não-ferrosos - Sais para transferência de calor - Sais para vulcanização de borracha - Sais para limpeza de superfícies metálicas - Produtos para oxidação negra a quente e a frio - Pastas para solda-brasagem - Pastas protetivas contra cementação e nitretação gasosa - Polímeros para têmpera e resfriamento de metais - Catalisadores de níquel para geradores endotérmicos e dissociadores de amônia - Granulados para cementação sólida

DURFERRIT DO BRASIL QUÍMICA LTDA Av. Fábio Eduardo Ramos Esquivel, 2.349 - Centro - Diadema - SP Tel.: (11) 4070 7236 / 7232 / 7226 - Fax: (11) 4071 1813 www.durferrit.com.br Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 15

Produtos

Queimador com Controle de Chama Ajustável

Inspetor de Solda

Thermojet do Brasil O Flammatec é um queimador tipo ”twin nozzle” com controle de chama altamente ajustável. Apresenta as seguintes funcionalidades: dois fluxos de gás totalmente separados com controle e medição independentes; tubo de descarga interior ajustável em ampla gama proporcionando maior flexibilidade do formato e ajuste da chama, produzindo baixo nível de NOx; chama de saída do queimador otimizada,usando simulação numérica avançada CFD; chama facilmente moldável de curta turbulenta para longa turbulenta. www.thermojet.com.br

Metalab Trata-se de um sistema que permite a automação das inspeções realizadas internamente, visando à liberação de lotes produzidos e o controle de qualidade total de todo processo executado. Possui características como: quantificação de parâmetros geométricos do cordão de solda; quantificação da zona termicamente afetada (ZTA); captura da macrografia digital, entre outros. www.metalab.com.br

Peças Microfundiades para Utilização em Fornos Fundimazza As peças são microfundidas em ligas especiais, resistentes à altas temperaturas. A empresa é especializada no desenvolvimento e fabricação de peças por intermédio do processo de microfusão em diversas ligas. São grelhas, cremalheiras e outras, utilizadas para a produção em fornos de alta temperatura, proporcionando maior produtividade, qualidade e economia. www.fundimazza.com.br

Cabos Ethernet Industriais Igus Os cabos Ethernet industriais para esteiras articuladas garantem uma construção e transmissão de qualidade de dados constante em aplicações móveis permanentes. Também são adequados para trabalhos em diferentes influências químicas, parâmetros dinâmicos, numerosos ciclos de temperaturas com diversas substâncias de revestimento (PUR, TPE, PVC entre outros), com raios de curvatura a partir de 5 x d, com ângulos de torção até +/- 180º. www.igus.com.br

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Novidades

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A JR Soluções em Engenharia vem trabalhando em desenvolvimento de tratamentos superficiais para ferramentas. Recentemente, lançou no mercado o tratamento superficial de componentes industriais com a finalidade de melhorar o desempenho de suas aplicações. Trata-se de uma nanotecnologia de implantação Iônica por Imersão em Plasma de última geração, denominada 3I-P. Na indústria em geral, essa tecnologia de implantação de átomos de nitrogênio é uma solução

a ser utilizada em ferramentas das mais diversas aplicações e materiais, entre elas: facas de corte, brocas, fresas, matrizes, perfis, punções, ferramentas cirúrgicas e dentárias. A principal vantagem que o tratamento 3I-P proporciona é ganho operacional significativo em comparação a outros tratamentos utilizados no mercado. Esses ganhos vão desde redução de setup´s até redução de afiações de ferramentas. IH www.jrsolucoesengenharia.com.br

Equipamento pode produzir até 2,3 milhões de toneladas/ano

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Nanotecnologia aumenta vida de ferramentas em até 20 vezes

Usiminas inaugura Laminador de Tiras a Quente

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18 Industrial Heating - Out a Dez 2012

A Usiminas inaugurou em Outubro o seu novo Laminador de Tiras a Quente (LTQ). Com investimentos da ordem de R$ 2,5 bilhões, o equipamento, instalado na Usina de Cubatão (SP), é um dos mais modernos do mundo, com capacidade produtiva de 2,3 milhões de toneladas/ano de aços laminados a quente. Com isso, a empresa aumenta sua oferta de produtos voltados a mercados de maior valor agregado, como a indústria de autopeças, óleo e gás, máquinas e equipamentos industriais e construção civil.

O novo LTQ produzirá aços da linha de dutos empregados para o transporte de óleo e gás, e linha de extração (OCTG Oil Country Tubular Goods), de petróleo ou gás diretamente das jazidas ou poços. Além disso, o equipamento está habilitado a produzir os mais avançados tipos de aço, como alta resistência baixa liga (ARBL), baixo, médio e alto carbono, API até o grau X80, Dual Phase, Longarinas, rodas e estruturais de ultra-alta resistência. IH www.usiminas.com

I Conferência ASTT Aichelin Group Evento apresentou a nova subsidiária Aichelin no Brasil Com a presença de Peter Schobesberger, presidente da Aichelin Holding GmbH, foi realizado o ciclo de conferências de apresentação da linha de produtos e serviços a serem comercializados no Brasil por sua subsidiária recém-instalada

em nosso país, a ASTT – A-Sistemas de Tratamento Térmico Ltda. Os eventos foram realizados em Sorocaba, Campinas e São Bernardo do Campo em diferentes datas de novembro último, com a presença de clientes e convidados. Conforme Antonio Carlos Gomes, CEO da ASTT, a empresa já está operante desde Junho, com a fábrica localizada em Votorantim, no interior do estado de São Paulo. IH www.aichelin-astt.com.br

Novidades

Empresa italiana entrega forno a Embraco em Itaiópolis Forno de brasagem traz características inovadoras A empresa PRAFI Srl - Know-how E.P. HUMBERT da Itália forneceu um forno de brasagem para a Whirpool S.A., unidade da Embraco em Itaiópolis - SC. Características: Forno contínuo a esteira para brasagem de tubos; aquecimento: elétrico; ciclo de funcionamento: aquecimento e permanência a 1120°C +/- 4°C

e resfriamento até 50°C. A largura da esteira é de 300 mm e o comprimento total do forno é de 13 metros. Altura útil da câmara: 150mm; velocidade da esteira de 0 a 600mm/min. A PRAFI é representada no Brasil pela empresa Metsa Industrial, de Araquari, SC. IH www.metsaindustrial.com.br

Menos energia no resfriamento de inversores em siderúrgicas O back-channel evita superaquecimento eliminando também perdas térmicas da sala elétrica A Danfoss desenvolveu o back-channel, tecnologia que permite utilizar o ar externo da sala elétrica/eletrocentro para resfriamento dos drives. Além de utilizar o ar externo para refrigerar os inversores é possível fazer com que 85% das perdas térmicas geradas sejam eliminadas da sala elétrica. Presente nos inversores e nos filtros ativos

acima de 90 Kw da Danfoss, o back-channel é um duto especialmente projetado para permitir a transferência de calor dos componentes do circuito de potência para fora do equipamento, evitando, assim, o indesejado superaquecimento e todos seus efeitos subsequentes. IH www.danfoss.com.br

Combustol fornece forno para a Zen Equipamento será utilizado para recozimento isotérmico de componentes automotivos O Grupo Combustol & Metalpó está fornecendo um forno semicontínuo tipo pusher modelo FEEM–61/732/61-1000ºC-500kg/h para a Zen Indústria Metalúrgica. O forno é revestido com materiais refratários produzidos pela divisão de refratários da própria Combustol, que também forneceu as soleiras e trilhos. A tem-

peratura e os ciclos térmicos do forno são controlados por meio de CLP. Possui um Sistema Supervisório desenvolvido pela Combustol, possibilitando a programação de todos os parâmetros de controle e a emissão de relatórios sobre o desempenho do forno. IH www.combustol.com.br

Fusão da Nippon Steel com a Sumitomo Metal Industries

Japonesas criam a segunda maior siderúrgica do mundo A Nippon Steel Corp, maior siderúrgica do Japão, se fundiu com a Sumitomo Metal Industries, terceira maior siderúrgica do país, para formar a Nippon Steel e Sumitomo Metal Corp. A fusão cria a se-

gunda maior empresa de aço do mundo, atrás apenas da ArcelorMittal. O novo negócio tem uma capacidade anual de produção de 46,1 milhões de toneladas. IH www.nssmc.com

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Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 19

Novidades

CPGás anuncia criação da Divisão de Produtos Térmicos Divisão será responsável pela comercialização dos produtos ESA-PYRONICS no Brasil e América do Sul

Ricardo Reimer assume SAE Brasil em 2013

Presidente do Grupo Schaeffler para a América do Sul comandará a associação

A empresa CPGás atua, por meio de sua Divisão de Componentes para Gás, há mais de 9 anos como distribuidor exclusivo no Brasil e América do Sul no segmento de componentes para sistemas de combustão industrial de gás, comercializando marcas como DUNGS, MADAS, PIETRO FIORENTINI, UNIGERATE, MEDENUS entre outras, sempre atendendo dentro da norma NBR 12.313. Agora a empresa anuncia a criação de sua Divisão de Produtos Térmicos, responsável pela distribuição dos produtos da ESA-PYRONICS, após a consolidação de sua representação exclusiva. A ESA PYRONICS é uma empresa de capital ítalo-americano, pertencente ao grupo Praxair, presente há mais de 30 anos no segmento. A nova divisão irá comercializar os produtos ESA-PYRONICS, tais como: queimadores industriais de chama plana, queimadores de chama linear, queimadores recuperativos, autorecuperativos, recuperativos para tubo radiante. Serão atendidos apenas fabricantes de máquinas e distribuidores como já tradi-

cional na empresa. A CPGás, cujo nome é oriundo da abreviação da razão social Componentes para Gás, trabalha com estoque próprio e possui um centro de serviços, o CTS, onde são montados cavaletes e skid’s para gases. Este setor conta com bancadas mecânica e eletrônica, e sala equipada para treinamentos de funcionários e clientes. O engenheiro Carlos Alberto Narciso, diretor comercial da empresa, destaca: ‘Contamos com uma área total de 600m2, e estamos nos preparando para ampliar mais 400m2 entre 2013 e 2014, e mais 300m2 entre 2014 e 2015, totalizando assim uma sede própria de 1300m2’. IH www.cpgas.com.br

Metaltrend em novo endereço

Lançado o evento International Thermprocess Summit

A Metaltrend, empresa fabricante de fornos industriais, informa que mudou o endereço de seu centro administra-

As quatro feiras de negócios GIFA, METEC, THERMPROCESS e NEWCAST, que são apresentadas de quatro em quatro anos em Duesseldorf, na Alemanha, acabam de ganhar um evento paralelo, que deve acontecer com menor intervalo de tempo. Batizado de ITPS - International Thermprocess Summit pelos organizadores, a primeira edição do evento está prevista para acontecer de 9 a 10 de Julho de 2013, em Duesseldorf, na Alemanha, sendo o público-alvo CEO’s e executivos sênior de mercados relevantes - como indústrias-chave na área

Centro administrativo da empresa é transferido

tivo para a Rua São Mateus, 611, no bairro Granja Julieta, em São Paulo, SP. A planta industrial está instalada em Bragança Paulista, interior de SP. IH www.metaltrend.com.br 20 Industrial Heating - Out a Dez 2012

O engenheiro Ricardo Reimer, presidente do Grupo Schaeffler para a América do Sul, será o novo presidente da SAE BRASIL no biênio 2013/ 2014. O executivo, que sucede Vagner Galeote à frente do Conselho Diretor da entidade, assume o cargo em 1º de Janeiro. Na SAE BRASIL, Reimer comandará 14 diretorias com 26 executivos, que atuam em importantes empresas da área da mobilidade, entre montadoras, sistemistas e consultorias especializadas na cadeia da automotiva. A vice-presidência será ocupada por Frank Sowade, diretor da Volkswagen Anchieta. Reimer é formado em Engenharia Mecânica e de Produção pela FEI (Fundação Educacional Inaciana), com especialização em Administração de Empresas pela FGV (Fundação Getúlio Vargas). Em março de 2004 foi nomeado presidente da Schaeffler para América do Sul, englobando as operações da INA, FAG e LuK. IH www.saebrasil.org.br

Reunião de cúpula está prevista para 9 a 10 de Julho de 2013 em Duesseldorf de produção de metal e seu processamento, manufatura automotiva, vidro, cerâmicas, cimento, químicos e petroquímicos. Conforme o diretor da Messe Duesseldorf, uma das organizadoras, Friedrich-Georg Kehrer “temos um objetivo muito específico, que é trazer os usuários juntamente aos fabricantes e oferecer a eles um programa de palestras altamente profissional, bem como um espaço para discussões”. Mais detalhes, inclusive de patrocínio, podem ser obtidos com Gerrit Nawracala. IH www.itps-online.com

Novidades

Penta Technologies representa NWL Capacitors Parceria atenderá mercado de aquecimento por indução Penta Technologies atua no mercado brasileiro desde 2006 distribuindo válvulas eletrônicas de potência e capacitores cerâmicos para geradores de Alta Frequência. A empresa fechou parceria com

NWL Capacitors, de New Jersey, EUA, para a distribuição da linha de fabricação de capacitores especiais para atender todo o mercado sulamericano. IH www.pentabrasil.com.br

Milano instala equipamento para tratamento de conexões hidráulicas De olho no Pré-Sal, empresa desenvolveu processo termoquímico “Deep-Ring” para tratar termicamente aço inox A Milano Equipamentos Hidráulicos, de Sumaré, interior de São Paulo, fabricante de conexões e equipamentos hidráulicos, desenvolveu em parceria com uma consultoria internacional um tratamento termoquímico em aço inoxidável que proporciona significativa melhoria da resistência mecânica mantendo as propriedades de resistência à corrosão do material. O processo, patenteado como “Deep-Ring”, é empregado, por exemplo, em anéis de vedação de conexões hidráulicas. As peças sofrem um processo de limpeza e tratamento ter-

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moquímico, onde são melhoradas suas características com uma camada endurecida. Quando de sua utilização, esse anel passa por uma incrível performance na cravação, e, mesmo que o tubo seja irregular, com problemas de solda, circularidade, ranhuras, entre outros fatores, vai apresentar excelentes propriedades de cravação e estanqueidade, com alta resistência à corrosão. Adequados para aplicações em ambientes agressivos e de alta exigência mecânica, como por exemplo o Pré-Sal. IH www.milano.ind.br

Indústria do aço encerra ano difícil

Instituto Aço Brasil antevê melhoria em 2013 A indústria brasileira do aço deve, segundo previsões do Instituto Aço Brasil, fechar 2012 com queda na produção (-1,1%) e exportações (-10,9%), assim como com crescimento inexpressivo do consumo aparente (+1,1%) e das vendas (+1,3%). As usinas produtoras de aço no Brasil operaram durante o ano de 2012, com grau de utilização de sua capacidade muito baixo (72,5%), o que acabou por impactar seus resultados econômicos financeiros. A produção brasileira de aço deve fechar o ano em 34,8 milhões de toneladas, enquanto as vendas internas

devem ser de 21,7 milhões de toneladas. A previsão das exportações é de 9,7 milhões de toneladas. Já as importações devem ser de 3,8 milhões de toneladas. A expectativa para 2013, no entanto, é de melhoria. As vendas das usinas devem voltar pela primeira vez ao patamar de 2008, chegando a 23,4 milhões de toneladas. Acredita-se que as medidas que vêm sendo adotadas pelo Governo serão propulsoras do crescimento no ano que vem e se refletirão em melhores resultados para o setor. IH www.acobrasil.org.br

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Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 21

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Fred Woods de Lacerda

maior desafio de se escrever sobre Fred Lacerda é fazer o texto enquadrar em uma só página. Personalidade surpreendente, que discorre com naturalidade sobre temas que vão de Aristóteles a Descartes, de Barão de Mauá a Percival Farquhar passando pelo engenheiro Monlevade, de D. João VI a Lula passando por Getúlio e Jânio Quadros, da Fundição Ipanema à fundação da ABM passando pela criação do IPT, do conversor Bessemer ao conversor LD, Fred sustenta horas de apaixonante conversa que tem que ser convertida nas poucas linhas desta coluna. Nascido e criado no Rio de Janeiro, Fred queria fazer engenharia naval, que na época ainda não era possível cursar no Brasil. Mas era sabido que a Marinha de Guerra brasileira oferecia aos seus oficiais e graduados a tenente a possibilidade de estudar no MIT, Massachusetts Institute of Technology, nos Estados Unidos, considerada a melhor escola de engenharia naval do mundo. Assim, de olho nesta possibilidade ele iniciou em 1943 o curso preparatório para o Exame na Escola Naval. Ingressou na Marinha de Guerra como aspirante em 1944, em plena segunda guerra mundial. Serviu em destroyers e caça minas que escoltavam e protegiam de ataques de submarinos alemães os navios mercantes que transportavam carne da Argentina e minério de ferro para os aliados. A guerra terminou em junho de 1945, mas ainda em 1946 ele esteve envolvido no transporte de tropas, desta vez trazendo-as de volta ao Brasil. Deu baixa como 2º tenente da Marinha de Guerra em 1949. Descobriu que a Marinha havia suspendido o curso de Engenharia Naval no MIT, esperando que uma universidade iniciasse o curso no Brasil. Fred acabou decidindo estudar Engenharia Civil. Aproveitou que tinha arrumado emprego em Curitiba se inscreveu na Universidade Federal do Paraná, onde se formou em 1955. Em 1956, ocorreram dois fatos importantes: ingressou como sócio na ABM, Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração, e foi admitido como funcionário na então Acesita, Aços Especiais Itabira, hoje Aperam. Quando a diretoria da empresa decidiu criar o Centro de Pesquisas da Acesita, Fred pôde dar vazão ao seu gosto pela pesquisa industrial. A Acesita lhe ofereceu estudar nos Estados Unidos, na Rutgers University, em Nova Jersey. Com bolsa da CAPES, ele fez o curso de cerâmica com ênfase em refratários. Quando voltou ao Brasil, em 1957, retomou seu lugar como chefe da Divisão de Refratários da Acesita. Fred conta que Jânio Quadros, então presidente do Brasil, em 1961 designou um político despreparado para dirigir a Acesita, que havia sido estatizada em 1951. A incompatibilidade com esta nova direção o fez buscar novos rumos, aceitando o con-

22 Industrial Heating - Out a Dez 2012 2011

vite para trabalhar com a empresa A. P. Green, então um grande produtor de material refratário nos Estados Unidos. Gerenciou a fábrica que construíram em Barro Blanco, no Rio de Janeiro. Ali fabricavam, sob patente americana, cimentos refratários e tijolos. Foi nesta época que ele fundou, juntamente a outros colegas, a comissão de refratários na ABM, sendo seu primeiro presidente. Destaca que foram publicados na ABM, naquela ocasião, artigos dele sobre pesquisa industrial efetuada em sua usina. Em 1968, integrou uma comissão organizada pelo CNPq, com a missão de desenvolver a definição de PI, Pesquisa Industrial. Ele conta que, com isso, o CNPq reconheceu o direito das usinas de tomarem recursos financeiros para realizar pesquisas em seus laboratórios. Em 1973, aceitou o cargo de secretário-geral do Instituto Brasileiro de Siderurgia, IBS, hoje Instituto Aço Brasil, função que exerceu até 1982. Acumulou com o cargo de secretário regional do ILAFA, Instituto Latino Americano del Fierro y del Acero, e como membro da Comissão de Tecnologia do IISI International Iron and Steel Institute, com sede em Bruxelas, onde durante três anos participou dos estudos para produzir aço que pudesse reduzir o peso dos automóveis. Em 1975 foi membro de um Grupo de Trabalho da UNIDO, United Nations for the Industrial Development, com sede em Viena, na Áustria. Este grupo foi formado para levar o avanço da siderurgia a países em desenvolvimento. Entre os países visitados e que responderam positivamente a este plano se encontravam China, Índia e Coréia do Sul. Entre outras atividades desenvolvidas na época, Fred Lacerda diz que em 1983 voltou às áreas limítrofes da PI com o avanço das tecnologias ao se tornar representante no Brasil do processo Galvalume 55% Al, Zn. A CSN acabaria adquirindo os direitos totais sobre o processo no Brasil. Em 1984 tornou-se consultor do grupo CAEMI, usando o conhecimento tecnológico na assessoria da venda de minério de ferro produzida pela empresa a países como China e Japão. Em 1995, decidiu cursar filosofia no Instituto de Filosofia e Ciências Sociais da Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ/IFCS. Conforme Fred, isto fazia parte de um plano que sempre teve em mente fazer: estudar Filosofia. Em 2012, defendeu e obteve título de mestrado na UFRJ, na área da História das Ciências e das Técnicas e Epistemologia, HCTE. Título de sua tese: “A Evolução da Fabricação do Ferro no Brasil, desde 1550, e a importância da Pesquisa Industrial para a produção de Aço, após 1922”. Seu orientador de mestrado, Prof. Antonio Augusto Passos Videira, comenta que Fred Woods de Lacerda tem muito para contar sobre a indústria siderúrgica brasileira: - Espero que ele escreva trabalhos sobre isso. IH

Indicadores Econômicos

Confira resultado da pesquisa de opinião feita com os nossos leitores quanto à tendência (de crescimento ou de diminuição) dos números do mercado de tecnologias térmicas. Foram feitas as seguintes perguntas aos cadastrados em nosso banco de dados: 1) O número de consultas de clientes mudou de Julho para Setembro de 2012? Defina um ponto na escala de -10 a +10. 2) O número de pedidos de clientes mudou de Julho para Setembro de 2012? Defina um ponto na escala de -10 a +10. 3) Como mudou a sua carteira de pedidos de Julho para Setembro de 2012? Defina um ponto na escala de -10 a +10. 4) Olhando o futuro próximo, na sua opinião, como deve se comportar o mercado da indústria de tecnologias térmicas nos próximos 30 dias? Defina um ponto na escala de -10 a +10.

