Na engenharia não é diferente quando se trata dos cuidados com os equipamentos, a diferença está no nome dos termos usados em cada área. Veja a tabela comparativa:

Qual o papel da inspeção de equipamentos?

Garantir a integridade física dos equipamentos ao longo de toda sua vida útil, a fim de atender a produção programada com segurança, respeito ao meio ambiente e menor custo.

E quando há negligência?

Uma imagem fala mais que 1000 palavras:

A falta de inspeção ou negligência no processo pode causar fatalidades, como a do famoso desastre de Flixborough, ocorrido em 1974.

Como acontece o processo de inspeção?

Com o auxílio de Ensaios Não Destrutivos (END).

Os END são técnicas usadas para avaliar tanto a integridade física de equipamentos e peças, como as propriedades do material que os constitui, sem causar danos (corte ou deformação).

Qual a função dos END na inspeção?

• Localizam e medem o processo corrosivo.
• Detectam, localizam e medem descontinuidades como: trincas, defeitos de solda, porosidade e mudança na microestrutura.
• Identificam os componentes que estão aptos para serviço e os que oferecem risco.
• Permitem que o equipamento/componente seja reparado ao apresentar danos, sem haver necessidade de retirada ou troca definitiva, o proporciona menor custo de produção.
• O equipamento pode até ter extensão da vida útil.

Quais vantagens os END oferecem?

• Podem ser repetidos, garantindo precisão e confiabilidade.
• Proporciona segurança para quem executa.
• Em alguns casos podem ser realizados com o equipamento em operação.

A tabela abaixo mostra os ENDs mais usados e as respectivas capacidades de detecção.

O vídeo a seguir mostra a realização de cada ensaio.

Mercado de trabalho

O mercado de trabalho oferece muitos desafios aos engenheiros e técnicos que atuam na área de inspeção.

Não faz parte da cultura brasileira fazer uso da medicina preventiva, no setor industrial não é diferente. Por visar a redução de custos, o trabalho de inspeção acaba sendo reduzido às paradas programadas dos equipamentos e às ocorrências inesperadas, o que equivale aos casos em que o paciente busca o médico em caso de emergência.

O campo de atuação é voltado para os Engenheiros Metalúrgicos, de Materiais e Mecânicos e requer que o profissional seja certificado em uma ou mais técnicas de END. A certificação é obtida através de cursos oferecidos por instituições de ensino especializadas na área.

O profissional encontra espaço de atuação nos mais diversos segmentos industriais. Veja a seguir:

• Petroquímico
• Aeroespacial
• Naval
• Energia
• Metalúrgicas
• Automotiva
• Papel e celulose

Nesse ambiente, o profissional será responsável por garantir a condição física e a segurança operacional de equipamentos e sistemas como:

• Turbinas
• Reatores
• Dutos
• Caldeiras
• Vasos de pressão
• Torres de refrigeração
• Tanques de armazenamento

Atribuições do profissional

De maneira geral, cabe aos profissionais da área de inspeção de equipamentos realizar:

1. Inspeção em campo
2. Elaboração de relatórios
3. Propor solução para os problemas
4. Tomar decisões de alto impacto

E de forma mais específica o profissional terá que realizar:

1. Ensaios não destrutivos
2. Ensaios destrutivos
3. Testes de pressão
4. Calibração de instrumentos de inspeção
5. Ensaios metalográficos
6. Cálculo de taxa de corrosão
7. Definição da vida residual dos sistemas

É ou não é a medicina da engenharia?

Se o papel da medicina é prevenir e curar doenças em humanos, o da inspeção é preservar e restaurar a funcionalidade de um equipamento.

O médico diagnostica doenças, realiza exames e define o tratamento, a fim de preservar a  saúde humana, o engenheiro que atua na área de inspeção faz exatamente o mesmo, mas em outra carcaça: o equipamento.

Sendo assim, a inspeção de equipamentos é sim a medicina da engenharia. Mas além disso, é uma área de metalurgia pura e aplicada, sendo fundamental para evitar desastres e assegurar o processo produtivo e tecnológico que garante a manutenção da vida e do meio ambiente.

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Quando o contexto é redução de custos em processos industriais, a simulação computacional se transforma em uma ferramenta ainda mais valiosa. Sabe por quê?

Por fornecer resultados confiáveis em pouco tempo e com baixo custo.

Nas siderúrgicas, por exemplo, a preocupação com a contenção de gastos tem sido cada vez maior.

Entenda os motivos

O aço é um material que dificilmente conquistará novos espaços de utilização, apesar da versatilidade de propriedades. Isso se deve a:

• concorrência dos materiais sucedâneos (alumínio, superligas, polímeros, entre outros)
• estagnação relativa da produção mundial  em t/ano
• elevados custos de mão de obra e de matéria-prima

Tal contexto tem levado a redução da lucratividade das siderúrgicas, acarretando a constante busca por medidas que levem ao aumento da eficiência do processo e a queda nos custos de produção do aço.

Alternativas para redução do custo de produção do aço nas aciarias LD

Os custo de produção são alavancados pelo preço da matéria–prima, especialmente minério de ferro, coque, desoxidantes e ferros-ligas.

Os desoxidantes e ferros-liga são usados na etapa do refino, que acontece nas aciarias, então uma forma de reduzir o consumo dessas matérias-primas é controlar a passagem de escória do conversor para a panela.

