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Manutenção Preventiva e Preditiva da Corrosão

A Metodologia ecoProtec

Introdução



Introdução

Copyright © 2013 - Luiz Roberto Martins de Miranda - ecoProtec - Com. e Prestação de Serviços LTDA. Todos os direitos reservados. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na internet ou outros), sem permissão expressa do autor.

II

A presente publicação, destinada aos usuários do site da ecoProtec -

www.ecoprotec.com.br, é consagrada aos Engenheiros de Manutenção.

Não é uma obra de eletroquímica, nem tampouco de corrosão propriamente dita,

embora ela seja rica em técnicas e equações necessárias à sua compreensão.

Obras em língua portuguesa, como Corrosão, de V. Gentil, que tivemos a honra de

revisar, ou Técnicas Eletroquímicas em Corrosão, de S. Wolynec, preenchem os

quesitos básicos no estudo fundamental dessas disciplinas.

O escopo aqui é diferente. Abordaremos a disciplina tratando de responder às

seguintes questões:

Como proceder diante de uma falha ou de um acidente causado por corrosão?

Como enfrentar uma situação onde, para exemplificar, um trocador de calor em

funcionamento normal durante anos, subitamente apresenta um vazamento ou

uma falha qualquer que o retira de operação?

O que o Engenheiro de Manutenção deve se perguntar quanto ao fato em si?

Por onde deverá começar sua inspeção para apontar as causas da falha?

Nossa experiência de mais de 40 anos na prática da Engenharia de Corrosão, aliada

ao conhecimento teórico adquirido durante a vida acadêmica, levou-nos à conclusão

de que é oportuno apresentar a fenomenologia da corrosão de maneira mais

pragmática que a leitura clássica dos compêndios de corrosão.

Para melhor compreensão do tema, expomos, através de um exemplo fictício, a

questão vital das falhas, que pode ser resumida na seguinte pergunta:

Como monitorar um fenômeno natural?

Imaginemos, pois, o exemplo da construção de um navio.

Um armador dirige-se a um estaleiro e encomenda uma embarcação. Como é

evidente, a primeira fase das negociações é a de definir as características do navio a

ser fabricado: dimensão, finalidade, velocidade média, características operacionais

etc.

Em algumas situações o estaleiro já dispõe de um modelo padrão de fabricação e, se

for o caso, adapta tais modelos padrões de construção às exigências do cliente. É a

fase da Engenharia Naval propriamente dita.

Praticamente é uma etapa normatizada. Os engenheiros definem os tipos de aços do

casco, os sistemas de navegação, os geradores de energia, os sistemas de pintura, de

proteção catódica e demais itens pertinentes, seguindo as normas internacionais

especificadas para cada um desses itens.



Introdução


III

A etapa seguinte é a definição de uma sociedade classificadora que seguirá passo a

passo todos os detalhes da construção e informará ao cliente se os sistemas

normativos definidos estão sendo realmente seguidos ou não.

Por último, o navio é entregue. E com ele todos os procedimentos necessários para

sua operação e as respectivas normas. Daí em diante, se tudo ocorrer normalmente, o

cliente poderá "seguir" a eficiência do sistema de pintura, o desgaste dos anodos , a

integridade das soldas, as eventuais fissuras no casco, a cavitação na hélice e assim

por diante.

Qualquer ocorrência corrosiva nesse contexto estará prevista no sistema normativo

será considerada normal.

Vamos chamar de LN a árvore de procedimentos que define todas as manutenções e

todas as possíveis falhas, desde a fabricação até o fim da vida útil da embarcação.

Se tais procedimentos forem seguidos à risca durante esta vida útil, a qual foi definida

desde as tratativas do projeto inicial, devemos esperar que o binômio projeto-operação

ocorra de forma totalmente controlada e que, ao final, o projeto atinja os fins

desejados.

Nesse caso, a eficiência de LN poderá ser considerada como 100%.

Agora suponhamos que alguns dos itens acima não tenham funcionado a contento.

Por exemplo, o sistema de pintura em LN, que era previsto para 10 anos sem

repinturas, por uma razão desconhecida, se deteriorou em 2 anos, mesmo que todos

os procedimentos tenham sido seguidos.