Número de Consultas

Número de Pedidos

5,0

4,0

3,0

1,0 0,0

3,0

2,0

1,0

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1,1

1,0

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out a dez/ 11 jan a mar/12 abr a jun/12 jul a set/12

-0,2

out a dez/ 11 jan a mar/12 abr a jun/12

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Futuro

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Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 23

Próximo Congresso da ABM já está recebendo trabalhos Promovido pela Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM), o evento será realizado de 30 de julho a 2 de agosto de 2013, em Belo Horizonte (MG) O mais importante fórum de debates e de relacionamento dos setores minerometalúrgico e de materiais da América Latina, o Congresso ABM Internacional chega em 2013 à sua 68ª edição consecutiva. Promovido pela Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM), o evento será realizado de 30 de julho a 2 de agosto de 2013, em Belo Horizonte (MG). A comissão organizadora já está recebendo os resumos de trabalhos técnico-científicos para compor a programação do evento. As contribuições, envolvendo Fundamentos, Gestão, Processos, Produtos e Iniciação Científico-tecnológica (para universitários que participarão do 13º Enemet - Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Metalúrgica, de Materiais e de Minas) devem ser enviadas pela internet (http://www.abmbrasil.com.br/trabalhos/ resumos/envio/pt/?ep=27) em português, inglês ou espanhol. Os melhores trabalhos apresentados no Congresso ABM concorrerão à publicação no Journal of Materials Research and Technology (jmr&t), periódico internacional lançado pela ABM em parceria com a editora Elsevier, além de prêmios de reconhecimento técnico. Em 2012, o 67º Congresso ABM Internacional, realizado no Rio de Janeiro, contou com a presença das mais importantes empresas do setor, como Aperam, Gerdau, Usiminas, CSN, Votorantim, ArcelorMittal, Vale e a Petrobras e a participação de aproximadamente 600 congressistas do Brasil e exterior, além de 370 estudantes reunidos no 12º Enemet. Nas sessões técnicas foram apresentados 384 trabalhos acadêmicos e empresariais, mostrando as ações bem-sucedidas e as novas tecnologias empregadas pelas indústrias, além de palestras de especialistas nacionais e estrangeiros. A programação incluiu cursos, workshops e dois painéis tecnológicos que debateram sobre os rumos da inovação nas indústrias automobilística, de

24 Industrial Heating - Out a Dez 2012

petróleo e mineração. Mais informações com Erika Akashi ou Patrícia Rônel pelo telefone (11) 5534-4333, ramais 112 e 146. IH

Cursos na área de Tratamento Térmico No calendário 2013 de Educação Continuada da ABM já estão programados vários cursos na área de Tratamento Térmico. O primeiro, Tratamento de Superfície com Lasers, acontecerá entre os dias 5 e 7 de março e incluirá visita técnica ao Instituto de Estudos Avançados – IEAv. A capacitação é dirigida a executivos, engenheiros, professores e técnicos que atuam no setor de tratamentos de superfície, incluindo-se a tecnologia de revestimentos e têmpera, proteção de superfícies contra atrito, desgaste ou corrosão ou tecnologia de camadas termoprotetoras. Os exemplos tratados no curso permitem aos alunos analisar casos reais nas indústrias de transformação, metalmecânica, automotiva e aeroespacial. Ministrarão o treinamento os professores doutores Milton Sergio Fernandes de Lima e Rudimar Riva. Milton Lima é pesquisador adjunto do IEAv, professor associado do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e professor colaborador da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), além de consultor de empresas na área metalmecânica. Rudimar Riva é professor da pós-graduação, mestrado e doutorado do ITA e pesquisador titular do IEAv do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial, onde ocupa o cargo de chefe da Subdivisão de Lasers e do Laboratório de Desenvolvimento de Aplicações de Lasers e Óptica (Dédalo). Mais informações em www.abmbrasil.com.br/cursos/resultado_ da_busca.asp?cd_area_interesse=19. IH

Temas discutidos na reunião de 9 de Outubro da CSFEI, Câmara Setorial de Fornos e Estufas Industriais da ABIMAQ Proferidas palestras por João Alfredo Saraiva Delgado, Presidente do IPDMAQ (Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico da Indústria de Máquinas e Equipamentos da ABIMAQ) e Diretor de Tecnologia da ABIMAQ Palestra: A Indústria de Bens de Capital e a NR-12

Em 1994, o Brasil se tornou signatário da convenção nº 119 da Organização Internacional do Trabalho - OIT, de 1963, aprovada pelo Dec. 1.255, de 29/09/94, que rege sobre proteção de máquinas e equipamentos. A partir de então foram adicionadas várias Notas Técnicas à NR-12 (Norma Regulamentadora nº 12 Segurança No Trabalho em Máquinas e Equipamentos), o que tornava seu entendimento complexo. O MTE, Ministério do Trabalho e Emprego, elaborou uma proposta de atualização da redação dessa Norma, que pretendia contemplar os requisitos das Notas Técnicas, das resoluções da OIT e das Normas Técnicas de Segurança Nacionais e Internacionais. Desde 2007, a Abimaq vem atuando, a partir de sua Diretoria de Tecnologia, ativamente junto ao Grupo Técnico Tripartite do

Ministério do Trabalho e Emprego - GTT-MTE, na revisão da NR-12. Atualmente a Abimaq está trabalhando com a Comissão Nacional Temática Tripartite - CNTT na revisão técnica da NR-12 sancionada em dezembro de 2010, para um melhor entendimento de seu conteúdo, assim como em negociações para a possível dilação do prazo de implantação, dando melhores condições aos fabricantes para atender aos requisitos nela estabelecidos. IH

Homenagem a Lucio Salgado

O presidente da CSFEI, Sr. Mateus Salzo, na abertura da reunião solicitou aos presentes um minuto de silêncio pelo falecimento do Sr. Lucio Salgado, diretor da empresa Metallum. Lucio Salgado era organizador do evento TTT (Temas de Tratamento Térmico) e muito querido pelos participantes da CSFEI. IH

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Bombeiros cortam automóveis para simular resgate de vidas no SAE BRASIL 2012 Com simulação de salvamento de vítimas de acidentes, realizada em 10 minutos, a SAE BRASIL chama a atenção para o alto número de mortes no trânsito brasileiro Durante o Congresso e Exposição Internacional de Tecnologia da Mobilidade SAE BRASIL, realizado em Outubro último em São Paulo, uma equipe de bombeiros simulou uma operação de resgate de vítimas de acidentes de carro. No decorrer da ação, apresentada diariamente durante a realização do evento, a partir de informações técnicas dos engenheiros sobre os principais pontos de risco na operação, foram cortados veículos cedidos por montadoras automobilísticas. Onde cortar exatamente o carro de forma rápida e com segurança é o maior desafio enfrentado pelos bombeiros, que, com esta simulação, demonstraram a grande dificuldade que encontram no salvamento de vítimas de um acidente de carro para retirá-las do Foram cortados veículos cedidos por veículo sem piorar o seu montadoras automobilísticas estado de saúde. Foram utilizadas serras do tipo sabre para quebrar o para-brisa e acessar o interior do veículo e ferramentas hidráulicas para cortar as colunas e o teto, em quatro veículos intactos de diferentes fabricantes, em três posições distintas - quatro rodas no chão, tombado e capotado – com os airbags frontais disparados. Foi apresentado pela primeira vez no congresso o 1º Compêndio de Fichas de Salvamento, com informações técnicas fornecidas pelas fábricas de veículos que indicam em cada modelo o lugar exato para o corte da carroceria, sem riscos para a operação e para a vítima. Conforme Oliver Schulze, gerente de engenharia e desenvolvimento da Takata Brasil S.A. e membro do Comitê Técnico de Segurança Veicular do SAE, as demonstrações de desencarceramento têm o objetivo principal de conscientizar todas as pessoas sobre a necessidade das fichas de resgate para que os bombeiros possam efetuar um rápido e eficiente desencarceramento, bem como levar as montadoras a fornecer os dados sobre os veículos faltantes. 26 Industrial Heating - Out a Dez 2012

O compêndio, que já foi distribuído para as corporações de bombeiros em 24 estados brasileiros e já é aplicado em salvamentos em São Paulo, é o primeiro passo do projeto desenvolvido em parceria pela SAE BRASIL, no âmbito da Comissão Técnica de Segurança Veicular, e pela Escola Superior de Bombeiros da Polícia Militar do Estado de São Paulo, com apoio da Anfavea (Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores). Mais de 10 empresas participam nesta primeira fase do projeto, entre montadoras e autopeças. IH

Diferencial Compacto Schaeffler

Um diferencial com engrenagens cilíndricas de dentes retos ou helicoidais no lugar de engrenagens cônicas é a solução desenvolvida pela Schaeffler em resposta às exigências cada vez mais rígidas do setor automotivo em relação à redução de consumo de combustível e menor emissão de gases. O diferencial compacto apresentado pela empresa pode pesar até 30% menos que o diferencial convencional de engrenagens cônicas e, ainda assim, manter-se dentro das dimensões externas do projeto original. Carcaça conformada a frio e engrenagens planetárias compõem o diferencial compacto. Quatro configurações de engrenamento possibilitam diferentes soluções para manter um custo reduzido e fazer melhor uso do espaço no veículo. Apesar de ter um peso menor, o novo projeto apresenta maior capacidade de torque, segundo o fabricante. O diferencial compacto Schaeffler foi desenvolvido utilizandose o mais novo software de análise de elementos finitos para simular os processos de conformação e otimizar o design final. Os cálculos foram refinados e verificados por meio de testes. O espaço extra que o novo diferencial deixa de ocupar devido às suas dimensões reduzidas pode ser usado para um melhor aproveitamento por parte do fabricante do veículo. Este conceito de fabricação econômica e ecologicamente correta auxilia ainda mais na redução de emissões de CO2. IH

Diferencial compacto pesa até 30% menos

Calendário de eventos SAE 2013 A SAE BRASIL está presente em todo o território nacional por meio das 10 Seções Regionais que implementam um calendário anual de eventos ligados aos mais diversos temas da mobilidade MARÇO 7

Simpósio SAE BRASIL de Manufatura - Seção Minas Gerais

Simpósio SAE BRASIL de Dinâmica Veicular - Seção Campinas e São Carlos e Piracicaba.

14 a 17 21

19ª Competição Baja SAE BRASIL - Petrobras 5º Fórum SAE BRASIL de Tração Total - Seção Rio de Janeiro

ABRIL Gestão Estratégica de Manufatura Simpósio SAE BRASIL de Materiais - Seção Minas Gerais

Simpósio SAE BRASIL de Infraestrutura da Mobilidade Seção Porto Alegre

MAIO

15 a 17 21

20 24

Simpósio SAE BRASIL de Inovação - Seção Minas Gerais Inovação Tecnológica e Tendências Globais

JULHO 27 e 28 Competição Baja Sudeste

5 8

Mobilidade Urbana Competição Asas Rotativas - Seção Minas Gerais 5º Simpósio SAE BRASIL de Máquinas Agrícolas - Seção Porto Alegre

SETEMBRO 8º Simpósio SAE BRASIL de Manufatura – Seção São Carlos & Piracicaba 11º Colloquium Internacional SAE BRASIL de Freios & Mostra de Engenharia - Seção Caxias do Sul

5º Simpósio SAE BRASIL de Manufatura - Seção Caxias do Sul Fórum Off Road - Seção Minas Gerais

10 12

Simpósio SAE BRASIL de Motores e Lubrificantes - Seção Minas Gerais

OUTUBRO

Colloquium SAE BRASIL de Eletro-Eletrônica Embarcada e Mostra de Engenharia - Seção Rio de Janeiro

NOVEMBRO

JUNHO 13 e 14

Simpósio SAE BRASIL de Excelência em Manufatura e Logística 2013 - Seção Porto Alegre

AGOSTO

8 16

7 a 9 17

Congresso SAE BRASIL 2013 Simpósio de Robótica – Seção Minas Gerais

Simpósio de Tendências - Seção Minas Gerais

FORNOS DE ESPERA PARA ALUMÍNIO

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Calendário sujeito a alterações. Para informações detalhadas sobre os eventos, por favor, consulte o site da SAE Brasil (www.saebrasil.org.br).

Os Fornos de Espera para Alumínio mais vendidos na Europa agora são fabricados no Brasil.

Depois de mais de seis mil fornos vendidos a Sauder traz para o Brasil o Forno de Espera e Fusão de Alumínio para injetoras que mais otimiza o consumo de combustível e operação como também o rendimento metálico. Simples e de baixo custo, sem consumo de cadinhos ou resistências, opera por vários anos com baixa manutenção. Disponível nas capacidades de 1000 e 2000kg. Aproveite a redução da taxa de ﬁnanciamento do FINAME para 2,5% ao ano até Dezembro/12.

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Nitretação sob Plasma - Fundamentos e Aplicações Parte II - Aplicação em Aços Inoxidáveis Austeníticos

28 Industrial Heating - Out a Dez 2012

nitretação sob plasma é particularmente importante. Na região do plasma a energia cinética dos íons em colisão com a superfície da peça permite que a difusão do nitrogênio ocorra em temperaturas e tempos reduzidos e aceitáveis para as necessidades da indústria. Na nitretação sob plasma a baixa temperatura (LTPN), realizada em temperaturas próximas a 400°C, os mecanismos de modificação microestrutural na superfície são completamente diversos dos encontrados na nitretação sob plasma a alta temperatura (HTPN) (5) , a precipitação de nitretos é suprimida e a camada nitretada é constituída de uma solução sólida supersaturada em nitrogênio denominada austenita expandida (“γN”), ou “Fase-S”. Nesta fase, o reticulado CFC da austenita encontra-se expandido com relação ao seu estado original, em decorrência da introdução do intersticial, o que introduz tensões elevadas residuais de compressão associadas a falhas de empilhamento, que aumentam com o acréscimo da concentração de nitrogênio, e promovem o endurecimento superficial sem a deterioração das propriedades de corrosão [4-9]. A seguir serão mostrados em detalhes os diferentes mecanismos envolvidos na nitretação a alta e a baixa temperatura e seus impactos nas propriedades do aço inoxidável austenítico tipo AISI 316L. Desenvolvimento Tecnológico O material utilizado neste desenvolvimento foi o aço inoxidável austenítico tipo AISI 316L, recebido no estado solubilizado, como barra com diâmetro de 28,6 mm. Os tratamentos superficiais foram realizados em um reator de nitretação sob plasma com fonte DC-Pulsada e com câmara quente. Foram testadas as temperaturas de 550 e 400°C, com composição da mistura gasosa de 75%N2:25%H2, por um tempo fixo de 12 horas. Para cada tratamento de nitretação foram utilizadas três

γ (111)

1500 Não Nitretado

1000

300

γ (400)

γ (311)

γ (220)

500

γ (222)

γ (200)

Unidades Arbitrárias

s aços inoxidáveis austeníticos são amplamente utilizados por sua elevada resistência à corrosão nos mais diferentes meios, particularmente para o AISI 316L, em aplicações nas indústrias química, alimentícia, farmacêutica, papel e celulose, petróleo & gás etc. Entretanto, este aço possui baixa dureza e é suscetível a elevadas taxas de desgaste. Considerando que estes aços não endurecem por nenhum tratamento térmico, sofrem apenas endurecimento por encruamento, a utilização do tratamento termoquímico de nitretação oferece uma opção real para elevar a dureza superficial destes aços e, com isto, sua resistência ao desgaste. Entretanto, a nitretação dos aços inoxidáveis austeníticos, nas temperaturas convencionais dos processos gasoso e líquido, pode levar a uma perda considerável da resistência à corrosão por causa da precipitação de nitretos de cromo. Outro ponto de fundamental importância nos aços inoxidáveis é a presença do filme passivo de óxido que precisa ser removido antes da nitretação. Nos processos convencionais de gás e sal esta remoção ocorre por método ácido/químico ou mecânico e invariavelmente deteriora o acabamento superficial de componentes. O processo sob plasma possibilita a remoção da camada passiva de Cr2O3 por uma etapa de bombardeamento iônico que é realizada antes da nitretação, mas durante o tratamento superficial (está sem sentido). Nesta etapa, denominada “sputtering”, os íons de hidrogênio, com argônio ou não, bombardeiam a superfície com elevada energia cinética e removem o filme. Em conjunto, o hidrogênio promove a redução do óxido de cromo que constitui o filme. Este processo remove o filme passivo e ativa a superfície para a nitretação posterior sem causar os problemas da decapagem química ou da remoção mecânica. Quando os aços inoxidáveis são nitretados em temperaturas acima de 500°C a formação da camada nitretada é acompanhada por uma intensa precipitação de nitretos de cromo do tipo CrN e Cr2N [1,2], que é decorrente da forte interação entre Cr e N [2,3]. O endurecimento por precipitação atinge valores superiores a 1200 HV [1]. Entretanto, a formação de nitretos de cromo é acompanhada de uma diminuição na concentração de cromo na matriz e causa uma diminuição da resistência à corrosão da superfície nitretada, principalmente nos aços inoxidáveis austeníticos [4], podendo inviabilizar seu uso em muitas aplicações. Para suplantar esta limitação com relação à temperatura de processo e evitar a precipitação de nitretos de cromo o processo de

100

120

Fig. 1. Espectros de difração de raios-x da austenita CFC sem nitretação

Nitretação sob Plasma

Manual do Tratamento Térmico Carlos Eduardo Pinedo | pinedo@heattech.com.br

γN(111)

600

0 100

120

γN(400)

400

γN(220)

CrN

Fe4N

CrN

CrN 80

γ (400)

Nitretado a 400ºC

200 CrN

800

γN(311) γN(222)

Fe4N

CrN

200

100

γ (311) γ (222)

γN(200)

Nitretado a 550ºC

Unidades Arbitrárias

300

γ (220)

1000

Fe3N - Fe4N

400

Unidades Arbitrárias

γ (111) γ (200)

