Novos materiais prolongam a vida útil de tubulações

Polietileno, poliéster reforçado com fibra de vidro e aço carbono revestido com polímeros ou cerâmica são materiais usados nas tubulações que contribuem para reduzir o custo da manutenção

Por Marcelo de Valécio

Pesquisa sobre as 200 maiores minas brasileiras revela que em 50 minas selecionadas o investimento em manutenção da planta consumiu R$ 595,7 milhões em 2014. Para 2015, o total de investimento previsto para a área atinge R$ 478,8 milhões. Parte desses recursos é direcionada para a manutenção e adoção de novas tecnologias em tubulações utilizadas pelas mineradoras, que reduza o custo e o número de paradas para reparos.

De acordo com o engenheiro mecânico Marcos Luiz de Macedo Rodrigues, da MSc. Sistemas Térmicos e Fluidos, existe enorme gama de soluções para tubulações com relação a materiais. O polietileno já é bastante utilizado, agora vem crescendo o uso do poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) e das tubulações tradicionais de aço carbono revestidas com diversas alternativas de polímeros. “Existem várias empresas com novos sistemas de acoplamento de tubulações com braçadeiras ou juntas. É uma tendência para fluidos de até 10 bar de pressão”, revela Rodrigues.

Em termos de segurança, a maior novidade é a inclusão das tubulações dos fluidos das classes A e B (fluidos inflamáveis, combustíveis, tóxicos, hidrogênio e acetileno) na norma regulamentadora 13, quando as mesmas estiverem interligadas a caldeiras ou a vasos de pressão. “Ou seja, essas tubulações necessitam de documentação, projeto e inspeção para atender a NR13 que possui força de lei. A norma exige ainda um plano de manutenção para as tubulações de vapor, para instalações que possuem caldeiras”, afirma o engenheiro.

Material que tem se difundido em tubulações é o polietileno de alta densidade (PEAD), que a Vale utiliza em sua mina de Carajás (PA). Segundo Waldemir Sousa, engenheiro de manutenção da unidade, as tubulações de PEAD “são leves, fáceis de transportar e mais maleáveis para lançamento e direcionamento nos circuitos, em comparação com a tubulação metálica”. Além disso, acrescenta Souza, válvulas com acionamento manual e vedação de elastômero têm sido substituídas por acionamento automático e vedação metal/metal, garantindo estanqueidade e facilitando a operação, além de otimizar o processo, com custos de manutenção menores, e maior segurança e a vida útil dos ativos.

“Dispositivos antichicoteamento e de engate rápido vêm sendo utilizados nas tubulações e conexões pressurizadas, com objetivo de facilitar a operação e garantir a maior integridade física dos funcionários”, completa o engenheiro da Vale. Em termos de segurança, a redução à exposição aos riscos ergonômicos, relacionados a esforços físicos e movimentações de cargas, bem como o aumento da manutenibilidade da planta é notório com a implantação dos PEAD’s, segundo Sousa. “A utilização de válvulas automáticas e dispositivos antichicoteamento reduzem possíveis danos pessoais decorrentes de rompimento de tubulações e conexões.”

De acordo com Ayron Silva Guimarães Torres, engenheiro de manutenção do mineroduto da Samarco, a utilização de tubulações revestidas internamente com material cerâmico é novidade nas operações da empresa. “Tais tubos são mais resistentes à abrasão e estão sendo aplicados em tubulações de recalque das bombas de descarga dos moinhos. Há ainda estudos para o desenvolvimento de ligas de ferro fundido branco com alto teor de cromo para aplicação em componentes internos de bombas de polpa centrífugas, que são submetidos a desgaste severo”, explica Torres. Atualmente, a Samarco está implantando um sistema de gestão de ativos físicos em conformidade com a norma PAS-55, visando a segurança nas tubulações. Na gestão de ativos é possível estabelecer um nível de segurança operacional de acordo com o risco que se deseja assumir, avalia Torres. “A Samarco utiliza a automação de bombas e válvulas (estudos de intertravamentos) para garantir a segurança operacional”, completa o engenheiro.