Neste caso, se definirmos uma nova árvore de procedimentos, desta vez referente ao

sistema de pintura que chamaremos de LPINT, podemos imaginar índices tais que a

diferença |LN - LPINT| seja mensurável e, por consequência, passível de ações judiciais

e de inspeções técnicas custosas e longas.

Seguindo este raciocínio, podemos subdividir a árvore original LN à medida que falhas

não normativas vão ocorrendo, gerando novas "sub-árvores" que vão se somando ao

acervo da embarcação e que constituirá uma nova cadeia de manutenções "não-

normativas".

O escopo da presente obra é especificamente destinada às árvores não

normativas.

Mais ainda, destina-se às falhas ocorridas quando nem mesmo a árvore LN é

conhecida.

Com efeito, em grande parte do parque industrial são tão numerosos os "remendos",

feitos para que uma determinada unidade não pare, que torna-se quase impossível

traçar a árvore inicial LN posto que pouquíssimas indústrias guardam a memória das

manutenções.



Introdução


IV

Em decorrência, uma caldeira explode, uma tubulação vaza, uma solda se rompe,

uma bomba entope e toda uma unidade para de operar.

Nestas condições, quais devem ser os novos procedimentos de manutenção? Como o

Engenheiro de Manutenção pode se resguardar, nas indefectíveis reuniões internas, e

defender sua responsabilidade direta no ocorrido?

A questão é bastante complexa e difícil, merecendo considerações teóricas a priori,

que serão apresentadas nos próximos capítulos.

A dificuldade reside na contradição principal entre a construção de um objeto passível

de uma normalização integral, inteiramente "racional", e a ação de um fenômeno

"natural", a corrosão, que não é passível de normalizações a priori e que atua de

forma distinta à medida que os "remendos" geram novas formas de corrosões.

Nossa empresa, a ecoProtec, tem como objetivo "normalizar" a unidade, no estado em

que se encontra.

Nestas condições, procuram-se os parâmetros operacionais que possam ser medidos

in situ e, a partir daí, criar novas formas de controle em harmonia com o estado real do

objeto corroído.

Dissemos na página anterior que não se trata de uma tarefa fácil.

Com efeito, o fenômeno corrosivo é multivariado e, como tal, necessita de ferramentas

de análise também multivariadas.

Hoje em dia, inúmeros instrumentos eletrônicos, acoplados a computadores, são

capazes de digitar uma taxa de corrosão em pouco mais de 20 minutos de operação,

alguns, até mesmo, quase instantaneamente.

A corrosão, que é um fenômeno eletroquímico, vem se "transformando" desde a

década passada, em eletrônico-químico.

Tais aparelhos operam, em geral, baseados numa análise dos "sinais de entrada" e

dos respectivos "sinais de saída".

As leis gerais da corrosão são "traduzidas" para uma escala de frequências e

posteriormente, para que o engenheiro comum possa se servir desses dados, são

decodificadas para números que indicam as medidas em unidades corriqueiras da

Engenharia de Manutenção; por exemplo, uma taxa de corrosão é automaticamente

expressa em mm/ano.

Estes aparelhos, pelo menos os mais sofisticados, ao simples toque de uma tecla,

fornecem prontamente valores de resistência de polarização, impedância

eletroquímica, ruído eletroquímico, mudanças de unidades, análise químicas de

alguns elementos e assim por diante.



Introdução


V

Pode-se observar nos congressos de corrosão e na web anúncios e propagandas de

todos os tipos e marcas de aparelhos eletrônico-químicos a preços

surpreendentemente baixos e com atestados de qualidade referendados pelos

melhores institutos de metrologia mundiais.

É importante que uma indústria adquira tais aparelhos? Nossa resposta é sim.

O controle da corrosão está hoje em dia tão informatizado como nossos leitores de

mp3 ou nossos veículos.

Contudo, ressaltemos que um aparelho eletrônico-químico tem também sua árvore LN

de construção.

É um instrumento "racional", na medida em que para construí-lo são necessários

certos parâmetros que o engenheiro que o concebeu lança mão para transformar uma

equação, como por exemplo a lei de Tafel, em chips, fios, resistências, enfim, em um

objeto.