CrN

500

100

120

Fig.2. Espectros de difração de raios-x nas diferentes condições de nitretação

amostras, sendo duas com acabamento superficial de lixa grana 600 e uma com superfície polida em diamante de 1 µm. Antes da etapa de nitretação a camada passiva foi removida por um bombardeamento iônico de alta energia em atmosfera de hidrogênio por tempo de 1 hora. Para caracterização microestrutural foram utilizadas amostras transversais à superfície nitretada e utilizado como reagente metalográfico uma solução de: HNO3, HCl e H2O em partes iguais, por 30 segundos. A dureza superficial por técnica microdureza Vickers com carga de 25 gramas. As fases presentes na microestrutura foram identificadas por técnica de Difração de Raios X (DRX) utilizando radiação Cu-Kα e varredura entre 20 e 120°. Antes e após as nitretações as amostras polidas foram controladas com relação à rugosidade Ra e Rz, medida em um Rugosímetro Rank-Taylor, com 5 medições por amostra e Lc = 0,25 mm. Principais Resultados As Figs. 1 e 2 apresentam os espectros de DRX, para as diferentes condições estudadas, sendo a austenita sem nitretação utilizada como referência mostrada na Fig. 1. Verifica-se que a resposta ao tratamento de nitretação é diferente nas diversas temperaturas testadas, Fig. 2. Quando a nitretação é realizada em temperatu-

ra elevada, 550°C, observa-se a presença dos picos referentes aos nitretos de cromo e ferro como resposta típica dos tratamentos de nitretação que endurecem pela precipitação fina de nitretos. No caso do aço AISI 316L, particularidade e intensa precipitação de nitreto de cromo do tipo CrN. Com o uso de nitretação sob plasma a baixa temperatura, 400°C, a precipitação de nitretos é suprimida, pois não há condições cinéticas suficientes para a nucleação e crescimento de nitretos, afinal, nesta temperatura o nitrogênio difundido permanece em solução sólida no reticulado cristalino da austenita, formando a “austenita expandida”, γN, que é evidenciada pela presença de picos da austenita deslocados para a esquerda e alargados, como resultado da distorção da rede cristalina provocada pela supersaturação com nitrogênio [10,11,12]. Com os resultados obtidos por DRX foi possível determinar o parâmetro do reticulado cristalino da austenita antes e após a nitretação e também calcular o teor teórico de nitrogênio presente na austenita expandida pela equação: ao = aN + αCN, onde: ao = parâmetro do reticulado livre de tensões, aN = parâmetro do reticulado na presença do intersticial (N), α= constante de Vegard (0,0078 para o N) e CN = concentração de N em % atômica [13]. A concentração calculada de nitrogênio na austenita expandida é de 39,53 % atômica, o que é consistente com valores da literatura que

Fig. 3. Microestruturas após a nitretação por plasma

Nitretação sob Plasma

Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 29

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550ºC

400ºC

Fig. 4. Modificação na qualidade superficial após a nitretação

apontam para teores de 30 a 40 at % [9,10]. A Fig. 3 apresenta as micrografias das superfícies após a nitretação nas duas temperaturas estudadas. Observa-se que a microestrutura muda significativamente com a temperatura de nitretação. Verifica-se que sob a ação do mesmo reagente metalográfico a amostra nitretada a 400°C apresenta uma camada fina e homogênea de coloração branca, não atacada, enquanto que após a nitretação a 550°C a camada nitretada se mostra escura e intensamente atacada pelo reagente. Esta diferença na suscetibilidade ao ataque metalográfico está relacionada à presença dos nitretos de cromo precipitados na camada nitretada na temperatura de 550°C e ausentes em baixa temperatura de nitretação. Quando os nitretos de cromo são precipitados na nitretação ocorre um empobrecimento no teor de cromo em solução sólida na matriz

o que diminui sensivelmente a resistência à corrosão da superfície nitretada. Estes resultados não apenas mostram as diferenças microestruturais entre as duas condições de tratamento, mas já indicam uma maior resistência à corrosão da camada nitretada a baixa temperatura e constituída de austenita expandida. As medidas de profundidade da camada nitretada forneceram os valores de 74,15 + 1,11 µm para a nitretação a 550°C e 7,15 + 0,48 µm para a nitretação a 400°C, o que é decorrente da diminuição no coeficiente de difusão nitrogênio com a temperatura, já que a difusão do intersticial deve seguir um comportamento típico de Arrhenius [1, 10, 13]. Uma característica importante de muitos produtos destinados à nitretação é a manutenção do acabamento superficial inicial. A qualidade superficial do material é muito modificada na nitretação depen-

0,45

3,0

0,45

2,5

0,35 0,30

Rugosidade, Rz (µm)

Rugosidade, Ra (µm)

dendo da temperatura do processo. Na nitretação em alta temperatura o aspecto visual mostra uma clara deterioração da qualidade superficial em comparação com a nitretação à baixa temperatura, como mostrado na Fig. 4. Este fato é decorrente da maior variação da rugosidade superficial. Na Fig. 5, verifica-se que o tratamento realizado a 550°C eleva mais a rugosidade do que na nitretação a 400°C. A modificação na qualidade superficial não é citada para os aços inoxidáveis austeníticos [14], mas já foi verificado anteriormente que a microestrutura na superfície nitretada afeta sensivelmente a rugosidade de aços ferramenta nitretados por plasma em diferentes condições de processo [15]. A Fig. 6 mostra as características de endurecimento nas diferentes temperaturas de nitretação. Verifica-se que a dureza superficial original do aço inoxidável AISI 316L, sem nitretação, é de cerca de 200 HV e após a nitretação a dureza é elevada para valores superiores a 1400 HV, demonstrando o elevado potencial de endurecimento. Embora o mecanismo de endurecimento operante nas duas temperaturas de nitretação seja diferente, o potencial de endurecimento não se altera. Na temperatura de 400°C o endurecimento é decorrente da supersaturação de sítios intersticiais da austenita pelo nitrogênio, gerando a austenita expandida, e promovendo um elevado estado de tensões residuais de compressão pela distorção do reticulado cristalino [7]. Na nitretação a 550°C o endurecimento é causado pelo mecanismo convencional de

0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00

2,0 1,5 1,0 0,50 0,00

Não Nitretado

Nitretado 550ºC

Nitretado 400ºC

Não Nitretado

Nitretado 550ºC

Nitretado 400ºC

Fig. 5. Modificação a rugosidade após a nitretação

30 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Nitretação sob Plasma

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LIVROS TÉCNICOS

1600 1400

Dureza (HV 0,25)

1200 1000 800

Área Metalúrgica

600 400 200 0

Não Nitretado

Nitretado 550ºC

Nitretado 400ºC

Fig. 6. Endurecimento superficial após a nitretação por plasma

precipitação homogênea e fina de nitretos de cromo, tipo CrN e ferro, tipo Fe3N e Fe4N [12,16,17].

trato como contribuição do nitrogênio em solução sólida. IH Referências

Considerações Finais O processo de nitretação sob plasma abre uma nova perspectiva no endurecimento superficial de ligas com elevada resistência à corrosão como os aços inoxidáveis. A possibilidade de utilizar temperaturas baixas, próximas a 400°C, com endurecimento eficiente sem deteriorar a resistência à corrosão é de aplicação potencial nos mais diferentes segmentos industriais e de particular interesse para os novos mercados ligados às indústrias do petróleo e do gás que deverão ter interesse crescente com o advento das novas explorações ao nível do pré-sal. A diminuição da temperatura de nitretação modifica as características microestruturais de formação da zona de difusão. Na nitretação a 550°C a zona de difusão é formada com a precipitação de nitretos de ferro e cromo. Na nitretação a 400°C a precipitação de nitretos é suprimida e ocorre a formação da austenita expandida. Esta diferença microestrutural influi na qualidade superficial após a nitretação. Não apenas o aspecto visual é modificado, mas a variação da rugosidade é menor quando a austenita expandida é formada. A formação da austenita expandida leva a um forte efeito endurecedor na superfície, com uma elevação da dureza de 200 HV para 1400 HV. A supersaturação calculada de nitrogênio, da ordem de 39,53 % atômico e é a responsável por este efeito endurecedor. A resistência à corrosão da austenita expandida é superior à do subsNitretação sob Plasma

1. C. E. PINEDO, Tese de Doutorado, IPEN/USP (2000) 176; 2. K. H. JACK, Heat Treatment’73, Proc. Conf., London/UK, 12 - 13 Dec. (1973); 3. J. LIGHTFOOT, D. H. JACK, Heat Treatment’73, London/UK, 12 - 13 Dec. (1973) 59 – 65; 4. W. LIANG, et al., Surface and Coatings Technology, 130 (2000) 304 - 308; 5. L. PRANEVICIUS, et al., Surface and Coatings Technology, 135 (2001) 250 - 257; 6. S. PICARD, et al., Materials Science and Engineering A, 303 (2001) 163 - 172; 7. MINGOLO, N.; TSCHIPTSCHIN, A.P.; PINEDO, C.E., Surface and Coatings Technology, 201 (2006) 4215 - 4218; 8. SOUZA, R.M.; IGNAT, M.; PINEDO, C.E.; TSCHIPTSCHIN, A.P., Surface and Coatings Technology, 204 (2009) 1102-1105; 9. DONG, H., International Materials Review, (2010) 1-34; 10. M. P. FEWELL, et al., Surface and Coatings Technology, 131 (2000) 284 - 290; 11. M. P. FEWELL, et al., Surface and Coatings Technology, 131, (2000) 300 - 306; 12. C. E. PINEDO, et al., Anais do 2o Congresso Internacional de Tecnologia Metalúrgica e de Materiais, São Paulo/ SP, 1997, em CD-ROM; 13. T. CZERWIEC, Surface and Coatings Technology, 131, (2000) 267 - 277; 14. L. PRANEVICIUS, et al., Surface and Coatings Technology, 135 (2001) 250 - 257; 15. A. R. FRANCO JR., C. E. PINEDO e A. P. TSCHIPTSCHIN, 57° Congressos

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O Doutor em Tratamento Térmico Daniel H. Herring | +1 630 834-3017 | heattreatdoctor@industrialheating.com

Cementação por Atmosfera de Gás: Estudos de Caso, Lições Aprendidas - Parte 1

omeçamos com um conto interessante sobre o que acontece se nós seguirmos ingenuamente. Basta perguntar às quatro jovens Ostras que ficaram encantadas com a conversa aparentemente ociosa da Morsa e o Carpinteiro, terminando como o prato principal no jantar. “Chegou a hora”, disse a Morsa, “Para falar de muitas coisas: De sapatos - e navios - e lacre - de repolhos - e reis. E por que o mar está quente, fervente. E se os porcos têm asas.” As Histórias das Ostras Curiosas, Lewis Carroll, em Alice no País das Maravilhas, 1872. A cementação por atmosfera de gás é um processo tão familiar para a maioria dos profissionais de tratamento térmico que é muitas vezes tido como óbvia. Nós confiamos nas leituras das nossas sondas de oxigênio para nos mantermos seguros, e esperamos que o resultado do processo nunca mude. Mas, ocasionalmente, nós temos problemas, e quando temos, lições valiosas surgem. Vamos aprender mais. Vamos começar olhando para diversos fatores externos e internos que podem afetar o processo de cementação, descobrir questões relacionadas ao processo e/ou variabilidade dos equipamentos, descobrir onde as armadilhas podem mentir e falar sobre o que podemos fazer para evitá-las. Carregamento da Carga Muitas vezes, a variação na profundidade da camada superficial e outros problemas de cementação podem ser rastreados até a forma como as peças são carregadas nos cestos e sua fixação. Os arranjos das cargas geralmente se enquadram em uma das duas categorias: limitadas por peso ou volume. Em ambos os casos, durante o carregamento das peças em cestos ou sobre suportes do forno, o nosso primeiro impulso é o de maximizar a eficiência de carga. No entanto, os profissionais também devem se preocupar com o espaçamento adequado entre as peças (ou seja, posicionando as peças dentro da carga para transferência de calor ideal), circulação atmosférica, uniformidade da temperatura e extração de calor durante a têmpera (para minimizar a distorção). E enquanto a tentativa e o erro muitas vezes são os caminhos mais prudentes, também devemos levar em consideração:

• Fatores induzidos do forno (muitas vezes uma função do estilo do forno em uso). Estar ciente das limitações do processo induzidas por um determinado projeto é uma ajuda inestimável quando as coisas dão errado. • Geometria da peça e os fatores de orientação. Temos de nos fazer as seguintes perguntas: “Quanto espaço deve ser deixado entre as peças?” e “É possível ou mesmo prudente carregar aleatoriamente (Fig. 1) ou aninhar?” Por exemplo, pistas de rolamentos de vários diâmetros - uma configuração típica de carga limitada por volume - são frequentemente aninhados uns dentro dos outros, produzindo uma carga de trabalho “opticamente densa” que é difícil de ser aquecida uniformemente em muitos casos. Neste exemplo, o ciclo deve ser ajustado para permitir um tempo suficiente para que as peças interiores atinjam a temperatura necessária. Aqui, o recirculador do forno (tipo, velocidade, direção de rotação, posição) desempenha um papel significativo no processo de aquecimento. Os fixadores são outro exemplo de onde o carregamento aleatório em unidades contínuas ou de lote (Tabela 1) é mais frequentemente usado para lidar com o grande volume de peças a serem trabalhadas. Neste caso, a penetração da atmosfera durante a carga e a limpeza das peças que entram no forno que permitam o tempo e temperatura adequados são considerações que devem ser levadas para o processo. Se as peças não forem carregadas em lote, uma boa regra é que a distância vazia ao redor da peça não deve ser menor do que 25% e nem superior a 75% do diâmetro do invólucro das peças (Tabela 2). Limpeza da Peça Embora a cementação por atmosfera de gás exija apenas um nível moderado de limpeza (em comparação a muitos outros processos ou indústrias), as contaminações, tais como óleos de corte e resíduos na peça, podem causar significativos problemas tanto no nosso equipamento (Fig. 2) como perante as próprias peças. A cementação e a carbonitretação tendem a ser muito mais tolerantes no que diz respeito à quantidade de contaminação (por exemplo, óleos, água, resíduos de limpeza etc.) que pode ser tolerada sem interferir com o desenvolvimento da camada superficial e com a qualidade da microestrutura resultante. Ainda assim, é importante lembrar Tabela 2. Requerimentos de espaço entre peças para carga tipo lote Diâmetro da peça

Tabela 1. Relação entre a área da superfície da peça e o tamanho da carga para fornos típicos de têmpera integral

Espaçamento vertical (dentro)

pol

13–19

0,5–0,75

≤ 25

≤1

6–19

0,25– 0,75

25–50

1–2

13–38

0,5–1,5

19–25

0,75–1

2–3

19–57

0,75– 2,25

25–38

1–1,5

75–100

3–4

57–75

2,25–3

38–50

1,5–2

≥ 100

≥4

≥ 75

≥3

≥ 50

≥2

Tamanho da Carga (largura x comprimento x altura) mm (pol)

Máxima Área de Superfície da Peça m2 (ft2)

600 x 900 x 600 (24 × 36 × 24)

16,7–23,2 (180–250)

760 x 1200 x 760 (30 × 48 × 30)

27,9–37,2 (300–400)

50–75

900 x 1200 x 900 (36 × 48 × 36)

37,2–46,4 (400–500)

900 x 1800 x 900 (36 × 72 × 36)

58,0–67,4 (625–725)

32 Industrial Heating - Out a Dez 2012

pol

Espaçamento horizontal (dentro)

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Fig. 1. Exemplo de carregamento randômico de elementos de fixação sobre uma esteira antes da carbonitretação

Fig. 2. Contaminação interna do forno - depósitos de sódio sob a forma de uma camada vítrea

que a limpeza deve ser feita até, pelo menos, um nível adequado para a aplicação pretendida.

tivos de cementação (por exemplo, tintas protetivas ou placa de cobre mal aderente). Outra área de preocupação é a forma como as peças estão sendo recebidas de operações anteriores. Esteiras sujas e métodos de transportes suspeitos podem adicionar um nível de contaminação (por exemplo, a ferrugem) que é inaceitável para o processo de cementação. As soluções para tais problemas incluem controle do processo de limpeza, limpeza da máquina de lavar peças, bem como substituição da sua solução, e manuseio das peças com luvas limpas.

Problemas no Processo de Cementação e suas Soluções Profundidade Inadequada da Camada Superficial

Não atingir a profundidade desejada da camada superficial (Fig. 3) pode ser decorrência de alguns fatores, como: cementação em baixo potencial de carbono (por exemplo uma atmosfera do forno demasiada pobre); descarbonetação parcial ou completa da superfície da peça por infiltração de ar devido a um forno com vazamento; processamento a temperatura errada, talvez devido ao mau funcionamento ou termopares incorretamente localizados; austenita retida na região da camada superficial ou uma têmpera “lenta”. Etapas que podem ser tomadas para corrigir estes problemas incluem o aumento do potencial de cementação da atmosfera do forno (particularmente se cementação impulso/difusa está sendo executada); alteração do processo de cementação (por exemplo, cementação e arrefecimento lento, seguidos de um recozimento subcrítico antes de reaquecer e temperar); tratamentos subzero; e seleção da temperatura de revenido adequada. Camada Superficial Rasa ou Nula Produzir uma profundidade rasa da camada superficial ou áreas onde ela nem foi formada indica para a preparação incompleta da superfície antes de cementação a presença de contaminantes de superfície ou, eventualmente, a má aplicação de métodos sele-

HRC 60

Dureza

HRC 50

Na Sequência Na parte 2 vamos discutir os problemas associados com a austenita retida, descementação / separação da liga, oxidação intergranular, vazamento da camada superficial, quebra / separação da camada superficial, esmagamento da camada superficial, efeitos da martensita revenida / não revenida e outras questões. IH Referências 1. Herring, D. H., “How to Load Parts in Furnace Baskets,” Heat Treating Progress, Novembro/Dezembro de 2003. 2. Herring, D. H., “It’s Time to Clean Up Our Act!,” Industrial Heating, Janeiro de 2008. 3. Weires, Dale J., Gear Metallurgy, Effective Heat Treating and Hardening of Gears Seminar, SME Short Course, 2007. 4. Mr. Darwin Behlke, Twin Disc, Inc., correspondência privada.

Possível descarbonetação ou austenita retida

Requerido

Camada muito pobre ou revenido muito alto Profundidade da camada superficial

Fig. 3. Baixa dureza da camada superficial

Áreas sem camada

Fig. 4. Dentes de engrenagem danificados devido à falta de cementação adequada Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 33

Metalurgia do Pó Fernando Iervolino | contato@metalurgiadopo.com.br

Automóveis, Autopeças e a Desindustrialização

o 32º Senafor, congresso voltado a processos de conformação metálica, foram apresentados números sobre a indústria automobilística no Brasil e no mundo. Estas informações são de grande importância para a Metalurgia do Pó, pois quase 70% das peças metálicas fabricadas por este processo têm este mercado como destino.

montam seus veículos a partir de componentes pré-montados no exterior (CKD), o que na prática equivale à importação do veículo. Com isto, a indústria de autopeças (tear 2) e os sistemistas (tear 1) acabaram não se beneficiando de todo este crescimento de mercado. Entre 2002 e 2011 o crescimento da produção de autopeças foi de 54%, muito abaixo dos 92% de aumento da produção de veículos.

