Inicio esta discussão dizendo que este tipo de produto já passou da época de adolescência, mas ainda desperta muito interesse para P&D, principalmente no Brasil, que tem exigido mais desempenho de seus veículos nos quesitos de segurança veicular. Mesmo tendo notado que as montadoras estão aplicando este tipo de peça já em escala crescente, ainda fica uma dúvida quanto ao custo do processo, aço e produto para realidade de nossos veículos.

A busca por reduções de custo coloca em cheque esta tecnologia que tem permeado os fóruns de discussões técnicas, isto é, a forma mais fácil de se atingir melhores índices em condições de crash ainda é pela utilização de produtos PHS, por isto o aumento de custo no veículo é inevitável.

Trazendo dois pontos de discussão para esta coluna, inicio pensando na falta de conhecimento de detalhes metalúrgicos do produto, como a possibilidade real de problemas de qualidade na estampagem até a montagem em veículo e em segundo, a busca contínua de redução custo para esta tecnologia, seja alterando ou eliminando revestimentos protetivos ou mudanças de processos com rotas de aquecimento e ou estampagem mais baratas.

Dando detalhes técnicos ao tema, para evitar problemas de corrosão nestes produtos durante aquecimento e em uso no veículo é utilizado o revestimento protetivo de AlSi, sendo o mais comum e patenteado pela ArcelorMittal [1], e por isto tem abastecido o mercado automotivo global, outros revestimentos têm sido experimentados como uma fonte alternativa, mas com pouco sucesso por apresentarem enormes barreiras técnicas, como por exemplo: a fragilização da superfície do aço durante processo de aquecimento do blank e outras questões comerciais, como as batalhas jurídicas incessantes para quebrar a barreira de patentes da ArcelorMittal, que diga-se de passagem, para cada região global tem uma interpretação do tema e aqui no Brasil é um ponto de muita controvérsia. Enquanto esta situação jurídica ocorre, estudos acadêmicos e industriais têm avançados para aplicação do revestimento ZnFe como substituto do AlSi; porém, alterando o processo de aquecimento do blank para o tipo de efeito Joule, diferente do tradicional ocorrido em fornos.

Esta é uma discussão interessante, porque na última década, a proposta de usar o revestimento ZnFe e ou zinco puro foi evitado no mundo pela comprovação de não funcionar, mas estudos brasileiros inovativos mostraram que, quando o aquecimento do aço é super rápido, como por exemplo os aquecidos pelo efeito joule, não existe tempo suficiente para fragilização do aço. Esta é ainda uma proposta que exige mais estudos para validar este novo universo de PHS, sendo estes a homogeneidade de aquecimento do blank, temperabilidade, operacionalização deste processo para uma escala industrial, questões de soldagem, adesivagem e corrosão e por fim, o business case do produto final, considerando o aço, revestimento e processos.

Somados a este cenário, ainda tem a questão comercial, isto é, os fornecedores atuais destas peças em PHS monopolizam o mercado e dificilmente mudarão a sua rota de processamento de aquecimento em fornos para o Efeito Joule e ou a alteração do revestimento do AlSi para o ZnFe, pelo fato de já terem investidos muito em suas fábricas e também pelos riscos de problemas de contaminação de seus fornos e também a conhecida fragilização do aço; portanto, em vista deste cenário, se a aplicação deste revestimento ZnFe e ou o aquecimento por Efeito Joule vingar no Brasil, será necessário novas empresas para atender a demanda e concorrer com as gigantes atuais, que não parece ser uma tarefa fácil.

Enquanto tudo isto acontece, impulsionados pela necessidade de redução de custos das montadoras e a determinação para entrar na cadeia de fornecimento de aço e peças, as tecnologias associadas com os aços PHS têm crescido com as novas soluções para os projetos veiculares, como as associadas à estampagem de Taylor Blank, aplicação de Patch work e peças com soft-zones e por final, para complicar o cenário atual, uma nova classe de aço na faixa de 2000 MPa de resistência está desembarcando por aqui e certamente, tudo que se estudou no campo de PHS tem que ser novamente revisitado, isto significa que ainda teremos muito para andar neste campo tecnológico.