Ora, existem mais de cinquenta formas de corrosão já cadastradas.

Como veremos em capítulos posteriores, há grandes diferenças entre as

fenomenologias que regem uma corrosão oriunda da maresia e uma corrosão sob

tensão, entre uma cavitação e uma corrosão por pites, entre uma corrosão oriunda de

um eutético produzido em alta temperatura e a corrosão do carro do vizinho.

Portanto, a aquisição de aparelhos eletrônico-químicos deve ser bem definida para a

finalidade que se propõe na cadeia dos sucessivos eventos corrosivos.

Insistiremos ao longo dessa obra nas consequências desastrosas que podem advir da

aquisição de produtos baseados em catálogos.

Por vezes, vendedores de produtos anticorrosivos apresentam uma série de

resultados de testes levados a cabo no exterior e afirmam, pomposamente, que "seu

produto foi testado por dez mil horas em câmara de névoa salina na NASA, sem

apresentar corrosão".

Pois bem, qual a relação entre uma névoa salina e uma fábrica de etanol?

Ousamos afirmar: nenhuma!

E por que essa afirmativa? Por uma razão bem simples: o fenômeno corrosivo pode

ser resumido por três palavras: anodo, catodo e eletrólito.

Como veremos, quando um metal, digamos uma chapa de aço, está sob ação de um

meio corrosivo, as regiões em que o aço se corrói, isto é, aquelas regiões em que o

aço no estado sólido perde sua integridade e parte de sua massa se transfere para o

estado iônico (ou seja, se incorpora ao eletrólito), são chamadas regiões anódicas.



Introdução


VI

As regiões em que há eletrodeposição na superfície de algum filme com ou sem

desprendimento gasoso proveniente do eletrólito, são as regiões catódicas.

E o que dizer do eletrólito? É o meio corrosivo em si. Ou melhor: os meios!

Cada eletrólito, seja ele maresia, vapor, chama redutora, solo alcalino, solo ácido,

chuva ácida, incidência de fumaças alcalinas, polpa de celulose, ácido naftênico, água

industrial rica em CO2 e assim ad infinitum, pode modificar consideravelmente as

reações anódicas e/ou catódicas que irão determinar as verdadeiras taxas de

corrosão.

Ora, seria de uma grande pretensão (ou de uma grande singeleza de espírito) pensar

que um teste realizado em um produto em dez mil horas na NASA, seria garantia

suficiente para estancar todas as corrosões em quaisquer dos meios exemplificados

anteriormente.

Nossa postura é radicalmente distinta.

Inicialmente, compilamos todos os possíveis eletrólitos e lhes atribuímos um caráter

eletroquímico quantitativo.

Para cada eletrólito específico, medimos seu potencial REDOX, seu pH, sua análise

química, sua resistividade e demais parâmetros que se façam necessários a cada

situação.

Em seguida, estudamos a interface entre este eletrólito e os metais com os quais

estão em contato direto.

Por metais, entenda-se o material em que se encontra, sob ação do eletrólito, nas

condições reais, isto é, com os "remendos" que manutenções anteriores foram

obrigadas a fazê-los.

Tal interface é primeiramente estudada com o auxílio de um instrumento eletrônico-

químico, levantando a sua curva de polarização.

Esta curva servirá de balizamento para as futuras análises que conduzirão às

possíveis normalizações subsequentes. Contudo, devemos advertir que nem sempre

as curvas de polarização evidenciam toda a fenomenologia das corrosões existentes

pelas razões já anteriormente mencionadas: a existência de quase 50 tipos de

corrosão.

Veremos em capítulos posteriores outras formas de análises que vão permitir traçar as

"trajetórias" que a corrosão cria ao longo do tempo.

A etapa seguinte é a de estabelecer uma "matriz conhecimento", ou seja, uma

comparação entre os dados obtidos e uma compilação bibliográfica de casos análogos

já resolvidos.



Introdução


VII

Nossa experiência é a de que, em geral, "cada caso é um caso", mas a formulação da

"matriz conhecimento" pode muitas vezes prover atalhos na Lman, a árvore de normas

que estamos procurando estabelecer.