300

Produção física de veículos

Janeiro 2002 - Índice = 100

250 200 150 100 50 0

Produção física de autopeças

Aumento da produção entre 2002 e 2011: Indústria Automobilística: 92% Indústria de Autopeças: 54% 2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Fig. 1. Crescimento da indústria de veículos e de autopeças. Fonte: Sindipeças

Entre 2002 e 2011 a indústria automobilística no Brasil passou por um período de forte crescimento, com um aumento da produção de 92% e um aumento de licenciamentos de 146%, colocando o Brasil como 7º maior produtor mundial e 4º maior mercado consumidor. Em contrapartida, o país passa por um momento de desindustrialização que se iniciou em 2004, causado principalmente pelo aumento de importação de máquinas, equipamentos, componentes e produtos acabados. Além disto, o crescente mercado consumidor brasileiro promoveu um aumento significativo na importação de veículos, tanto por fabricantes com unidades industriais instaladas no Brasil como por empresas não estabelecidas. De 4% em 2004, em 2011 chegamos a 24% de veículos importados licenciados no país, ou seja, 1/4 dos veículos licenciados vem do exterior. Soma-se a isto o fato de que várias fábricas no Brasil

Ao analisarmos o PIB do país, em 2002 a indústria de transformação (sem automobilística) representava 50% do PIB industrial do Brasil. Este número caiu para 35% em 2011, mostrando uma clara desindustrialização no país. Já a automobilística subiu, no mesmo período, de 12,3% para 18,2%, mostrando mais uma evidência de que a indústria automotiva foi dos poucos setores industriais que cresceu nos últimos dez anos. Nos últimos anos o Brasil tornou-se um oásis para a economia mundial. O governo tem agido rapidamente para manter o mercado interno aquecido e também promover a indústria brasileira, inclusive auditando com mais rigor e competência o índice de nacionalização dos veículos fabricados no Brasil. Ações como estas, esperamos, ajudarão a indústria de autopeças no país a retomar sua força. Uma cópia da apresentação realizada no 32º Senafor pode ser baixada no site www.metalurgiadopo.com.br. As informações foram compiladas a partir de dados disponíveis no site da Anfavea, Sindipeças e IBGE. IH

Fernando Iervolino É engenheiro mecânico pela FAAP, MBA em Gestão de Empresas pela FGV, Powder Metallurgy Technologist pela MPIF (USA), diretor técnico da Qualisinter Produtos Sinterizados de 1990 a 2007, gerente de logística e engenharia industrial na Metalpó de 2008 a 2010, consultor em metalurgia do pó pelo Grupo Setorial de Metalurgia do Pó, coordenador e coautor

Fig. 2. PIB Industrial Brasileiro. Fonte: IBGE, Anfavea

34 Industrial Heating - Out a Dez 2012

da obra “A Metalurgia do Pó”, Editora Metallum, 2009.

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Riscos e Medidas de Segurança em Fornos de Atmosfera Controlada - Parte III

a primeira parte dessa coluna apresentamos as características construtivas e a evolução dos equipamentos de atmosfera controlada para tratamentos térmicos e termoquímicos. Também apresentamos um resumo dos principais riscos e tipos de falhas que foram analisados e comentados na segunda parte da coluna, na edição anterior. Nesta terceira e última parte faremos uma abordagem focada na manutenção e operação segura desses equipamentos. Costumo dizer que mesmo com toda a segurança que o mundo da aeronáutica pode oferecer, sempre ouvimos histórias de quedas de avião. Fornos de atmosfera controlada são equipamentos que apresentam uma engenharia de construção formidável, no entanto, precisam ter manutenção e cuidados adequados para operarem em segurança. Queda ou Falta de Energia Elétrica Muitas vezes, durante o funcionamento de um equipamento de atmosfera controlada, podem ocorrer panes elétricas ou simplesmente falta

de energia na planta em que o mesmo está instalado. Esse tipo de falha pode provocar nos equipamentos aquecidos por resistência elétrica problemas como: riscos de explosão, combustão da atmosfera e fogo no óleo. A queda de energia provoca logicamente a queda de temperatura do equipamento e, por isso, a entrada automática (via válvula solenóide NA no rack de gases) ou manual de nitrogênio para a purga é essencial para não provocar combustão da atmosfera abaixo de 750°C (temperatura abaixo da qual a mistura de gases da atmosfera se torna explosiva), principalmente em cargas de carbonitretação, que são realizadas em temperaturas inferiores às de cementação. A falta de energia elétrica por tempo prolongado pode interromper o fluxo de água de refrigeração, danificando assim componentes vitais do equipamento, como o recirculador de gases (com a deterioração dos retentores e rolamentos). É importante que esses equipamentos possuam um sistema de água de emergência que atue por gravidade. Os equipamentos atuais possuem a entrada automática de água de emergência na falta de energia,

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Fig. 1. Momento da explosão da porta de saída da câmara de um forno SQ, devido à não abertura da cortina de chama

Fig. 2. Detalhe da tampa de explosão e saída lateral de gases na câmara de resfriamento de forno SQ

já para os equipamentos mais antigos essa operação é feita manualmente pelo operador, fechando-se o circuito normal e abrindo-se o circuito por gravidade. A presença de um gerador de energia elétrica a diesel na empresa garante o bom funcionamento do equipamento em caso de falta de energia elétrica. Praticamente não se verifica queda de temperatura ou potencial de carbono na mudança da fonte de energia e a circulação de água não fica prejudicada. Durante o período de falta de energia todos os queimadores pilotos (tampa de explosão e tubos de saída de gases das câmaras) devem permanecer acesos. No retorno da energia elétrica, a porta de saída da câmara de resfriamento deve ser aberta durante a retomada de temperatura. Nunca se deve introduzir os gases na atmosfera do forno com temperaturas abaixo de 750°C. Quando os gases começarem a entrar no equipamento, deve-se fechar a porta de saída da câmara de resfriamento.

A figura mostra que não houve a abertura da cortina de chama, possivelmente sob comando do operador, ocasionando forte explosão.

Falha na Cortina de Chamas ou Chama Piloto A cortina de chamas é talvez o dispositivo de segurança mais importante dos fornos de atmosfera controlada do tipo SQ. Para fornos com entrada e saída distintas, a cortina de chamas na porta de entrada tem função de proteger a atmosfera na câmara de aquecimento e a cortina de chamas da porta de saída tem a função de impedir a combustão da atmosfera presente na câmara de resfriamento, onde a temperatura dos gases é inferior a 750°C. Para fornos em que a entrada e saída da carga são feitas pela mesma porta, a cortina de chama tem função de proteção contra a combustão. A ativação da cortina de chama e a checagem desta atuação devem estar intertravadas ao acionamento de abertura das portas do forno. Deixar a checagem e a ativação da cortina por conta do operador é extremamente arriscado, afinal falhas humanas são imprevisíveis. Após a remoção da carga e fechamento da porta (com a extinção do fogo da cortina), existe forte “contração” da atmosfera da câmara de resfriamento, num efeito similar ao que experimentamos quando fechamos a porta de um congelador (freezer). A Fig. 1 apresenta o momento exato da explosão de uma porta em equipamento do tipo SQ, captado pelo circuito interno de câmeras de segurança da empresa. 36 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Pressão Interna do Forno Todo equipamento de atmosfera controlada (SQ) deve trabalhar com pressão interna superior à pressão atmosférica. Com a pressão levemente superior à atmosférica, evitamos que haja a entrada de oxigênio para dentro do forno e/ou tanque de óleo, evitando riscos de explosão e incêndio. Essa pressão interna, geralmente entre 8 a 10 mmH2O, é oriunda do processo e é mantida como mais um auxiliar na segurança. Os equipamentos do tipo SQ estão munidos com uma tampa de explosão no teto da câmara de resfriamento, sendo a selagem feita pelo próprio peso da tampa de modo que um pequeno aumento na pressão interna seja suficiente para abri-la. A tampa é guiada no eixo com mola e após a abertura e alívio da sobrepressão, a mesma retorna para a posição anterior, mantendo a selagem. Além da tampa de explosão na câmara de resfriamento, existe uma saída lateral na tampa, com tubo e uma válvula gaveta com orifício calibrado para saída de gases da atmosfera. A passagem dos gases é feita pelo orifício calibrado (Fig. 2). Além da tampa de explosão existe ainda montado no teto do forno, na câmara de aquecimento, um tubo com válvula gaveta para saída dos gases da atmosfera, esta válvula deve ser ajustada para manter o controle da pressão interna do forno. Pequenos entupimentos produzem aumento da pressão interna do equipamento, rapidamente acusados no painel de comando. Os gases que saem são queimados pelo queimador piloto, que deve estar aceso constantemente. A equipe de manutenção deve periodicamente inspecionar a tampa de explosão, as válvulas gaveta e o tubo de saída para verificar se os mesmos estão funcionando livremente, limpos e isentos de fuligem/ materiais estranhos. Durante o mergulho da carga no tanque de óleo ocorre depressão na câmara de resfriamento, promovendo a entrada de oxigênio (do ar exterior) na câmara e, com isso, riscos de explosão. Para evitar essa queda de pressão, recomenda-se a instalação de tubulação de nitrogênio com válvula solenóide para compensar a pressão

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negativa. O nitrogênio é injetado automaticamente comandado por um transdutor de pressão instalado na câmara de resfriamento. Outro sistema de segurança presente nos fornos de atmosfera controlada do tipo SQ é o tubo sifão, localizado na caixa das correntes transportadoras, na parte inferior da câmara de aquecimento, que deve estar sempre cheio de óleo de têmpera. Esse tubo sifão serve para a proteção da câmara de aquecimento no caso de transbordamento de óleo (Fig. 3). É importante salientar que a caixa das correntes, diferente do que alguns pensam, não deve ter presença de óleo para “lubrificação das correntes”, isso provoca fuligem na atmosfera e atrapalha o controle de potencial de carbono. A falta de óleo no tubo sifão logicamente permitirá a entrada de oxigênio no forno em caso de depressão. A conexão T do tubo sifão deve estar sempre aberta e no mesmo nível do fundo da caixa das correntes transportadoras.

e para baixar a temperatura do mesmo entre uma carga e outra (Fig. 4). Problemas ou entupimentos na tubulação de água do trocador de calor e/ou entre as placas do trocador podem prejudicar a eficiência do mesmo. Um trocador de calor não atuante pode

permitir a elevação da temperatura do óleo, acima do máximo permitido, iniciando a combustão. É muito importante a avaliação constante do fluxo e temperatura da água do sistema de resfriamento na lateral do forno. Todo operador deve ser treinado a checar, até vá-

Vedação Deficiente Os fornos SQ que estamos analisando nesse texto recebem o nome “Sealed Quench” (Têmpera Fechada/Vedada, em português) porque são exatamente isso, fornos vedados. Vazamentos são comuns nesse tipo de equipamento e devem ser rapidamente encontrados e eliminados. Os vazamentos vão se formando com o tempo por diversas causas: vibrações, temperatura, falta de manutenção, erros operacionais etc. Devido a vedações deficientes, pode ocorrer combustão da atmosfera e/ou óleo de resfriamento, pois o oxigênio pode estar presente quando do primeiro momento da têmpera, conforme visto anteriormente. Todo e qualquer manual de instruções para fornos dessa família recomenda a verificação periódica do assentamento das portas com os batentes, substituição de gaxetas de selagem e avaliação do funcionamento dos sensores de fim de curso de posição das portas. Problema no Trocador de Calor do Óleo Os equipamentos de atmosfera controlada possuem trocadores de calor para manter o óleo de têmpera na temperatura planejada Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 37

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Fig. 3. Detalhe do sistema de tubo sifão na lateral do equipamento SQ

Fig. 4. Detalhe do trocador de calor e das tubulações de água de resfriamento na lateral do forno

rias vezes ao dia, o bom funcionamento desse sistema. Recomenda-se que pelo menos uma vez por ano faça-se uma verificação das condições do trocador de calor do óleo, através da abertura, avaliação e limpeza das placas (Fig. 5).

de resfriamento, problemas mecânicos sérios podem acontecer com a corrente transportadora e com o elevador. Erros de regulagem do fim de curso, quebras de corrente ou problemas pneumáticos podem ocasionar a descida do elevador antes da carga estar acomodada sob o mesmo, gerando “capotamento” da carga. Com a carga parcialmente submersa, o risco de combustão da superfície do óleo é muito elevado. Nesse caso, o operador deve manter as portas fechadas e garantir a injeção de nitrogênio até a remoção completa da atmosfera anterior.

Baixo Nível do Óleo de Têmpera Caso não exista um programa de acompanhamento diário de um operador experiente, o nível de óleo no tanque de têmpera pode cair sensivelmente. Neste caso pode ocorrer o não “cobrimento” total da carga durante a têmpera, gerando superaquecimento superficial, e combustão no óleo. Os equipamentos mais modernos possuem sistemas de alarmes de nível de óleo, que fornecem sinais ao CLP do equipamento para emissão de alarme áudio/visual. A Fig. 6 apresenta um sistema de detecção do nível de óleo no tanque de resfriamento. Outra metodologia para avaliação do nível de óleo no tanque pode ser promovida pela checagem diária na caixa de abastecimento na lateral do equipamento com a instalação de marcador do nível de óleo, que indica a altura mínima que o óleo deve estar. A checagem diária do nível de óleo deve ser registrada em check-list de produção, conforme recomendações da Seção 3 da CQI-9. Problemas no Elevador de Têmpera (Carga Parcialmente Submersa) Durante a passagem da carga da câmara de aquecimento para a câmara

Espaços Confinados Vazamentos ou gases utilizados na purga podem criar nos fornos ambientes com déficit de oxigênio. Gases também podem ser liberados dos tijolos refratários (onde estavam retidos) e provocar intoxicação do técnico durante a manutenção. Durante alguns tipos de manutenção interna no forno, como troca de refratários e limpeza periódica do tanque de óleo, deve-se tomar todo o cuidado para que mecânicos não entrem nesses espaços confinados sem a devida autorização da equipe de segurança e portando equipamentos/controles associados à NR-33. Dentre os principais sintomas da intoxicação por monóxido de carbono e falta de oxigênio podemos destacar: tonturas, irritabilidade, perda de memória, desorientação, dor muscular, náusea, vômitos e dores no peito.

Fig. 5. Detalhe da desmontagem do conjunto de placas do trocador de calor para limpeza

Fig. 6. Detalhe do sistema de detecção do nível de óleo em equipamento SQ

38 Industrial Heating - Out a Dez 2012

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Recomenda-se a ventilação do ambiente por meio de ventiladores externos. Outra recomendação é o total travamento das portas utilizando pinos de segurança e travamento do painel elétrico e entrada de gases com cadeados adequados. Água no Óleo Uma das maiores preocupações relacionada aos óleos de têmpera é a presença de água nos mesmos. A presença excessiva de água no óleo é perigosa pelo fato de que durante o resfriamento da carga haverá a formação de vapor, resultando em expansão de volume de aproximadamente 7 vezes. As microbolhas de vapor que saem do tanque estão revestidas de óleo e ao sair do forno em alta pressão acabam se incendiando, resultando grande evolução de chamas. A presença de água no óleo em grande quantidade também pode gerar um efeito “leite fervendo” durante o resfriamento, fazendo com que o óleo transborde do tanque. A análise trimestral do óleo deve obrigatoriamente determinar a quantidade de água presente. Para reduzir a quantidade de água presente no óleo, recomenda-se a elevação da temperatura do mesmo acima de 100°C (com recirculação), no equipamento sem gases e com a porta de saída da câmara de resfriamento aberta. No circuito do trocador de calor a pressão do óleo deve ser ligeiramente maior que a pressão da água para, no caso de vazamento, o óleo entrar na água e não a água entrar no óleo.

Os diversos pontos apresentados nesse texto mostram que os equipamentos de atmosfera controlada são extremamente perigosos quando operados ou mantidos por profissionais sem preparo ou sem responsabilidade. De maneira alguma esse texto buscou esgotar o assunto ligado à segurança de fornos de atmosfera controlada. Seu principal objetivo foi alertar e iniciar discussões sobre o risco existente em empresas que utilizam equipamentos modificados e sem equipe treinada para a operação. IH Também participaram desse artigo: Carlos Humberto Sartori - carlos. sartori@bohler-uddeholm.com.br e Antonio Carlos Gomes Jr. - antonio. gomes@aichelin-astt.com.br.

Referências 1. What Should You Know About Atmosphere Technology. Ipsen International GmbH, 2007. 2. Herring, D.H. Health & Safety in the Heat-Treat Shop. Industrial Heating Web Site. 3. Herring, D.H. NFPA 86 and Furnaces Operating Below 1400ºF (760ºC). Industrial Heating, 2009. 4. National Fire Codes. Vol. 5 - Standard for Ovens and Furnaces - NFPA 86 - Report of the Committee on Ovens and Furnaces, 2003.

João Carlos Sartori Técnico em elétrica e mecânica com 32 anos de

Conclusão Os fornos de atmosfera controlada, principalmente os do tipo SQ, são equipamentos consagrados e extremamente versáteis para o tratamento térmico e termoquímico de peças de diferentes geometrias e aplicações. Seu funcionamento aparentemente simples gera nos operadores a falsa impressão de total controle sobre o mesmo e também de que não existem riscos envolvidos.

experiência

construção

instalação

equipamentos industriais. Especialista em fornos e atmosferas controladas para tratamentos térmicos e termoquímicos. Participou de montagens e instalações de fornos nos EUA pela IPSEN International (Rockford, IL). Assistente Técnico da Metaltrend Equipamentos Industriais.

Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 39

Refratários e Isolantes Térmicos Paulo Roberto Ribeiro da Silva | paulo.silva@magnesita.com

Técnicas de Montagem de Refratários e Convertedores LD

uita gente no setor de refratários já o conhece, mas são poucos fora do polo siderúrgico que sabem ao certo o que é um Convertedor LD e quais são suas funcionalidades. O equipamento, utilizado no processo que ocorre dentro do fluxo de produção de aço de uma usina integrada (Fig. 01), é responsável pela transformação do gusa - produto imediato da redução do minério de ferro pelo coque ou carvão e calcário num alto forno - em aço através do sopro de oxigênio puro no metal líquido. Trata-se de um vaso metálico revestido internamente com material refratário (Fig. 03). A redução do minério de ferro, fase anterior ao refino primário, é feita no alto forno. A mudança de ritmo de produção de um alto forno é uma operação complexa para a usina. Daí a importância da manutenção do ritmo de produção da aciaria. Você Sabia? Os primeiros experimentos com sopro de oxigênio puro na superfície do metal liquido através de lança refrigerada foram realizados pelo professor Robert Durrer na cidade de Linz (Áustria), em março de 1948, utilizando um convertedor piloto de 2,5 ton. As instalações foram, desde então, crescendo em capacidade até que o Canadá e EUA aderiram em 1954 à ideia, sendo seguidos posteriormente pelos demais continentes. Hoje, o Convertedor LD é responsável por cerca de 75% da produção de aço no Brasil e 70% da produção mundial. Por se tratar de um equipamento de grande porte cujo custo de implantação é muito elevado, normalmente existem entre dois e três destes equipamentos em cada Aciaria, o que exige que as paradas para manutenção ocorram no menor tempo possível. Caso contrário, a companhia corre o risco de perdas significativas na produção. As-

sim sendo, a redução do tempo de parada para troca do revestimento refratário, bem como o cumprimento do prazo, tornaram-se fatores primordiais para as aciarias. Desenvolvimento Consideramos o planejamento como fator mais importante para atingirmos nossas metas de segurança, qualidade e prazo nas trocas de revestimento refratário. As principais fases do planejamento são: • Treinamento das equipes no projeto do revestimento refratário; • Treinamento nos padrões de montagem; • Treinamento nas análises de risco e procedimentos de segurança; • Elaboração de check list contendo todas as etapas do processo, bem como data e responsável pela ação. Este check list é dinâmico, o que significa dizer que a cada montagem ele sofre alterações de acordo com as necessidades; • Definição do layout de armazenamento do material refratário. Numa montagem de convertedor usamos cerca de 90 tipos diferentes de tijolos. Estes tijolos têm que entrar no convertedor numa sequência pré-determinada. Se não forem adequadamente armazenados, podemos não encontrá-los na hora necessária e gerar atrasos na atividade; • Durante a montagem é de suma importância o acompanhamento técnico por especialista visando garantir a qualidade desta montagem em função das exigências de qualidade do convertedor: correta distribuição das juntas de dilatação vertical e horizontal (Fig. 02), posição dos painéis qualitativos e dimensionais (Fig. 04), correto assentamento dos tijolos de fechamento dos anéis; • A retroalimentação da área de projetos possibilita ajustes no projeto do revestimento refratário que contribuem para redução do tempo de montagem.