Saída do mineroduto 3 na unidade de Germano, da Samarco

Entre os problemas mais frequentes que acometem tubulações estão os vazamentos, rompimentos e golpes de ariete. “Especial atenção deve ser dada para as tubulações de gases, pois podem provocar explosões”, adverte Rodrigues. Já os golpes de ariete ocorrem, segundo o engenheiro, por bloqueio instantâneo em tubulações de líquidos e por abertura rápida de válvulas em sistemas de vapor. “No segmento de mineração é muito importante acompanhar a vida e a performance das tubulações de processo. Nelas se tem uma diversidade de polpas que variam em função da instalação. Quanto mais agressivo for o fluido (menor o pH e maior teor de sólidos, são exemplos) maior cuidado exige ao acompanhar a performance das tubulações”, revela Rodrigues, destacando os pontos críticos. “São os pontos de mudança de direção (tês e curvas) e após válvulas, reduções e instrumentos como medidores de vazão.” Já as áreas mais sensíveis e criticas são as que, caso falhem, provocam a paralisação do processo para determinado tanque ou sistema. Já o custo da manutenção está diretamente ligado ao diâmetro e material da tubulação. “Quanto maior o diâmetro, maior o peso da tubulação, o que implica em maiores custos de montagem e transporte”, observa Rodrigues.

Existem certos cuidados que as tubulações precisam ter para que esses componentes tenham vida útil mais longa, com redução de custos e de paradas. De acordo com Rodrigues, as maiores preocupações dizem respeito a aplicações com os diversos tipos de corrosão ou abrasão. Ou seja, fluidos com sólidos que atacam as tubulações, danificando-as. “A melhor forma de fazer manutenção preventiva é medindo as espessuras nas conexões, principalmente curvas e tês, prevenindo-se rompimentos”, salienta.


Estação de bombas 7, da Samarco

Para Ayron Torres, a correta utilização dos sistemas é fundamental para garantir uma vida mais longa, ou seja, operar dentro das especificações e limites de projeto. É importante também estabelecer uma estratégia de manutenção e garantir que os planos de manutenção e inspeção sejam cumpridos. “A existência de um plano de manutenção é fundamental. Outro aspecto refere-se à realização de um planejamento e controle detalhado de materiais e mão-de-obra qualificada para se ter o sucesso das manutenções preventivas”, sustenta Torres.

Já Waldemir Sousa lembra que a utilização de técnica de manutenção preditiva e preventiva é fundamental para ampliar a vida útil dos componentes mencionados. Dentre elas, destaca-se o uso de ultrassom para a medição de espessura, que possibilita a identificação de pontos com desgaste excessivo e, assim, determinar o tempo para o giro da tubulação conforme procedimentos operacionais. “A melhor forma de fazer a manutenção preventiva consiste em realizar inspeção do equipamento, limpeza, lubrificação e substituição de componentes por desgaste ou vida útil. A utilização do manual do fabricante é fundamental para a definição correta da frequência de manutenção”, resume. As áreas mais sensíveis no contexto manutenção de tubulações são as conexões e vedações, visto que representam os pontos de maior desgaste e mais suscetíveis a intervenções devido a vazamentos.

Entre outros problemas que ocorrem nas tubulações, Sousa destaca a corrosão excessiva, que é a redução de espessura da parede da tubulação, provocando vazamentos e interrupção do processo; a incrustação, em que há acúmulo de material na parte interna da tubulação provocando a redução do diâmetro; aumento da pressão interna; vazamentos nas conexões; e até o rompimento da tubulação. “Material inapropriado das vedações das conexões, com baixas propriedades mecânicas, possibilitando vazamentos, são também riscos. Assim como as vibrações mecânicas elevadas, que geram ruídos muito altos, perda de carga, degradação dos materiais, fadiga e aumento dos esforços, provocando afrouxamento nas tubulações e elementos de fixação, além de cavitação em bombas e válvulas”, afirma Sousa. “As tubulações aplicadas em mineração devem apresentar alta resistência ao desgaste e baixo índice de rugosidade, visto a abrasividade característica do material”, completa o engenheiro da Vale.

“O desgaste abrasivo é um dos problemas mais frequentes nas tubulações de plantas de beneficiamento de minério”, assinala Ayron Torres. “Nos minerodutos, os defeitos de corrosão interna e externa são os maiores desafios.” O desgaste abrasivo das tubulações é um problema enfrentado há anos na mineração, segundo o engenheiro. “Desde os anos 1990, a Samarco tem utilizado tubulações de PEAD e ao longo dos anos vem intensificando sua aplicação. Da mesma forma, são usadas tubulações revestidas internamente com poliuretano (PU) e materiais cerâmicos”, diz Torres, lembrando que a condução e deposição de rejeitos e transporte de polpa pelos minerodutos são áreas sensíveis do ponto de vista de manutenção, pois geram grande impacto em toda a cadeia produtiva. “Na usina de beneficiamento, tubulações de recalque das bombas de descarga dos moinhos requerem maior atenção”, sublinha o engenheiro.

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