A terceira fase é a laboratorial. Através de corpos-de-prova procura-se reproduzir em

laboratório os sistemas reais com o objetivo de "parametrizar" os fatores que, pelo

menos numa primeira instância, são claramente geradores de corrosão.

Para fixar as ideias, imaginemos que a curva de polarização obtida em campo (1a

fase) mostra que uma determinada água industrial apresenta uma extensa região de

corrosão generalizada no pH de operação.

Suponhamos que este pH seja igual a 2,50. Podemos, então, na fase laboratorial,

alcalinizar o eletrólito até que uma nova curva de polarização registre uma ausência de

corrosão generalizada e a presença de uma passivação.

Nestas condições, caso ensaios complementares corroborem tal resultado, uma

possível solução para o problema seria um tratamento de água adequado ao novo pH.

Nosso papel então seria o de propor ao cliente uma consulta a empresas específicas

de tratamento de água para tentar uma solução eficaz tanto do ponto de vista científico

como sua viabilidade econômica.

Este pequeno exemplo pode ser generalizado e estendê-lo para novos tipos de

pintura, nova escolha de material e assim por diante.

A quarta fase é a exposição de corpos-de-prova ao longo da unidade estudada.

Claro está que os parâmetros obtidos na fase servirão como balizamentos para as

correções no próprio processo e nas medidas in situ que, a partir daquele momento, o

engenheiro de manutenção deverá adotar como "normas-padrão".

Tais corpos-de-prova deverão apresentar valores eletroquímicos compatíveis com as

situações de não-corrosão obtidas nas fases anteriores e recolhidos de forma

periódica para que se constate se, realmente, não está havendo corrosões.

É a partir dessa quarta fase que se pode elaborar normas de manutenção rigorosas e

de alta eficiência.

Exemplo real:

Em uma chapa enferrujada obtivemos a seguinte medida do potencial eletroquímico:

Eenf = -0,361 volt.

Ora, uma superfície enferrujada é o que queríamos evitar.

Decidiu-se, neste caso, aplicar uma tinta rica em zinco, pois pesquisas laboratoriais

em um corpo-de-prova extraído desta chapa e na presença do eletrólito que causou



Introdução


VIII

esta corrosão, mostrou que um primer à base de zinco diminuiria sensivelmente a taxa

de corrosão por, pelo menos, dez anos.

Uma vez aplicado o primer, o novo valor de potencial eletroquímico foi da ordem de:

E = -1,000 volt.

Este é o valor de manutenção a ser mantido. Por conseguinte, basta a medição em

toda a superfície da chapa em intervalos de tempo a serem programados (por

exemplo, um conjunto de medidas mensais) e verificar se os potenciais permanecem

nas vizinhanças de E = -1,000 volt.

Caso afirmativo, a chapa estará protegida, mas se o potencial se deslocar para o

potencial de ferrugem Eenf = -0,361 volt, será preciso retocar a pintura nos pontos

que estão se afastando do valor padrão, o que pode ser facilmente efetuado através

de retoques pontuais, sem necessidade de se repintar toda a estrutura.

Pode-se, com isso, imaginar a economia de tinta, mão de obra, andaime, retrabalhos e

paradas não programadas obtidas com o processo proposto.

Plano do presente livro:

• Parte I - O Princípio da Menor Ação e Suas Aplicações à Corrosão.

• Parte II - O Principio de Le Châtelier.

• Parte III - O Princípio da Continuidade.

• 'Interlúdio' - A Questão da Escala Física

• Parte IV - O Princípio da Etapa, a Mais Lenta.

• Parte V - O Princípio da Quantidade que se Transforma em Qualidade.

• Epílogo: Como Normatizar sua Empresa do Jeito que se Encontra.

Contamos com a sua contribuição!

Se você identificar algum erro ou incongruência no texto, agradeceríamos

se nos indicasse.

Também lhe convidamos a participar da redação do livro através do envio

de exemplos da sua vivência industrial.

E finalmente, se for de seu interesse, entre em contato diretamente com o

autor, Prof. Miranda.

Meios de contato:

Através da seção "contato" do site www.ecoprotec.com.br ou enviando um email

a [email protected].

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