Não Nitretado

Minério Sintetização de Ferro

Carvão

Coqueira Aciaria LD

Outros PREPARAÇÃO DE CARGA

REDUÇÃO

REFINO

Fig. 1. Fluxo de programa de uma usina integrada

40 Industrial Heating - Out a Dez 2012

LINGOTAMENTO

Fig. 2. Distribuição de juntas

Refratários e Isolantes Térmicos Paulo Roberto Ribeiro da Silva | paulo.silva@magnesita.com

Segurança & Prevenção Vários fatores são responsáveis para que a atividade seja classificada com de alto risco. São eles: • Espaço confinado de acordo com a NR-33; • Carga suspensa; • Trabalho sobre plataforma; • Queda de nível; • Peso do tijolo em torno de 30Kg, além deste ser muito escorreFig. 3. Convertedor LD gadio. Por isso, uma equipe de Segurança do Trabalho tem papel fundamental para garantir a segurança das pessoas envolvidas. Várias ferramentas são usadas para que os riscos sejam controlados e os acidentes não ocorram: • Análise preliminar dos riscos; • Definição dos equipamentos de proteção individual (EPI) mais adequados à atividade; • Treinamento para as equipes nas ferramentas da Segurança do Trabalho e nos Padrões Operacionais; • Divulgação maciça da rota de fuga, pontos de ambulância, caminhos seguros por onde os operadores deverão passar, tendo em vista que normalmente, durante esta atividade, o restante da aciaria continua operando; • Rígido controle de acesso ao espaço confinado; • Máscaras de ar mandado; • Equipamentos de condicionamento de ar; • Tratamento das anomalias verificadas; • Acompanhamento integral por Técnicos de Segurança do Trabalho visando fiscalizar o cumprimento das normas de segurança, bem

Fig. 4. Painéis qualitativos

como identificar possíveis melhorias para o futuro. Conclusão Esta metodologia implantada pela Magnesita tem garantido que as trocas dos revestimentos nas usinas sob sua responsabilidade sejam realizadas com segurança, qualidade e no prazo estabelecido, contribuindo, desta maneira, para o retorno do convertedor para operação e normalização do fluxo produtivo da usina (Alto Forno e Aciaria). IH Também participou desse artigo: Ronaldo Vital, assistente técnico da gerência de operações refratárias em clientes na diretoria de serviços da Magnesita, ronaldo.vital@magnesita.com.

Paulo Roberto Ribeiro da Silva Formado em Engenharia Metalúrgica pela UFMG. Gerente de Operações Refratárias em Clientes na Diretoria de Serviços da Magnesita desde 2009. O executivo atua há 10 anos na companhia. Anteriormente, trabalhou na Siderúrgica APERAM como Gerente de Matérias-Primas Aciaria, Gerente de Lingotamento Convencional, Gerente de Fornos Elétricos AOD e Gerente de Lingotamento Contínuo.

PRINCIPAIS PRODUTOS Ÿ Fornos de reaquecimento de tarugos

Interfor Ltda R. Tabapuã 500 - Conj. 51 04533-001 - Itaim Bibi São Paulo - SP Tel: (11) 3167.0966 Fax: (11) 3071.3598 inter@interfor.com.br www.interfor.com.br

e blocos; Ÿ Fornos de tratamento térmico; Ÿ Conversões para gás; Ÿ Equipamentos para movimentação de tarugos; Ÿ Gerenciador de Set Points de Temperatura.

15 Anos de compromisso com os clientes, fornecendo soluções customizadas na área de aquecimento. Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 41

Siderurgia Antonio Augusto Gorni | agorni@iron.com.br

Siderurgia e Ferrovias no Brasil: Exceção que Confirma a Regra

m julho passado a siderúrgica chinesa Wuhan Iron & Steel anunciou o abandono de um projeto no Brasil em função da necessidade de construir uma ferrovia de 300 quilômetros para atendê-lo, além de outros problemas de logística. A notícia foi desmentida quase que imediatamente, mas ficou a sensação de que havia algo estranho no ar. De fato: quatro meses depois, o mesmo anúncio se repetiu - e, ao que tudo indica, agora a desistência é definitiva. Esse novo desdobramento da crise siderúrgica mundial chamou a atenção para o que provavelmente representa o pior passivo logístico do Brasil: sua rede ferroviária. De fato, poucas evidências deixam tão clara a total falta de um projeto nacional para o Brasil do que as nossas ferrovias. Países ou mesmo colônias de porte continental, como EUA, Rússia, Canadá, Austrália e Índia, estenderam amplas redes ferroviárias em seus territórios entre 1840 e 1920, período em que ocorreu a fase áurea desse modal - e elas continuam em pleno funcionamento. O Brasil, por sua vez, nesse mesmo período conseguiu apenas implantar um mesquinho arquipélago de ferrovias, geralmente muito precárias, que atendiam a regiões bastante específicas, com destaque para a cultura do café. Uma das poucas exceções foi a E. F. Noroeste do Brasil, que liga Bauru a Corumbá, construída em função do receio de uma nova Guerra do Paraguai. Ainda assim, ela nunca alcançou plenamente seu objetivo final: ligar, de forma eficiente, as costas do Atlântico e do Pacífico. A ferrovia fracassou em termos nacionais, mas desempenha relativamente bem seu papel em alguns poucos setores. A siderurgia, com seu alto volume de matérias-primas e produtos acabados a serem transportados, é um de seus clientes mais diletos. Curiosamente, um dos primeiros fluxos ferroviários nacionais de minério de ferro, verificado já no final do século XIX, ocorria no sentido contrário ao atual: as jazidas de Ipanema, na região de Sorocaba (SP), forneciam minério de ferro às fundições de Minas Gerais e Rio por meio de uma operação logística que envolvia quatro ferrovias: Sorocabana, San Paulo Railway, São Paulo-Rio e Dom Pedro II. A descoberta das grandes reservas de minério de ferro em Minas Gerais, ocorrida no início do século XX, alterou completamente essa situação. Contudo, foram necessários trinta anos para que seus projetos de exploração deslanchassem. O minério extraído passou a ser transportado para os portos do Rio de Janeiro pela E. F. Central do Brasil, que já servia a região, e de Vitória pela E. F. Vitória-Minas. Curiosamente, esta última ferrovia havia sido originalmente concebida para ligar Vitória a Diamantina, mas a descoberta das jazidas de ferro fez com que seu trajeto origi-

nal fosse desviado desta última localidade para Itabira. O aumento da extração para atender as grandes usinas integradas nacionais e as crescentes exportações motivou um contínuo aparelhamento dessas ferrovias, tanto em termos de via permanente como de material rodante, culminando com o polêmico lançamento da Ferrovia do Aço no início da década de 1970. Ela tinha como meta proporcionar uma capacidade de transporte entre Belo Horizonte e o Rio de Janeiro que a centenária linha da Central não tinha condições de atender. O difícil relevo da região e a falta de um projeto adequado elevaram exponencialmente os custos da obra, que pareciam ainda mais faraônicos em função do preço aviltante do minério de ferro na época. Em vez dos três anos pomposamente anunciados pelo então governo militar, sua construção acabou levando dezesseis, tendo cumprido um padrão técnico bem mais modesto que o planejado originalmente. Mas, aos trancos e barrancos, estabeleceu-se uma malha ferroviária relativamente eficiente que hoje transporta um minério bem mais valorizado do que naquela época. No início da década de 1980 surgiu um pólo de minério de ferro no Brasil, desta vez na região de Carajás, no Pará, explorado pela Companhia Vale do Rio Doce. Esta empresa, além de operar a E.F. Vitória-Minas, implantou também a E.F. Carajás, com aproximadamente 700 quilômetros de extensão, para escoar a produção dessas minas através do porto de São Luís. Essas duas estradas de ferro mantêm um alto padrão operacional para assegurar transporte eficiente e econômico do minério – e, por sinal, são as únicas no Brasil que ainda mantêm trens de passageiros regulares em suas linhas. O aumento explosivo na cotação do minério de ferro ocorrida a partir de 2002 fez pipocar vários projetos de mineração pelo país, que acabaram ficando em banho-maria após a crise de 2008. Aparentemente o mais promissor deles são as minas de Urucum, na região de Corumbá, que produzem minério há muitos anos, mas em pequena escala, já que as centenárias linhas da antiga E.F. Noroeste do Brasil, que ligam a região ao porto de Santos, impõem severas restrições à capacidade de transporte. Há alguns meses foi anunciado um projeto de revitalização dessa ferrovia associado a um novo porto de águas profundas em Praia Grande (SP), mas ainda é cedo para saber se ele vai vingar ou não. IH

Antonio Augusto Gorni Engenheiro de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (1981); Mestre em Engenharia Metalúrgica pela Escola Politécnica da USP (1990); Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual de Campinas (2001); Especialista em Laminação a Quente. Autor de mais de 200 trabalhos técnicos nas áreas de laminação a quente, desenvolvimento de produtos planos de aço, simulação matemática, tratamento térmico e aciaria.

42 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Universo Empresarial Eliana B. M. Netto | eliana.bmnetto@yahoo.com.br

Liderança 360° - Parte III

abordagem da liderança para os lados encerra o círpresentes nos outros para se completar. Pensando dessa forma, um culo da liderança 360°. Liderar colegas de trabalho número maior de lacunas será preenchido e todos estarão um passo pode ser tarefa difícil. Diferentemente da liderança à frente. Se você trabalhar em um ambiente coorporativo extrepara cima e para baixo, liderar lateralmente exige emmamente competitivo e hostil, num primeiro momento os colegas penho maior. Escolher seus pares profissionais, assim podem desconfiar das suas intenções, mas persevere. Os resultados como a seus parentes geralmente não lhe cabe, apesar do fato de muicompensam o esforço. Elogie, sinceramente, o trabalho bem feito, a tos deles contribuírem ou dificultarem, enormemente, seus resultados. atitude correta e os pontos fortes de alguém. Na pior das hipóteses, É liderança complicada de se obter uma vez que exige tempo para ser você conseguirá, pelo menos, um ambiente mais agradável. Assim, alcançada. Obedece à lei do tempo, por estar alicerçada em sete pasvocê estará contribuindo para sedimentar nas pessoas aquilo que sos fundamentais: 1. Observação, 2. Conhecimento, 3. Apreciação, elas têm de melhor. Somente após percorrer de forma perseverante 4. Contribuição, 5. Sedimentação, 6. Influência e 7. Sucesso. Além sincera e congruente, os cinco primeiros passos, você estará, finaldisso, está pautada na confiança e na complementação. mente, apto a liderar seus pares. As ações que você tomou, anteriorA confiança é um valor a ser conquistado e, bem administrada, mente, serviram para alicerçar seu relacionamento com eles, dar-lhe aumenta com o tempo, caso contrário diminui. Da mesma forma, credibilidade e honestidade de propósitos. Observando o processo complementar seus colegas de liderança é mais importante que de evolução humana constatei: Para ser feliz é necessário ser bom, competir com eles. Você quer despertar confiança nos colegas lídemas somente os virtuosos são bons e as virtudes só se desenvolvem res? Saiba que ela não pode ser obtida com atalhos e nem da noite naqueles que conhecem e vivem pelos seus valores. Por meio das para o dia. Além disso, é necessária virtudes se conquista a oportunidade, a permissão do outro para se deixar mas não a garantia de um dia poder A confiança é um valor a ser complementar e conhecer. Isto só é influenciar, positivamente, os pares possível se você transformar pessoas líderes. É fácil? A resposta depende conquistado e, bem administrada, em prioridade. Por isso a observação da quantidade de energia, dedicação aumenta com o tempo é tão importante. Por meio dela você e tempo investido no processo. Para procurará e achará valor em cada ser. muitos pode ser trabalho de uma vida, Coloque-se no lugar dos outros e encontre razões para gostar das pesenquanto outros líderes conseguem galgar esta posição de forma soas. Será sempre um obstáculo à liderança lateral o fato de, no funmais rápida. No entanto, influenciar pessoas não é um fim em si, do, não se preocupar com coisa alguma relacionada a elas. Os seres nem o último passo na estrada da liderança lateral. Caso a motivahumanos sempre se aproximam de quem os faz progredir e se afastam ção principal seja conseguir com que as pessoas ouçam e façam o que daqueles que visam o oposto. Assim, procure contribuir, conheça as você quer, certamente uma grande oportunidade foi deixada para pessoas, seus interesses, reserve um tempo para conversar com seus trás. O verdadeiro líder 360° deve dar mais um passo fundamental: colegas e amplie o seu círculo de relações. Cada pessoa possui um ajudar as pessoas a obterem sucesso. Grandes líderes não usam pesconjunto de valores hierarquizados. Estes valores são estados emosoas para vencer, eles lideram para que todos possam vencer juntos. cionais que direcionam o comportamento delas. Na minha opinião, Boa sorte a você no seu caminho pela liderança eficaz. No próximo é imprescindível conhecer os valores pessoais e sua hierarquia para artigo vou abordar a importância do tempo e sua administração para respeitá-los. Descubra as habilidades, conheça e aprenda a gostar obtenção de equilíbrio e resultados. IH das diferenças pessoais. É salutar permitir que a melhor ideia vença, mesmo que não seja a sua. É natural tender a apreciar os colegas que fazem as coisas que admiramos. Porém, nos limitar a apreciar, somente, aos nossos iguais, pode representar a perda de oportunidades Eliana B. M. Netto de crescimento. Docente do curso de engenharia da UNINOVE, “Personal & Poucas coisas aumentam mais a credibilidade de um líder do Professional Coach”, engenheira metalurgista, mestre em engenharia de materiais e doutoranda pela Poli / USP, pósque agregar valor às pessoas. Dessa forma, pode não ser uma boa graduada em administração industrial e em negociação e estratégia guardar para si o que se tem de melhor. Como este melhor vendas conceituais. Foi gerente de projetos industriais da poderá dar frutos se permanecer para sempre guardado? Pode ser que Caterpillar Brasil até 1991, gerente da Brasimet até 2010, atualmente é membro do conselho diretor da ABM, do pensar na abundância seja melhor do que na escassez. Se você possui conselho tecnológico do SEESP, do conselho da CNTU e um valor com potencial de preenchimento das lacunas das pessodiretora da Menegon Assessoria Empresarial. É co-autora as, disponibilize-o. Você também as tem e precisará dos fragmentos da obra “Metalurgia Física e Mecânica Aplicada”, Editora ABM, 2008.

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Mobilidade Urbana João Carmo Vendramim | vendramim@isoflama.com.br

Bicicleta, Cidadania e Sustentabilidade

convite desta revista para escrever sobre a mobilidade urbana foi uma grata surpresa. Escrever com foco na bicicleta, cidadania e sustentabilidade tem um componente especial para mim, pois durante muito tempo não enxerguei uma forte e importante relação entre esporte e afirmação da cidadania, feixe de direitos e deveres sociais, econômicos, político e cultural da pessoa. Mas depois de muito tempo praticando a vela e o tênis de lazer e acompanhando a transformação de meu enteado desde tenra idade na trajetória de sucesso no esporte “hockey in line” com firme e visível desenvolvimento na disciplina, dedicação, companheirismo, responsabilidade, foi possível compreender a dimensão e a força do esporte na formação do cidadão. O Brasil não tem um projeto de educação para o esporte, pois ainda não percebe a importância deste na construção de uma nação. Os pífios resultados em Olimpíadas como a recém-concluída de Londres 2012 são produtos de esforços individuais, solitários e surpreendentes, como o do atleta de São Caetano do Sul que levou ouro para o exercício “argola” numa modalidade sem qualquer tradição no Brasil. A utilização da bicicleta para recreação, esporte ou opção de transporte nos coloca em contato com situações conhecidas da realidade urbana, mas mantidas em relativa distância: frágil e deficiente transporte público, descartes de lixo em áreas públicas (ruas, estradas vicinais, praças), poluição do ar, rios e lençol freático, destruição das matas ciliares, crescimento urbano desorganizado (condomínios), saúde, educação e segurança. Na cidade vive metade da população mundial, sendo que no Brasil a população urbana já alcança 85% e, à medida em que as cidades crescem em tamanho e população, aumenta também a dificuldade de se manter o equilíbrio espacial, social e ambiental. Ao pedalar pelas vias públicas o ciclista entra em contato com a falta de segurança na luta por espaço entre motos e automóveis, e insegurança frente aos riscos de furtos e roubos. As estatísticas de acidentes trágicos com ciclistas mostram entre 1 e 2 acontecimentos mensais na Grande São Paulo. Essa triste estatística urbana mobilizou os ciclistas na formação de grupos para facilitar o planejamento das pedaladas recreativas e incrementar a segurança. Mas isso se mostrou insuficiente, sendo necessário ir além para desenvolver, promulgar e divulgar o projeto de Lei Federal 9.503, de 1997, que estabelece os direitos e deveres do ciclista que, aliás, muitos desconhecem, e estreitar a relação com os gestores públicos Secretaria de Transporte, Educação e Segurança - para desenvolver projetos de ciclofaixas, ciclovias integradas ao transporte público, incrementar a segurança, educação de motorizados e apresentar a bicicleta como opção saudável de transporte. No Brasil, esse movimento começa a tomar força para reproduzir os projetos de sucesso desenvolvidos em várias cidades do continente europeu, América do Norte e Canadá. O movimento “cars suck”

(literalmente, “chupa carro”) surge em 1996 na cidade de Nova York, EUA, como reação aos frequentes atropelamentos de ciclistas nas ruas desta cidade. Hoje, cidades como Barcelona, Londres, Nova York, Paris, Milano e muitas outras cidades disponibilizam bicicletas públicas para o cidadão utilizar em ciclofaixas e ciclovias bem desenhadas e seguras. São Paulo começa a construir um projeto de bicicletas e o Rio de Janeiro tem um projeto semelhante ao de Paris, mas ambos ainda tidos como experiências pequenas e não integradas a um projeto maior, como citado acima. A melhor experiência conhecida estaria na cidade de Mauá, SP. A cidade de Indaiatuba, SP, criou em 2012 um projeto de seis estações de bicicletas grátis para a população, mas o gestor público ainda não considera a bicicleta nos projetos de mobilidade urbana integrada ao transporte público por meio de ciclovias, bicicletários com manutenção e segurança, possiblidade de condicionamento em ônibus e trens para se tornar uma opção saudável de transporte, reduzindo o estresse dos congestionamentos e a poluição das grandes cidades. A mobilização dos ciclistas exercitando cidadania entrou definitivamente na agenda da gestão pública de muitas cidades brasileiras. Os ciclistas estão sintonizados com o pacto político inspirado nos compromissos de Aalborg (Dinamarca) do desenvolvimento sustentável que considera a participação da comunidade local na tomada de decisões, a economia urbana preservando os recursos naturais, a equidade social, o correto ordenamento do território, a mobilidade urbana, o clima mundial e a conservação da biodiversidade, entre outros aspectos relevantes descritos no “Programa Cidades Sustentáveis”. Esse programa reúne muitos indicadores da gestão da “coisa pública” e pode ser vistos em www.cidadessustentaveis.org.br/indicador. Os candidatos ao poder executivo e câmara legislativa municipal da campanhas eleitorais devem ratificar o “Programa Cidades Sustentáveis” e apresentar ao cidadão detalhes dos projetos que pretendem desenvolver para o indicador “mobilidade urbana”, em especial aqueles contemplando projetos relacionados à bicicleta e a outros relevantes indicadores. Já não estaria mais circunscrito ao ciclista, mas ao cidadão fazer valer a sua vontade e exercitar cidadania. É isso! Não hesite, adote a bicicleta, opção além de saudável! Em tempo, conheça o “CTB” - Ciclistas e o Código de Trânsito Brasileiro - disponível para “smartphones”, plataforma “android”. IH

João Carmo Vendramim Especialista em tratamentos térmicos, formado em engenharia metalúrgica pela Escola de Engenharia de Mauá, em São Caetano do Sul - SP, com mestrado pela Unicamp. Trabalhou por vários anos na Brasimet e foi representante da empresa de equipamentos de tratamentos térmicos Nitrex, do Canadá. Diretor Técnico e Comercial na Isoflama Indústria e Comércio de Equipamentos.