A produção de escória de aciaria é inevitável ao processo de refino, uma vez que é o produto das reações de oxidação das impurezas do gusa, levando a conversão deste em aço.

Embora seja fundamental para obtenção do aço, a escória presente na panela após o vazamento é indesejável.

E por que a escória não é bem-vinda?

A escória eleva o consumo de desoxidantes e de ferros–ligas, que são usados como forma de garantir o nível de limpeza interna do aço, do ponto de vista das inclusões.

Além disso, a ela pode provocar reversão de alguns elementos para o banho metálico, que por sua vez acarretam em problemas na etapa de laminação, por isso o controle da passagem de escória do conversor para a panela é uma busca constante nas aciarias LD.

Com base nisso, nesse artigo dois canais de vazamento de conversores LD, um cônico e o outro cilíndrico, foram comparados, via simulação computacional, a fim de avaliar se a geometria é capaz de influenciar na redução da passagem de escória do conversor para a panela.

Enfim, as previsões da bola de cristal

A simulação possibilitou o entendimento de um processo impossível de ser visto a olho nu, ao mesmo tempo que permitiu comparar e antever o desempenho dos canais.

Os resultados mostraram que durante o escoamento do aço há formação de vórtice na entrada do canal de vazamento do conversor e é esse fenômeno o responsável pelo arraste de escória, que por ter menor densidade fica sobrenadante ao aço.

Para entender como o processo de formação do vórtice acontece e analisar a influência da geometria dos canais no arraste de escória, as simulações foram feitas no ANSYS CFX® 14.0. Veja nos vídeos a seguir:

Nota-se que o tempo de vazamento do aço é maior no canal cônico que no cilíndrico. Já o vórtice é mais acentuado no canal cilíndrico que no cônico.

A figura 1 mostra o escoamento do aço com tempo de simulação t=4s, onde fica destacada a maior vorticidade no canal cilíndrico.

A figura 2 mostra o escoamento do aço no tempo de simulação t=5s.

Na figura 2(a) vê-se a acentuada contaminação do aço pela escória, o que é sinalizado por sua reduzida fração volumétrica indicada pela cor verde.

Já ao comparar as figuras 2 (a) e (b) nota-se que, para o mesmo tempo de vazamento, o volume de aço no conversor é bem maior no canal de geometria cônica, o que é justificado pelo escoamento mais lento, conforme mostrado nos vídeos.

Antevendo vantagens e desvantagens

De acordo com os resultados da simulação o canal cônico:

1. Reduz a vorticidade do banho metálico no conversor, levando a menor passagem de escória do conversor para a panela;
2. Contribui para um maior nível de limpeza interna do aço;
3. Contribui para um menor consumo de desoxidantes e de ferros-ligas nas aciarias;
4. Oferece a desvantagem de aumentar o tempo de vazamento do aço, logo diminui a produção, o que não é favorável para o ambiente industrial.

Para saber mais sobre siderurgia leia o artigo Sustentabilidade: Aço entre matérias-primas.

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Com a pandemia do novo coronavírus, foi notícia que a demanda diária de oxigênio medicinal em Manaus foi quase o triplo da capacidade produtiva diária da principal fornecedora do produto no estado do Amazonas, a White Martins.

Esse contexto levou a necessidade do transporte de cilindros de oxigênio de outros estados e até mesmo da Venezuela para suprir a demanda local.

E o que a metalurgia tem a ver com isso?

A metalurgia entra nos cuidados com armazenamento, transporte e, especialmente, para garantir a integridade dos cilindros de oxigênio medicinal, visto que um defeito em um recipiente com gás reativo e sob de alta pressão pode levar a danos catastróficos.

O armazenamento de cilindros com gás oxigênio deve ser feito em local que fique longe de graxa e óleo e protegido contra a radiação solar e qualquer outra fonte de calor. Até o transporte aéreo precisa de cuidados especiais, devendo o avião ser adaptado com escape de ar dentro da aeronave.

A integridade física e mecânica do recipiente é garantida através do procedimento de inspeção e conta com as técnicas de Ensaios Não Destrutivos.

A inspeção é realizada por profissionais altamente capacitados e é feita tanto pelo fabricante do cilindro (inspeção de fabricação), como periodicamente, a fim de garantir a reutilização do cilindro com segurança.

Quais ENDs são realizados?

• Inspeção visual externa
• Inspeção visual interna
• Avaliação do processo corrosivo
• Inspeção das roscas do gargalo e do colarinho
• Ensaio hidrostático
• Inspeção por ultrassom

Cada END tem uma finalidade, mas se complementam para avaliar física e mecanicamente a integridade do cilindro. Nos próximos artigos serão detalhados o procedimento de cada um desses ensaios. Por ora, fiquemos com dois entre os diversos aprendizados que o contexto da pandemia da Covid-19 nos permite :

1. A engenharia está por trás de tudo, até mesmo por trás de situações que a maioria das pessoas nem imagina.
2. A metalurgia está nos bastidores de situações de destaque, logo ela atua discretamente e nem por isso cumpre um papel de menor importância.

Para mais exemplos do apoio da Engenharia no combate a Covid-19 leia A  Engenharia Química no combate ao Covid.

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