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Mobilidade Urbana JoĂŁo Carmo Vendramim | vendramim@isoflama.com.br

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Componentes

Níquel Baixa Liga para Uso em Alta Temperatura Larry Paul - ThyssenKrupp VDM USA, Inc.; Tipton, Ind., EUA Dr. Heike Hattendorf - ThyssenKrupp VDM; Altena, Alemanha Craig Dykhuizen - NOVA Industries, Inc.; Franklin, Wis., EUA Os elementos de aquecimento são utilizados em numerosos produtos industriais e de consumo e são usados para aquecer o ar em várias aplicações, tais como secadores de roupa, aparelhos de aquecimento e dutos de aquecimento para os testes de desempenho de equipamento de geração de energia. Eles são feitos a partir de produtos de fios e fitas e normalmente enrolados em bobinas para maximizar a área de superfície do elemento de aquecimento para aquecer o ar que flui rapidamente por ele ualquer material utilizado nesta aplicação deve ser capaz de resistir à deformação a temperatura e ter uma taxa de oxidação baixa o suficiente para dar a desejada vida útil à temperatura de projeto do elemento de aquecimento. O material deve resistir à deformação (flaci-

dez) porque o contato com fios adjacentes ou outro metal no sistema pode causar um curto-circuito. As taxas de oxidação são geralmente parabólicas, já que diminuem com o tempo, devido à espessura da camada de óxido [1]. No entanto, também é importante evitar o estilhaçamento do óxido protetor porque a exposição local do metal fresco

Fig. 1. Exemplo de uma serpentina de elemento de aquecimento aberta montada em uma moldura de aquecedor de ar Tabela 1. Composição dos materiais comumente empregados em elementos de aquecimento Liga Cronifer® 40 B (38Ni) Cronifer II (60Ni) Nikrothal 60* (60Ni) Cronifer III (30Ni) Nikrothal* 40 (35Ni) Resistohm+ 40 (35Ni) Nikrothal* NXT (40Ni)

Chemical Analysis (%) C

Si 1.3-2.2

≤ 1.0

Cr 20-23

≤ 0.10 1.0-1.75

≤ 1.0

≤ 0.10

1.8-2.8

≤ 0.10 ≤ 0.10

≤ 0.12

Ni 36-39

Fe Balanço

Outro La 0.03-0.20

14.0-17.0

≤.0

Balanço

Ce 0.04 max

≤ 1.0

19.5-21.5

30-31

Balanço

Ce 0.10 max

1.6-2.5

≤ 1.0

18-21

34-37

Balanço

Ce traço

1.0-1.5

≤ 1.0

20-22

39-41

Balanço

Ce 0.03

® Cronifer 40 B é uma marca registrada de ThyssenKrupp VDM GmbH * Nikrothal é uma marca registrada de Kanthal Corporation + Resistohm é uma marca registrada de Rescal S.A.

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acelera a velocidade de oxidação. A oxidação rápida local do fio consome metal, o que reduz a secção transversal do fio, causando pontos quentes. Isto pode acelerar ainda mais a oxidação local e promover a deformação local em temperatura mais elevada. A Fig. 1 mostra a estrutura típica de uma bobina de aquecimento aberta. Comparação de Ligas de Elemento de Aquecimento As várias exigências colocadas sobre o material da bobina de aquecimento requerem uma química que seja equilibrada tanto para a resistência à oxidação a alta temperatura, como para a resistência à deformação (resistência à flacidez). Além disso, o processamento do fio é importante para estas mesmas propriedades, particularmente a resistência à deformação. Química dos Materiais de Elementos de Aquecimento A química dos materiais dos elementos de aquecimento comuns é apresentada na Tabela 1. O níquel tem sido tradicionalmente adicionado ao fio em níveis mais elevados para melhorar a resistência à fluência ou deformação do material. Note que o termo genérico “60Ni” é usado para descrever o Cronifer II e Nikrothal 60, já que este material é produzido por vários fornecedores.

Componentes

Cronifer 40 B 38Ni

Cronifer II 60Ni

Cronifer III 30Ni

Resistohm 40 Nikrothal 40 35Ni

Densidade (g/cm³)

7.95

8.2

7.9

Resistividade elétrica (Ω mm²/m)

1.06

1.13

1.04

Liga

Temperatura máxima de operação contínua (°C)

>1100

1150

1100

Resistência à Deformação (Flacidez) de Elementos de Aquecimento a Altas Temperaturas A flacidez dos elementos de aquecimento a altas temperaturas faz com que se deformem. Quando elementos se deformam suficientemente até tocar outro elemento ou o invólucro de contenção, um

Deformação, mm

1.25 1.20 30Ni 35Ni 38Ni 60Ni

1.15 1.10 1.05

0 200 400 600 800 1000 Temperatura, ˚C

1100

Propriedades Físicas dos Elementos de Aquecimento A fim de reduzir os custos, o Cronifer 40 B foi desenvolvido com menor teor de níquel do que o tradicional material 60Ni Cronifer II, sem sacrificar o desempenho. A Tabela 2 compara as propriedades físicas dos Cronifer 40 B com outros materiais utilizados para os elementos de aquecimento. Enquanto a resistência a frio das ligas de mais baixo níquel é inferior ao material de 60Ni Cronifer II, as curvas de resistência como uma função da temperatura das ligas mais pobres em níquel têm uma forma diferente do que a liga de 60Ni Cronifer II, de modo que a resistência a quente é superior para o Cronifer 40 B do que para o material tradicional 60Ni a temperaturas acima de 500°C. As curvas de resistência como uma função da temperatura são mostradas na Fig. 2. [2,3]

1.30

1.0

O fio 60Ni tem sido o material mais comum de elementos de aquecimento. A química e o processamento do fio Cronifer 40 B foram desenvolvidos para ter resistência à deformação e resistência à oxidação comparáveis a um 60% de Ni, como mostrado no artigo. O teor reduzido de níquel é importante porque é o elemento mais caro adicionado a estes materiais. As reduções no teor de níquel resultam em um material de menor custo.

1.35 – Resistividade, Ωmm2/m

Tabela 2. Comparação das propriedades físicas do Cronifer 40 B com outros materiais de elementos de aquecimento. [2,3]

Diâmetro de grãos de 22μm para todas as amostras

Fig. 2. Resistência das ligas selecionadas como uma função da temperatura. Note que a resistência a quente das ligas pobres em níquel é maior do que o material tradicional 60Ni (30Ni = Cronifer 40 B)

curto-circuito se desenvolve e o elemento falha. Por este motivo, a indústria de elementos de aquecimento realiza extensos testes para assegurar que os elementos de aquecimento irão manter-se em posição e que não cederão excessivamente durante a vida útil do dispositivo de aquecimento. Como teste de triagem, um único elemento pode ser usado para avaliar a resistência à deformação de um modo geral para o material a 1000°C (1832°F). Detalhes deste método de ensaio são dados em outros pontos. [4] Além disso, o teste feito sob configurações reais também é obrigatório por razões de segurança. Os resultados dos ensaios laboratoriais são apresentados na Fig. 3. Em testes de bobinas individuais em laboratório, a média de quatro ensaios mostrou que o Cronifer 40 B deformou 4 milímetros, enquanto o fio de 60Ni deformou uma média de 5,5 mm. Nestes testes de laboratório, a resistência à deformação do Cronifer 40 B supera o da liga com maior teor de níquel. Isso mostra a excelente resistência à fluência ou deformação do Cronifer 40 B. Isso também prova que o teor de níquel sozinho não dita a resistência à fluência ou à deformação de um material. Oxidação de Elementos de Aquecimento a Alta Temperatura Um teste de vida acelerada é usado para comparar a resistência à oxidação de materiais de elementos de aquecimento para atingir um resultado em menor tempo. [4] Para isso, a temperatura é aumentada e o ciclo de aquecimento é maior. O fio é aquecido ele-

30Ni 38Ni

4 3

40Ni

2 60Ni

1 0

60Ni 60Ni 60Ni 60Ni 38Ni 38Ni 38Ni 38Ni

Diferentes lotes e temperaturas de produção

Fig. 3. A resistência à deformação do 38Ni (Cronifer 40 B) em comparação ao 60Ni

100

120

140

Vida em relação ao 60Ni

Fig. 4. Comparação da vida da oxidação de vários materiais avaliados em laboratório. As barras de erro são o intervalo de confiança de 95% (38Ni = Cronifer 40 B) Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 47

Componentes

tricamente a uma temperatura de 1150°C (2102°F), com interrupção de corrente durante 15 segundos a cada dois minutos. Uma comparação da vida de oxidação de materiais é apresentada na Fig. 4. Enquanto o Cronifer III e ligas de Nikrothal NXT não são tão bons quanto o 60Ni em resistir à oxidação, o Cronifer 40 B é o mais próximo, com 80% da vida útil do material 60Ni. Ele atinge a parte inferior do intervalo de confiança de 95% da liga 60Ni. Todos os materiais de elementos de aquecimento pobres em níquel contêm adições de metais nobres que reduzem as taxas de oxidação e evitam a fragmentação da camada de óxido de proteção. [5-8] O material Cronifer 40 B tem La acrescido, enquanto os demais têm Ce acrescido. A adição de La é mais eficaz na redução da taxa de oxidação em materiais que formam óxido de cromo e também evita melhor a fragmentação do óxido do que as adições de Ce. Teste de Prova De modo a garantir um desempenho e uma

operação segura de dispositivos com elementos de aquecimento, é necessário executar o teste de prova. A configuração e as condições de concepção do elemento de aquecimento que será utilizado em serviço são replicadas neste processo de avaliação. Durante o ensaio, as piores condições de operação (ar parado e tensão máxima) são usadas para garantir operação segura em serviço efetivo. A Fig. 5 compara a vida do 60Ni ao da Cronifer 40 B num teste de prova. A deformação normal depois de cinco anos de serviço para um fio de 60Ni é mostrada na foto de cima para comparação, enquanto as deformações mais graves nos testes de prova são mostradas para o 60Ni e o Cronifer 40 B (38Ni) nas últimas duas fotos. Note que a deformação dos fios de 60Ni e 38Ni é semelhante para este projeto e ambos os materiais possuem quantidades razoáveis de deformação neste teste. Neste caso, o material mais caro não é necessário e economias de custo podem ser obtidas para o elemento. O Cronifer 40 B tem um desempenho semelhante ao do fio tradicional de 60Ni,

C Fig. 5. Comparação de materiais 60Ni e 38Ni (Cronifer 40 B) em um teste de prova para uma aplicação real. A. 60Ni (Cronifer II) com cinco anos de serviço efetivo; B. 60Ni (Cronifer II) com 32.000 ciclos do teste de prova; C. 38Ni (Cronifer 40 B) com teste de prova de 32.000 ciclos

48 Industrial Heating - Out a Dez 2012

na maioria dos testes. Em certos casos, no entanto, o fio com maior teor de níquel é ainda necessário. No projeto atual, o comportamento do material é complicado devido à radiação entre as bobinas. Portanto, o espaçamento da bobina, o espaçamento do elemento e outros fatores ditarão o resultado final, bem como a seleção do material. Resumo Uma nova liga pobre em níquel foi desenvolvida com propriedades que se aproximam das do material tradicional de 60Ni. O que se segue é um resumo do material Cronifer 40 B (38Ni). 1. O Cronifer 40 B tem teor de níquel cerca de 20% menor do que o material tradicional de 60Ni e, portanto, oferece a vantagem de menor custo, visto que o níquel é mais caro do que o ferro. 2. É possível uma economia adicional devido à capacidade de utilização de elementos de aquecimento mais curtos ao usar o Cronifer B 40, em vez do material 60Ni devido à maior resistência ao calor. 3. Em testes de laboratório, o Cronifer 40 B teve melhores resistências à deformação do que o material tradicional de 60Ni. 4. A resistência à oxidação do Cronifer 40 B se aproxima da do material de 60Ni e tem uma vida útil de 80% do material rico em níquel. 5. A resistência à oxidação do Cronifer 40 B é melhor do que todas as outras ligas de baixo níquel, em virtude do elevado teor de cromo e do uso de La para reduzir a taxa de oxidação e evitar a fragmentação. 6. Em prova de testes de sistema pleno, o Cronifer 40 B pode cumprir as exigências de vida requeridas. É notável que a concepção do sistema pode influenciar a vida dos materiais de elementos de aquecimento, incluindo o Cronifer 40 B. 7. O Cronifer 40 B pode ser considerado como uma substituição do material mais caro 60Ni, mas os testes de prova são sempre necessários para avaliar a influência de parâmetros de projeto sobre a vida do elemento de aquecimento. IH Para mais informações, contate: Larry Paul ThyssenKrupp VDM EUA, Inc., tel: +1 765-6759964; E-mail: Larry.Paul@ThyssenKrupp.com.

Recobrimentos

Revestimentos DLC para a Indústria de Máquinas Pesadas T. Mueller, A. Gebeshuber, R. Kullmer, C. Lugmair; Ruebig GmbH & Co.KG, Áustria D. Heim, C. Forsich; Universidade de Ciências Aplicadas, Wels, Áustria Revestir com DLC é uma expansão das possibilidades dos fornos PACVD, que têm sido limitados a revestimentos duros depositados a temperaturas de cerca de 500°C. Hoje permitem gerar revestimentos de baixo atrito, a temperaturas até 200°C. Isto abre a possibilidade de usar PACVD para o tratamento de materiais sensíveis a temperatura como aços resistentes à corrosão e peças de alta precisão, bem como para revestimentos de baixo atrito em diferentes aços. Também permite tratar ferramentas grandes e pesadas em comparação aos processos de PVD

evestimentos de carbono tipo diamante (em inglês Diamond Like Carbon - DLC) desenvolvem uma série de propriedades benéficas, tais como dureza elevada, módulo de elasticidade elevado, excelente resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Além disso, estas películas são quimicamente inertes em ambientes mais agressivos e proporcionam um comportamento anticorrosão notável. Estas combinações incomuns de propriedades tornam atraentes os filmes de DLC para uma ampla gama de tecnologias. Os revestimentos DLC em aços nitretados e pós-oxidados, ou somente nitretados, especialmente em aços de construção e aços tratáveis termicamente, oferecem um grande potencial para novas aplicações, por exemplo, como peças para a indústria de máquinas pesadas. Em cooperação com a Universidade de Ciências Aplicadas em Wels e com a Universidade Técnica de Viena, Áustria, a Ruebig desenvolveu a deposição de revestimentos DLC em um forno de nitretação a plasma ligeiramente adaptado com plasma pulsado DC. A grande vantagem de um plasma pulsado DC em compa-

ração ao plasma RF tradicional para a deposição de revestimentos DLC é o aumento de escala relativamente fácil para os tamanhos de fornos industriais. Outra grande vantagem é a possibilidade de realizar processos de combinação, como nitretação a plasma, pós-oxidação e revestimento DLC (“Plasox®Extended”), em uma única câmara de processo. No Tratamento Térmico da empresa Ruebig, em Wels, na Áustria, um forno Plasox®Extended com um tamanho útil de 1 m de diâmetro e 1,8 m de altura já está em utilização desde 2010 para executar os processos Plasox®Extended ou também revestimentos DLC individuais (Fig. 1). Resultados Alcançáveis Resistência à Corrosão

Especialmente em aços de construção e aços tratáveis termicamente, a resistência à corrosão é uma característica muito importante. A nitretação a plasma ou a nitrocarbonetação combinada com uma pós-oxidação já pode resultar em uma muito boa resistência à corrosão (até 300 horas em teste de névoa salina). A combinação

Fig. 1 e 2. Fornos Plasox®Extended com 1 m de diâmetro e 1,8 m de altura Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 49

Recobrimentos

ção de peças tratadas podem ser de até 0,055 em comparação a 0,2 ou mais em aços normais tratados com Plasox® (Fig. 4). Este comportamento perfeito de atrito de deslizamento em estado seco oferece a possibilidade de reduzir ou até evitar o óleo ou outros lubrificantes e aumenta as propriedades de funcionamento de emergência.

Start

1:11

21:03

Resistência ao Desgaste

Devido à dureza elevada em combinação com o baixo coeficiente de atrito, a resistência ao desgaste dos aços de baixa liga pode ser aumentada drasticamente por meio da utilização de um tratamento Plasox®Extended. Pela variação de diferentes parâmetros de processo (mistura de gás, parâmetros de plasma etc), a dureza pode ser diversificada numa gama ampla (1.000-5.000 HV) para obter as propriedades ideais para cada aplicação.

46:12

187:03

545:01

Custos

688:08 42CrMo4 + DLC

42CrMo4-PL 42CrMo4-PL + DLC + DLC

42CrMo4 Lapidado e Polido

Fig. 3. Resultados de teste de névoa salina em diferentes amostras de 42CrMo4

deste tratamento chamado Plasox® com um revestimento DLC subsequente melhora estes valores para até 700 horas, ou mesmo mais (Fig. 3). Como as demandas por proteção ambiental estão aumentando mais e mais, a combinação de Plasox® e revestimento DLC oferece novas possibilidades, por exemplo, na substituição de cromo duro.

Até hoje, os revestimentos DLC são relativamente caros, devido à técnica utilizada (PVD ou plasma RF). Como no presente caso, apenas pequenos lotes podem ser tratados em um processo. Com o uso de plasma pulsada DC, grandes fornos (até 1 m de diâmetro e 1,8 m de altura) podem ser usados, já que a espessura do revestimento é muito homogênea por todo o forno (Fig. 5 e 6). Portanto, lotes completos com uma densidade de carga elevada (comparável à nitretação a plasma) podem ser tratados. Isto leva a custos mais baixos por peça. No processo Plasox®Extended Triplex não há necessidade de uma limpeza adicional após o tratamento Plasox®, assim como não há necessidade de manipulação do lote, o que reduz significativamente os custos de trabalho novamente. Materiais

Coeficiente de Fricção

Os revestimentos DLC apresentam um coeficiente de atrito muito baixo. Em tratamentos Plasox®Extended, os coeficientes de fric-

Devido à elevada dureza dos revestimentos DLC, apenas aços duros têm sido capazes de ser tratados para evitar que o revestimento lasque. Com os passos prévios de nitretação ou nitrocarbonetação

0,6

COF 50mm/seg COF 80mm/seg COF 120mm/seg COF 150mm/seg

0,3 0,5

Coeficiente de atrito

0,2 0,4

0,3

0,1

0,2 0,0

100

150

200

0,1

0,0 0

100

120

Distância de deslizamento, m

Fig. 4. Coeficiente de atrito de amostras Plasox®Extended

50 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Fig. 5. Carga completa de Virabrequins

Recobrimentos

Groupe HEF

TRATAMENTOS TÉRMICOS Têmpera Cementação a vácuo Nitretação Alívio de Tensões

REVESTIMENTOS Fig.6. Variação de espessura de camada DLC

Fig. 7. Filtros para reciclagem de plásticos

com pós-oxidação, aços de baixa liga, tais como os para construção e aços tratáveis termicamente, também podem ser agora revestidos com DLC, já que a camada nitretada atua como uma camada de suporte e a camada branca, em combinação com a camada de óxido, aumenta a adesão do revestimento DLC. Além destes aços baixa liga, um revestimento DLC único pode também ser aplicado sobre os aços inoxidáveis, bem como em ligas de alumínio e de titânio, onde a resistência à corrosão não é o objetivo, mas sim a melhoria da resistência à fricção e ao desgaste.

resultados uniformes em câmaras de processo de grande porte. Portanto, tanto as peças grandes podem ser tratadas, como também a produção em série de muitas peças pequenas é possível. Isto faz do Plasox®Extended uma combinação única de nitretação a plasma, oxidação e revestimento de baixa fricção. A adesão e a resistência ao desgaste e à corrosão da superfície podem ser melhoradas até um nível excelente. A simplicidade do equipamento utilizado (em comparação com as tecnologias alternativas) e a possibilidade de ajustar o pré-tratamento e os passos de revestimento fazem do Plasox®Extended uma alternativa econômica às atuais tecnologias de revestimento de baixo atrito e o processo comercial para processos de revestimento em geometrias grandes e complicadas. IH

Peças Grandes e Geometrias Complexas

Devido à natureza do plasma DC, ferramentas grandes e pesadas, bem como as peças com formas complexas, podem ser facilmente tratadas (Fig. 7). Os processos de PVD são limitados no que diz respeitos às geometrias complexas, tendo em vista a natureza do processo e peças grandes e pesadas são relativamente difíceis de serem tratadas, já que têm de serem rodadas no interior da câmara de vácuo.

Revestimento PVD Revestimento com Fluorpolímero Estrada do Rufino , 1182 • Serraria • Diadema/SP • (11) 4056-4433

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Para mais informações, contate: Andreas Gebeshuber, Andreas.Gebeshuber@rubig.com ou o representante no Brasil, Ralph Trigueros, rubig@industrialheating.com.br.

Referências Conclusão A combinação de processos de nitretação a plasma, pós-oxidação e de revestimento DLC expande os aços passíveis de serem revestidos aos de baixas ligas, aços de construção e aços tratáveis. Por meio do Plasox®Extended é possível melhorar propriedades, tais como a resistência ao desgaste, resistência à corrosão e coeficiente de fricção das peças tratadas. Usando um plasma DC para a deposição do revestimento DLC é possível obter

[1] C. Donnet, Ali Erdemir: Tribology of Diamond-Like Carbon Films Springer Verlag New York 2008; [2] T. Mueller, A. Gebeshuber, R. Kullmer, C. Lugmair, S. Perlot, M. Stoiber, Mater. Technol. 38 (2004) 353; [3] C. Forsich, D. Heim, T. Mueller, Surf. Coat. Technol. 203 (2008) 521–525; [4] H.J. Spies, B. Larisch, K. Hoeck, Surf. Eng. 11 (1995) 319; [5] W.S. Baek, S.C. Kwon, S.R. Lee, J.J. Rha, K.S. Nam, J.Y. Lee, Surf. Coat. Technol 114 (1999) 94.

Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 51

Fornos e Estufas

Elemento de Aquecimento de Carbeto de Silício que Economiza Energia Fig. 5. Forno de Laboratório

Mitsuaki Tada - Tokai Konetsu Kogyo Co., Ltd.; Sendai, Japão No Japão, há uma regulamentação governamental denominada “Lei sobre a Racionalização do Uso de Energia”. Todas as indústrias são obrigadas a se esforçar suficientemente em orientações específicas para a conservação de energia em áreas de operação da planta, tais como transporte, edifícios etc

creditamos que essa tendência seja basicamente a mesma em todo o mundo. “A economia de energia” e a “sustentabilidade” estão se tornando globalmente muito importantes no mundo dos negócios de hoje. Espera-se que todos nós tomemos ações concretas para reduzir o consumo de energia em cada parte de nossas atividades comerciais. Neste cenário, as indústrias, como a automotiva e a de eletrodomésticos, são capazes de utilizar “o consumo de energia” como uma oportunidade de mercado para novos produtos. A maioria das entidades de negócios, no entanto, não tem essas novas oportunidades de mercado e deve tornar-se mais eficiente em energia em todos os aspectos de seus negócios. Nossa empresa, a Tokai Konetsu Kogyo Co., Ltd. (TKK) no Japão, tem fabricado e vendido elementos de aquecimento de carbeto de silício (SiC) sob a marca “EREMA” desde 1936. Existem vários tipos de elementos de aquecimento disponíveis para aquecimento industrial. De um modo geral, os elementos de aquecimento metálicos, tais como o filamento de Nichrome (Ni-Cr), são comumente utilizados em faixas de temperatura mais baixas (até 1100°C), e elementos de dissiliceto de molibdênio (MoSi2) são frequentemente utilizados em ranges de altas temperaturas (1200-1900°C). Os elementos de aquecimento de SiC da EREMA operam entre os dois, Perda de calor pelo teto, cadinho, etc. 22%

Outros 5%

Perda de calor pela parede do forno 30%

em temperaturas de até 1600°C. O material de SiC é único na medida em que apresenta uma elevada resistência ao ácido e à corrosão, e pode, portanto, ser utilizado em ambientes severos. Consequentemente, os elementos de aquecimento de SiC são frequentemente encontrados nas indústrias de vidro, metalurgia do pó e cerâmica, nas quais os produtos são liberados sob forma gasosa e criam esses ambientes severos. Equilíbrio e Perda de Calor Em nosso estudo, a maioria dos fornos contínuos atmosféricos perdeu calor para quatro componentes: paredes do forno, produtos que estão sendo tratados no forno, teto e cadinhos, e as extremidades frias dos elementos de aquecimento de SiC. A Fig. 1 mostra a proporção de perda de calor por meio das quatro principais causas. Cerca de 23% da perda do calor total ocorre na extremidade fria dos elementos de SiC, de acordo com o nosso estudo. Isto significa que os elementos de SiC contribuem significativamente para a perda de calor do forno. Eles produzem o calor, mas ao mesmo tempo o perdem. Por conseguinte, devem desempenhar um papel importante nas considerações de economia de energia. A Fig. 2 mostra as partes de um elemento típico de aquecimento de SiC e o seu fluxo de calor. Normalmente, pensamos que todo o ca-

Perda de calor

Extremidade fria

Zona quente

Extremidade fria

Trabalho

Calor para trabalho 20%

Fig. 1. Uso/perda do calor

52 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Perda de calor pelos aquecedores 23%

Fig. 2. Fluxo de calor por um elemento típico de SiC

Perda de calor

18.0

-5 -10 -15

Extremidade fria : 200mm

-20

Extremidade fria : 400mm

-25

Extremidade fria : 800mm

-30 0

Extremidade fria : 600mm

200 400 600 800 1000 1200 Comprimento da zona quente, mm

Fig. 3. Taxa de economia de energia para diferentes comprimentos de zona quente e extremidade fria

lor gerado pelo elemento flui da zona quente para os produtos sob tratamento térmico. No entanto, no equilíbrio de calor do ambiente do forno real a perda de calor a partir das extremidades frias existe e é um desperdício inevitável neste tipo atual de forno. Nós focamos neste ponto e desenvolvemos um novo produto (chamado EREMA EH) com base na ideia de que a redução do calor libertado a partir das extremidades frias deve diminuir o consumo elétrico dos elementos de aquecimento e da operação do forno como um todo.

Energia elétrica, kWh

Taxa de economia de energia, %

Fornos e Estufas

17.5

Padrão EH Limpo

17.0 16.5 16.0

E ϕ20x650x350 Quantidade 24 peças

15.5 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Temperatura do forno, ˚C

Fig. 4. Comparação do consumo de energia

frias do elemento de aquecimento. A Fig. 3 mostra uma simulação entre estes comprimentos. Mais calor será perdido se o comprimento da extremidade fria for maior e se a proporção entre o comprimento da extremidade fria e da zona quente for maior. Considerando-se estas diferenças entre os tamanhos dos elementos de aquecimento, a Tabela 1 mostra a economia de energia em produtos típicos. Como um fabricante de fornos, realizamos um experimento instalando elementos

de aquecimento EREMA EH em um forno tipo caixa. A Fig. 4 mostra as curvas de energia elétrica requeridas dos nossos elementos de aquecimento de SiC padrão e de elementos EH Limpos a uma temperatura de forno de 1000-1400°C. Como você pode notar, o EREMA EH conseguiu uma redução de energia de 5% nesta faixa de temperatura. No total, 24 elementos foram instalados no forno, utilizando elementos EH tipo haste E 20 x 650 x 350 mm. Este valor de 4-5% pode não represen-

Material Especial para a Extremidade Fria Na verdade, a extremidade fria do elemento aquece devido à significativa resistência elétrica nesta área. Para reduzir a perda de calor a partir da extremidade fria, sua resistência elétrica deve ser reduzida. A fim de reduzir a resistência da extremidade fria, reexaminamos as matérias-primas e o processo de sinterização para produzir os elementos de aquecimento de SiC. O resultado foi encontrar um método para reduzir a resistência da extremidade fria para até um terço dos nossos produtos convencionais. Não é possível especificar exatamente a extensão da economia, mas a proporção da economia de energia prevista do EREMA EH é calculada para ser de 4-5%. O valor exato depende do diâmetro e da proporção de comprimentos entre a zona quente e extremidade fria. Consumo de Energia A economia de energia varia de acordo com o tamanho e com a razão entre os comprimentos da zona quente e das extremidades Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 53

Fornos e Estufas

Tabela 1. Simulação de economia de energia para produtos típicos Tipos

Dimensões Diâm x Zona Quente x Extremidade Fria

Valor de carga nominal

Relação de economia de energia

20 x 250 x 350

69V/45A

4.0%

20 x 400 x 300

88V/48A

4.9%

35 x 800 x 500

126V/107A

4.1%

W é um produto em forma de “W” em 3 fases. E e F são produtos em forma de haste.

Padrão 276°C

EH Limpo 208°C

Fig. 6. Comparação de temperatura da extremidade fria em um forno a 1200˚C

tar uma grande redução da energia utilizada. No entanto, é suficientemente significativa para ser considerado e pode ser facilmente realizado utilizando este novo produto. O EREMA EH pode ser produzido com o mesmo tamanho e mesmas características elétricas que produtos existentes, de modo que ele pode simplesmente substituir os antigos elementos de aquecimento do forno. Temperatura nas Extremidades Frias Outro benefício do EREMA EH é que a temperatura das extremidades frias será reduzida, como resultado da menor geração de calor ali. O experimento de verificação utilizando o forno de laboratório (Fig. 5) em nossa fábrica mostrou uma redução significativa da temperatura das extremidades frias de 276°C para 208°C com o EREMA EH. A Fig. 6 mostra uma comparação da imagem térmica das extremidades frias dos elementos salientes a partir do forno quente. Embora a extensão da redução da temperatura dependa de muitos outros fatores (tais como a temperatura no forno, do tipo de material de isolamento, da sua espessura, 54 Industrial Heating - Out a Dez 2012

da atmosfera, etc.), o EREMA EH irá reduzir a temperatura das extremidades frias, em certa medida. Isso pode fornecer um benefício adicional quando se considera o ambiente total e o design do forno. Em algumas operações, a atmosfera do forno deve ser cuidadosamente controlada. Para este tipo de operação, os fornos são geralmente construídos com um invólucro à prova de gás, de modo que a temperatura na caixa de terminais na extremidade dos elementos de aquecimento tende a subir. É comum instalar um dispositivo de arrefecimento de forma a evitar a degradação dos componentes de eletrodos nos terminais em tais ambientes. Com os elementos de aquecimento EREMA EH, no entanto, nem sempre é necessária a instalação de tais dispositivos de arrefecimento, já que a temperatura nas extremidades frias é menor do que nos elementos de aquecimento convencionais de SiC. Este é um benefício adicional, não quantificado, que contribui com mais economia de energia, quando considerada a operação total do forno. Conclusão Um novo produto - elementos de aquecimento EREMA EH - pode economizar cerca de 4-5% de seus custos de aquecimento na faixa de temperatura de 800-1600°C. Esta economia foi alcançada por intermédio da redução da perda de calor pelas extremidades frias do elemento, fazendo do EREMA EH um item de substituição direta dos produtos atuais. A Tokai Konetsu está animada por introduzir este produto no espírito mundial de economia de energia e sustentabilidade e está ansiosa para prover essas economias a seus clientes. IH Para mais informações: Contate Toshio Nakai, e-mail: tnakai@tokaicarbon.com; web: www.tokaicarbon.com

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The Heat Technology Company

Óleo de Têmpera

Fluidos de Têmpera Derivados de Óleos Vegetais como Alternativa aos Óleos Minerais Ester Carvalho de Souza, Rosa L. Simencio Otero, Lauralice C.F. Canale - USP, Escola de Engenharia de São Carlos; São Carlos, SP George E. Totten - Portland State University; Portland, Oregon, EUA As propriedades do aço carbono e das ligas de aço variam de acordo com a sua composição e microestruturas, que são dependentes do tratamento térmico e do processo de resfriamento utilizados

ipicamente, o aço é aquecido até a sua temperatura de austenitização e posteriormente resfriado de forma suficientemente rápida para evitar a transformação perlítica e obter máxima dureza e resistência. A taxa de resfriamento crítica é dependente da capacidade de calor específico e da condutividade térmica tanto do aço quanto do fluido de resfriamento, além da temperatura de banho e da agitação empregada. A água está entre os meios de têmpera mais comumente usados. Entretanto, os fluidos de têmpera derivados de petróleo são utilizados quando taxas de resfriamento mais baixas e resfriamento mais uniforme são requeridos para um melhor controle de distorção e prevenção de trincas. Os óleos minerais, susceptíveis aos problemas de abastecimento global e variações de preços, possuem ainda um número de desvantagens significativas, incluindo: baixa biodegradabilidade [1], toxicidade [2], inflamabilidade e origem de fonte não renovável [3]. 900 800

Fase do filme completo de ebulição

Temperatura, ˚C

700 600 500

Fase nucleação de bolhas

400 Fase convectiva

300

Óleo de Soja

200 100

Fase convectiva

Óleo Mineral

0 10 20 30 40 50 60 Tempo, s

Fig. 1. Ilustração comparativa dos diferentes mecanismos de resfriamento exibido por um óleo mineral e o óleo de soja

Portanto, é de constante interesse identificar uma alternativa viável para o óleo mineral como base de formulação de fluidos de têmpera [3]. Os óleos vegetais têm sido uma das bases de formulação mais comumente identificada como renovável, biodegradável e não tóxica. Além da faixa de viscosidade relativamente estreita, estes óleos exibem estabilidade termo-oxidativa consideravelmente menor em relação aos óleos derivados de petróleo, inibindo, portanto, a sua utilização na indústria. Este artigo fornecerá uma visão global da história recente do uso de óleos vegetais como fluidos de têmpera para aço. Uma breve comparação entre o desempenho de têmpera exibido pelos óleos vegetais e minerais será apresentada. Também será discutido o efeito de antioxidantes na estabilização termo-oxidativa do óleo de soja. Histórico Existem muitas investigações comparativas sobre a utilização de óleos vegetais e óleos de origem animal como meios de têmpera. Um estudo envolvendo análises por curva de resfriamento e transferência de calor das propriedades de têmpera do óleo de colza foi realizado por Rose em 1940 [4]. As maiores taxas de resfriamento foram observadas para o óleo de colza em comparação ao óleo mineral e este comportamento foi atribuído à estabilidade relativamente baixa do filme de vapor formado pelo óleo de colza. Tagaya e Tamura posteriormente compararam a severidade de têmpera de diferentes óleos vegetais (soja, colza e mamona) com óleos minerais e óleos de origem animal em relação à fonte do fluido, viscosidade e estabilidade oxidativa de vários fluidos naturalmente obtidos [5]. Estes dados mostraram que os fatores de severidade de têmpera de Grossmann foram comparáveis aos óleos de mamona (H=0,199) e de soja (H=0,200). Fujimura e Sato também estudaram o desempenho de têmpera de óleos vegetais reportado anteriormente por Tagaya e Tamura. Neste Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 55

Ă&#x201C;leo de TĂŞmpera

56 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Óleo de Têmpera

estudo, o óleo de mamona e ésteres etílicos dos ácidos oleico, palmítico, e esteárico, foram comparados com diferentes fluidos de resfriamento derivados de petróleo e concluiu-se que o desempenho dos óleos de soja e colza foram essencialmente equivalentes [6]. Os ésteres etílicos também apresentaram perfomance de têmpera similar entre eles e exibiram maior severidade de têmpera que os óleos vegetais. Entretanto, o óleo de mamona mostrou-se termicamente instável, sendo este comportamento posteriormente confirmado nos estudos realizados por Farah et.al. [7] e Canale et.al. [8]. Atualmente, os óleos vegetais mais comumente citados como base na formulação de fluidos de têmpera nos Estados Unidos são os óleos de canola [9, 10] e de soja [11]. Recentemente, um fluido com base em óleo de crambe foi reportado como um potencial fluido de têmpera [12]. Przylecka e Gestwa relataram o uso de um fluido de resfriamento, com base não identificada de óleos vegetais, para endurecer aços cementados [13]. Prabhu estudou as propriedades de fluxo de calor do óleo de palma [14] e desenvolveu estudos aprofundados de transferência de calor e molhamento dos óleos de coco, girassol, amendoim, palma e mamona [14, 15, 16, 17]. Com exceção do óleo de palma, estes óleos vegetais não são normalmente considerados como bases para fluidos de têmpera nas Américas do Norte e do Sul. Interessante notar que, com exceção do óleo de mamona, uma diferença relativamente pequena foi observada nas propriedades de molhamento de superfície e a severidade de têmpera foi comparável ao óleo mineral convencional, não acelerado. Totten et. al. apresentaram os resultados de curva de resfriamento, desempenho de endurecimento, transferência de calor e estudos de caracterização da molhabilidade realizados com óleos de soja bruto e parcialmente hidrogenados [18, 19] . Devido à forte influência da superfície da amostra no comportamento de molhamento (e, portanto, no comportamento da têmpera), sondas de aço não ligado (Ck 45) foram usadas. Este trabalho proporcionou uma análise simultânea da transformação martensítica e tempo de remolhamento (e das condições metalúrgicas do aço). As análises das curvas de resfriamento

mostraram que a têmpera de imersão foi principalmente influenciada pela sequência das fases de resfriamento e diferentes taxas de transferência de calor. A transferência de calor na superfície da amostra foi determinada especialmente pelas condições de remolhamento e variou em função das características de resfriamento do fluido utilizado, da temperatura do banho e das taxas de agitação. Os óleos de soja investigados não apresentaram diferenças significativas no comportamento de resfriamento e nas condições de remolhamento da superfície da amostra, enquanto as taxas de resfriamento foram similares. A comparação das curvas de tempo-temperatura e taxas de resfriamento mostrou que os óleos vegetais exibiram taxas de resfriamento maiores que as taxas exibidas pelo óleo mineral utilizado como referência. Resultados mais recentes confirmaram que os óleos vegetais não apenas exibiram taxas de resfriamento maiores, como também formação de filme de vapor quase nula [20].

Comparação dos Mecanismos de Têmpera É bem conhecido que o óleo de têmpera mineral convencional (“lento”) exibe pronunciado filme de ebulição (fase vapor) e fase de nucleação de bolhas, como mostrado na Fig. 1. Esta é uma desvantagem quando um resfriamento mais rápido a alta temperatura é necessário, em especial para os aços sensíveis a trincas e de baixa temperabilidade. Nestes casos, aditivos são empregados para formular óleos de têmpera acelerado (“rápido”), que exibem uma diminuição do filme de vapor pela aceleração do molhamento da superfície do aço quente após imersão no óleo de resfriamento. A Fig. 1 mostra que o óleo de soja e outros óleos vegetais não exibem o mesmo comportamento de filme de vapor e nucleação de bolhas dos óleos de têmpera derivados de petróleo. Este comportamento se deve aos elevados pontos de ebulição (baixa pressão de vapor) exibidos pelos óleos vegetais a pressão atmosférica. Deve-se notar, no entanto, que a contaminação e degradação

Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 57

Óleo de Têmpera

900

800

Temperatura, ˚C

700 600 500 400 300 200 100

800 700 Temperatura, ˚C

Algodão Canola Girassol Milho Soja Micro Temp 157 Micro Temp 153 B

600 500 400 300 200

100

0 0 10 20 30 40 50 60 0 Tempo, s

B 20

40 60 Taxa de resfriamento, ˚C/s

100

Fig. 2. Curvas de resfriamento obtidas à temperatura de banho de 60 °C para uma série de óleos vegetais comparadas com um óleo de têmpera mineral rápido e outro lento: A) curva tempo-temperatura, B) curva de taxa de resfriamento

do fluido podem produzir componentes mais volateis durante o uso, que podem conduzir a uma região ligeiramente prolongada do filme de vapor. No entanto, a temperatura da superfície do aço é usualmente inferior ao ponto de ebulição do óleo vegetal durante a maior parte do processo de têmpera, e o resfriamento ocorre predominantemente por convecção. Comportamento de Têmpera de Óleos Vegetais O desempenho de têmpera de óleos vegetais comumente disponíveis foi comparado. Neste estudo os seguintes óleos foram estudados: canola, soja, milho, algodão e girassol. Estes óleos foram avaliados por análise da curva de resfriamento, de acordo com a norma ASTM D6200-01 “Standard Test Method for Determination of Cooling Characteristics of Quench Oils by Cooling Curve Analysis”, obtida a temperatura de banho de 60°C e sem agitação. Para comparação, dois diferentes óleos minerais de têmpera foram usados: Micro Temp 157 (um óleo “lento”) e Micro Temp 153B (um óleo “rápido”). As curvas de resfriamento tempo-temperatura e taxa de resfriamento obtidas são apresentadas na Fig. 2. A Fig. 2 mostra que as propriedades de resfriamento da série de óleos vegetais parecem comparáveis entre elas. Também pode ser observado que somente o resfriamento convectivo foi obtido sem estágio prolongado do filme de vapor como esperado a partir das curvas mostradas na Fig. 1. Este perfil de resfriamento sugeriria que os óleos vegetais não necessitam de nenhum acelerador de taxa de resfriamento e seria indicado para aços de baixa temperabilidade e aços sensíveis a trincas. As taxas de resfriamento, entretanto, foram um pouco mais rápidas, especialmente na faixa de temperatura crítica de transição martensítica (300°C) do que as taxas apresentadas pelos óleos de têmpera derivados de petróleo avaliados, sugerindo que eles podem não ser tão desejáveis para aços sensíveis a trincas. Os óleos minerais, Micro Temp 157 e Micro Temp 153B, tiveram comportamento conforme o esperado. O óleo rápido, Micro Temp 153B, apresentou menores tempos de filme de vapor e ambos os óleos apresentaram taxas de resfriamento semelhantes em temperaturas mais baixas, apesar de o Micro Temp 153B ser um pouco mais lento, provavelmente devido à maior viscosidade do fluido utilizado como 58 Industrial Heating - Out a Dez 2012

base na formulação do fluido de resfriamento. Um outro método para comparar o desempenho em resfriamento de diferentes fluidos de têmpera é feito por meio dos seus coeficientes de transferência de calor [21]. Um gráfico do coeficiente de transferência de calor (Fig. 3) foi então criado das curvas de resfriamento obtidas a partir de uma sonda cilíndrica Inconel 600 de 12,5 mm (diâmetro) x 60 mm quando resfriada nos óleos vegetais e nos óleos minerais, a uma temperatura de banho de 60°C. Estes dados foram obtidos utilizando o código comercial HTMod [22, 23]. Os coeficientes de transferência de calor máximos exibidos pelos óleos vegetais diminuíram na seguinte sequência: girassol > milho > soja > canola > algodão A comparação do coeficiente de transferência de calor em função da temperatura proporciona uma melhor diferenciação do desempenho de têmpera exibida por estes óleos vegetais do que aquela proporcionada pela análise convencional da curva de resfriamento. Embora os óleos minerais de têmpera Micro Temp 157 (T 157) e Micro Temp 153B (T 153B) exibiram filme de vapor, isto não foi observado para qualquer um dos óleos vegetais avaliados neste estudo. Como esperado, a Micro Temp 157, óleo lento, apresentou uma maior duração do filme de vapor do que o óleo Micro Temp 153B, óleo rápido. Além disso, o óleo rápido Micro Temp 153B exibiu um coeficiente de transferência de calor máximo, significativamente maior em uma temperatura mais elevada do que o óleo lento Micro Temp 157 e foi comparável com os óleos vegetais avaliados. Estabilidade Termo-Oxidativa Apesar de o óleo de soja ser de particular interesse como potencial base para formulações de fluidos de têmpera foi demonstrado anteriormente que este óleo é um dos óleos vegetais mais instáveis quanto à oxidação [24, 25]. Assim, se o óleo de soja pode ser efetivamente estabilizado pela adição de um antioxidante, outros óleos vegetais que já apresentam maior estabilidade oxidativa podem potencialmente ser ainda mais estáveis do que o óleo de soja quando antioxidantes forem adicionados. Por esta razão, o óleo de soja foi selecionado para um es-

Óleo de Têmpera

Coeficiente de transferência de calor, W/m2 C˚

4400 4000 3600 3200 2800 2400 2000

Algodão Canola Girassol Milho Soja T 153B T 157

1600 1200 800 400

100 200 300 400 500 600 700 800 900 Temperatura do centro, ˚C

Fig. 3. Coeficiente de atrito como uma função da temperatura do núcleo da amostra cilíndrica de Inconel 600 ASTM D6200 12,5 mm (dia) x 60 mm, quando resfriada em series de óleos vegetais e dois óleos minerais: Microtemp 157 (T157), um óleo lento, e Microtemp 153 B (T 153B) um óleo rápido

tudo com antioxidante. Além disso, a estabilidade oxidativa de vários fluidos de óleos de soja foi comparada com formulações de óleos de têmpera minerais comerciais. O teste e as suas condições selecionadas [8] foram modelados após o sistema reportado anteriormente por Bashford e Mills [26]. Neste teste, o aumento da viscosidade do fluido com o tempo é monitorado e o aumento da viscosidade indica ganho na instabilidade. Nenhuma alteração da viscosidade com o tempo deveria ser observada na forma ideal. Os resultados obtidos mostram que o óleo de soja sem antioxidante (SO) e dois com antioxidantes SO1 e SO4 exibem comparativamente estabilidades baixas. Dois fluidos inibidos SO2 e SO3 exibiram estabilidade significativamente melhor do que os outros fluidos à base de óleo de soja, no entanto, mesmo SO2 e SO3 não apresentaram a excelente estabilidade oxidativa demonstrada pelos óleos minerais Micro Temp 157 e Micro Temp 153B. Deve-se notar que este é um ensaio acelerado e é difícil relacionar o desempenho da estabilidade oxidativa relativa indicada com o desempenho do tanque de têmpera comercial. Porém, estes dados indicam que as estabilidades termo-oxidativas dos fluidos de óleo de soja são notavelmente mais baixas do que os óleos minerais e mais trabalhos devem ser realizados nesta área para alcançar um desempenho comparável. A estabilidade oxidativa dos óleos vegetais também pode ser melhorada por modificações químicas [27, 28], modificações genéticas [29, 30] e por avanços no processo produtivo, tais como winterização e hidrogenação parcial [31, 32]. A winterização (fracionamento) é realizada para remover gorduras cristalizadas e melhorar o ponto de fluidez do óleo. O objetivo é reduzir o teor dos ésteres linolênico e linoleico do óleo vegetal para aumentar a estabilidade oxidativa, fazendo com que o óleo vegetal resultante seja mais adequado para o uso em aplicações industriais [31]. A engenharia genética tem produzido o óleo de soja com teor de éster de ácido oleico > 85% [27, 28]. Porém, existe um número de problemas consideráveis com engenharia genética para

reduzir a poli-insaturação presentes no óleo de soja. Outra abordagem que poderia produzir bases vegetais para aplicações de têmpera é a epoxidação. A epoxidação de óleos vegetais tem mostrado melhora significativa na estabilidade oxidativa, embora não tenha disponível dados comparando a estabilidade oxidativa resultante dos óleos vegetais epoxidados com suas funcionalidades equivalentes aos óleos minerais. Wu reportou que a epoxidação do óleo de colza apresentou maior estabilidade oxidativa do que o óleo de colza sem modificação química, e a biodegradabilidade do óleo não foi afetada [33]. Em outro estudo, o óleo de soja epoxidado apresentou um melhor desempenho na estabilidade termo-oxidativa quando comparado ao óleo de soja sem modificação e ao óleo modificado geneticamente, com alto teor de ácido oleico, em aplicação como lubrificante à alta temperatura [34, 35]. Sendo assim, estes outros métodos são excelentes candidatos para produzir bases estáveis à oxidação que sejam provenientes de óleos vegetais para a formulação de fluido de têmpera. Conclusão Um breve histórico do uso de óleos vegetais como fluidos de têmpera para aços foi apresentado. Também foi demonstrado que o mecanismo de têmpera exibido pelos óleos vegetais é fundamentalmente diferente daquele observado tradicionalmente para os fluidos de têmpera minerais. Enquanto os óleos vegetais resfriam predominantemente por transferência de calor convectiva, os óleos minerais exibem um mecanismo não uniforme envolvendo a formação de filme de vapor, nucleação de bolhas e resfriamento por convecção com coeficientes de transferência de calor muito diferentes. O desempenho das curvas de resfriamento dos óleos de canola, milho, soja, girassol e algodão também foi analisado. Apesar de as curvas de resfriamento de cada um destes óleos vegetais serem parecidas, a comparação dos coeficientes de transferência de calor máximos mostrou a seguinte ordem: girassol > milho > soja > canola > algodão Testes de estabilidade oxidativa mostraram que embora a estabilidade do óleo de soja possa ser melhorada, todas as formulações de óleo de soja contendo ou não antioxidantes exibiram baixa estabilidade quando comparadas aos fluidos de têmpera derivados do petróleo. Potenciais métodos utilizados na modificação das estruturas dos óleos vegetais, com o objetivo de melhorar a estabilidade e competir com os óleos minerais já foram identificados. IH Para mais informações, contate: Ester Carvalho de Souza, esterfisica@ yahoo.com.br; Lauralice Canale, lfcanale@sc.usp.br ou Rosa Simencio Otero, rosa_simencio@yahoo.com.br - Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos - Departamento de Engenharia de Materiais.

Referências As referências deste artigo encontram-se online, em www.revistaIH.com. br/artigo/fluidos-de-tempera-derivados-de-oleos-vegetais-como-alternativa-aos-oleos-minerais. Out a Dez 2012 - www.revistalH.com.br 59

Indução

Têmpera por Indução - Um Guia Rápido para Métodos e Indutores Kristian Berggren e Leif Markegård - EFD Induction; Skien, Noruega Existem dois métodos alternativos de têmpera por indução: a convencional “têmpera por escaneamento” e a menos comum “têmpera de etapa única (single-shot)”. Este artigo analisa o processo de têmpera por indução e discute estas opções

or vezes, as características da peça de trabalho determinam o método que deve ser utilizado. Um eixo longo e de grande diâmetro, por exemplo, requer o escaneamento, já que a energia necessária para uma única etapa de têmpera seria simplesmente excessiva. Depois, existem as peças cujas formas irregulares ou geometrias complexas tornam apenas a têmpera por etapa única como alternativa viável. Têmpera por Escaneamento A têmpera por escaneamento envolve o movimento relativo entre a peça de trabalho e do indutor. O escaneamento é dividido em têmpera vertical e horizontal. No primeiro caso, a peça de trabalho é mantida estacionária na posição vertical e um indutor se move ao longo do seu comprimento (por vezes, o indutor é estacionário e ocorre o movimento da peça de trabalho). O indutor desloca-se em diferentes velocidades, mas o habitual é o range de 5-25 mm/segundo. Uma grande vantagem do escaneamento vertical é que o indutor é relativamente fácil de produzir, uma vez que é, normalmente, um único anel redondo. Outra vantagem do escaneamento vertical é que a ducha de resfriamento é colocada abaixo do indutor (Fig. 1). Isto significa que o meio de têmpera flui para baixo, sem interferir com o aquecimento. É possível controlar a profundidade de têmpera em diferentes zonas da peça de trabalho por meio do ajuste da velocidade do indutor e da potência transmitida a ela. 60 Industrial Heating - Out a Dez 2012

No caso da têmpera por escaneamento horizontal, a peça de trabalho mantida horizontalmente é movimentada através do indutor e ducha (Fig. 2). Um dos benefícios do escaneamento horizontal é que ele pode reduzir a distorção. Isto é conseguido pela manutenção da peça de trabalho numa posição concêntrica no indutor e na ducha, resultando no aquecimento e resfriamento simétrico. Outro benefício do escaneamento horizontal é que facilita têmpera de peças de trabalho de grandes dimensões. É possível, por exemplo, temperar tubos de até 6 metros de comprimento com este método.

Têmpera "Single-Shot" A têmpera por processo único significa que toda a zona de têmpera é primeiro aquecida e depois resfriada. Esta têmpera pode ser conseguida com um indutor multivoltas que circunda toda a zona a ser temperada. Mas para peças com simetria rotacional é normalmente usado um indutor que segue o contorno da peça de trabalho, combinada com sua rotação. Os indutores podem ser projetados para “empurrar calor extra” em áreas como filetes em eixos flangeados, onde muitas vezes é difícil de obter profundidade suficiente de têmpera. Os benefícios da têmpera por proces-

Fig. 1. Têmpera dos espaços entre os dentes de grandes engrenagens. A principal ducha está abaixo do indutor. As duas pequenas duchas visíveis ao lado do indutor previnem o pré-aquecimento e revenimento de dentes adjacentes

Indução

so único incluem distorção minimizada e ótimos resultados para peças com geometrias complexas e/ou grandes mudanças de diâmetro. Os tempos de aquecimento relativamente longos do método (em comparação com o escaneamento) também beneficiam a microestrutura e as tensões residuais da peça. No entanto, mesmo se o tempo de aquecimento do processo único para cada grão é maior em comparação com o escaneamento, o tempo total de aquecimento é menor, uma vez que a zona de aquecimento é aquecida em sua totalidade ao mesmo tempo. A têmpera por etapa única normalmente exige mais energia do que o escaneamento. Esta potência adicional é necessária para atingir o aumento desejado de temperatura na zona completa de têmpera. Além disso, os indutores utilizados na têmpera por processo único são mais complexos e caros que os utilizados no escaneamento. E, se existir a necessidade de

alterar a demanda de potência em algum ponto da peça de trabalho, será necessário modificar fisicamente o indutor de processo único. Com o escaneamento, tais mudanças podem geralmente ser feitas por ajuste do programa de controle.

"No Pain, no Gain" Independentemente do método de têmpera por indução utilizado, o indutor é um componente crítico. Na verdade, projetar e testar os indutores é frequentemente o processo que mais leva tempo ao conceber uma solução de aquecimento por indução. Uma das principais razões para isso é o fato de que os indutores são específicos para cada aplicação (Fig. 3). Eles devem ser projetados para atingir resultados específicos em materiais específicos e em condições específicas. Não há (ou pelo menos não deveriam existir) projetos diretos “da prateleira”. Rigorosos testes do projeto e da construção de um indutor são essenciais. Poucas pessoas percebem que os indutores são

muitas vezes a parte mais exposta a severas condições de operação. Portanto, testes e simulações computacionais às vezes são necessários para chegar a um projeto que seja seguro e resistente à fadiga. E, claro, é preciso repetidos testes para atingir o ótimo padrão de aquecimento da peça. Nada pode ser dado como certo na concepção de indutores. Com indutores com densidade de energia muito elevada, por exemplo, um teste precisa ser feito para determinar a velocidade correta em que a água de arrefecimento deve fluir através do indutor. Uma velocidade muito baixa resultará em uma transferência térmica insuficiente. Mas mesmo quando a velocidade correta tenha sido encontrada, o projetista do indutor tem que decidir se uma bomba de reforço é necessária para alcançar e manter o fluxo de água desejado. Um projetista competente de indutores irá também especificar um grau de pureza para a água de arrefecimento, a fim de minimizar a corrosão no interior da bobina. Então, algo aparentemente tão simples como

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Indução

Fig. 2. Um exemplo de têmpera por escaneamento horizontal de alto volume. A máquina mostrada é um sistema de indução impulsor sem centro HardLine EFD (EFD Induction HardLine Centerless Pusher System)

a água do indutor é, de fato, uma questão complexa que exige competência técnica e equipamentos especializados. Concentradores de Fluxo Magnético Os concentradores de fluxo magnético são outro aspecto de uma solução geral de indução que à primeira vista parece ser relativamente simples. Como o nome sugere, a função principal de tais concentradores é a de concentrar a corrente na área do indutor de frente para a peça de trabalho. Sem um concentrador, o fluxo magnético se propaga em torno do indutor no ar - um meio de permeabilidade magnética baixa -, criando um campo magnético que atrai parte da corrente para fora da zona ativa de frente para a peça. Mas, quando o fluxo de retorno é conduzido por um concentrador, o campo magnético pode ser restrito a áreas bem definidas da peça de trabalho, resultando na característica de têmpera localizada em zonas do aquecimento por indução. Muitas variáveis devem ser consideradas na produção como concentradores de fluxo: o material da peça, a forma e a aplicação do indutor. Cada uma influencia o desenho final do concentrador. Mesmo decidir o material a ser utilizado no concentrador pode ser uma tarefa complicada. Basicamente, os concentradores são feitos de laminados ou de ferrita pura e de pós à base de ferrita ou de ferro. Cada material do concentrador tem suas desvantagens e vantagens. Os laminados possuem as maiores densidades de fluxo e permeabilidades magnéticas e também são mais baratos que componentes feitos de pós à base de ferro e de ferrita. Contudo, os laminados devem ser estampados com alguns tamanhos padronizados e são, por conseguinte, menos flexíveis. Eles também são trabalhosos para montar. As ferritas puras também podem oferecer excelente permeabilidade magnética. No entanto, elas sofrem de baixa saturação de densidade de fluxo e sua fragilidade as torna difíceis de serem tra62 Industrial Heating - Out a Dez 2012

Fig. 3. Um exemplo de um indutor especializado, concebido e construído para uma tarefa específica de têmpera. Este indutor é para a têmpera de articulações CV (velocidade constante)

balhadas (cortadores com ponta de diamante têm de ser utilizados). Pós de ferro são fáceis de moldar e oferecem altas densidades de fluxo. Mas muito cuidado deve ser tomado contra o sobreaquecimento devido perdas internas, juntamente à transerência de calor a partir da peça aquecida pela radiação, que podem prejudicar a ligação de tais pós por causa da temperatura relativamente baixa de trabalho. Conclusão Naturalmente, muitos outros fatores precisam ser considerados no projeto de indutores, sendo que a eficiência não é o último deles. A correta correspondência entre a impedância da bobina e da fonte de energia, por exemplo, é fundamental a fim de usar toda a potência do conversor. A necessidade de potência reativa, que é normalmente várias vezes maior que a exigência de potência ativa, influencia a frequência. Também é vital selecionar a forma correta de isolamento elétrico para o indutor. Novamente, essas são decisões complicadas influenciadas por diversas variáveis. Como vimos, um indutor profissionalmente projetado e fabricado é um componente avançado e complexo. Infelizmente, muitos usuários de indução persistem em ver os indutores como tubos de cobre de baixa tecnologia. Os resultados deste equívoco são projetos de indutores incorretos e até mesmo perigosos, reparos amadores, manutenção insuficiente ou incorreta, e, em última instância do processo, falhas de equipamento. IH Para mais informações, contate: Kristian Berggren, e-mail: kb@ se.efdgroup.net, Leif Markegård, e-mail: lm@no.efdgroup.net ou Mark Andrus, EFD Induction Inc., e-mail: anm@us.efdgroup.net. No Brasil, contate Evandro Nishimuni, diretor da filial EFD Induction Ltda em SorocabaSP, e-mail: eni@efdgroup.net - Tel: (15) 3031-4562.