O melhor caminho para alcançarmos uma posição global no domínio deste produto é a parceria de centros de pesquisas e empresas, para um avanço de forma precisa e eficaz dentro desta tecnologia e é isto que tem ocorrido em um time daqui de São Paulo, no IPEN-Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares [3], onde diversas empresas estão participando de forma de convênios, sendo orientadas pelas necessidades das montadoras; vale a pena dar uma olhada para este grupo, talvez, alguns dos leitores farão parte desta emocionante empreitada científica e tecnológica.

Obrigado e até a próxima coluna.

Referências

[1] http://blog.arcelormittal.com.br/audi-a8-o-retorno-do-aco/
[2] A REVIEW ON HOT STAMPING; Journal of Materials Processing Technology; H. Karbasian*, A.E. Tekkaya; www.elsevier.com/locate/jmatprotec; pg 210 (2010) 2103–2118.
[3] 1°Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho CA3D 2018; http://www.grupoaprenda.com.br/events/seminario-de-conformacao-e-aplicaco-de-acos-de-alto-desempenho/

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No ano de 1982, a turma de recém-contratados pela Cosipa, incluindo eu, visitou gasômetros da empresa dentro do programa de integração engenheiros. O clímax do evento foi a subida ao topo do maior deles, o que continha gás de alto-forno. Os veteranos se divertiam com o ar pouco confortável dos calouros. Até que um dos novatos perguntou: “Isto aqui não pode explodir não?”. Resposta: “Nunca houve explosão de gasômetro em siderúrgica, mesmo quando alguns deles foram metralhados na II Guerra”.

Eu poderia ter retrucado que, exatamente quinze anos antes, a poucos quilômetros de onde estávamos, o gasômetro de Santos havia explodido, causando enorme destruição material – ainda que, felizmente, sem feridos graves, nem mortes. Mas deixei pra lá – eu era novo de empresa e não ia iniciar minha carreira siderúrgica criando polêmica com veteranos…

Certo dia, mais de 36 anos depois, quase caí da cadeira quando vi a mensagem urgente da Folha de SP no celular informando sobre a explosão do gasômetro de uma grande siderúrgica mineira. Afinal, a quantidade de energia encerrada num gasômetro é imensa, constituindo um enorme potencial de destruição em caso de descontrole. Felizmente, mais uma vez, não houve feridos graves, e os danos materiais foram bem menores do que os verificados em Santos, apesar da quantidade de gás envolvida ser bem maior.

Ao que parece, a exemplo do que ocorre com paióis de explosivos, gasômetros siderúrgicos são concebidos de forma a possuir um teto mais fraco do que o resto de sua estrutura, direcionando a força de uma eventual explosão para o céu vazio e poupando seus arredores – como, aliás, ocorreu no Rio de Janeiro quando paióis da Marinha explodiram em julho de 1995.

De toda forma, foi uma ocorrência potencialmente séria, ainda que muito rara, o que criou uma grande expectativa sobre a apuração de suas causas. Os primeiros comunicados dão conta de que ela foi causada por uma falha num controlador lógico programável, que acabou permitindo a introdução de uma grande quantidade de ar atmosférico no gasômetro, onde se misturou com o monóxido de carbono normalmente presente em seu interior, criando uma mistura explosiva que acabou sendo detonada por uma faísca ao passar pelo limpador eletrostático de gás.

Uma vez que a falha foi identificada num dispositivo digital, ficou cristalinamente óbvio que somente o uso desse moderno recurso não é condição suficiente para garantir uma operação segura. E, na verdade, as coisas podem ficar ainda piores no futuro. Em abril de 2015 discutimos neste espaço a ocorrência de um inédito ataque digital via internet a uma siderúrgica alemã, o qual teria afetado a operação de um alto-forno, impedindo que ele fosse corretamente desligado.
E justamente agora se discute a implantação da assim chamada Indústria 4.0 à siderurgia – aliás, tema da edição de janeiro de 2018 desta coluna. Ela propõe o aumento da eficiência operacional de uma planta através da análise massiva contínua de todos os seus dados, visando descentralizar, agilizar e orientar a tomada de decisões para maximizar sua eficiência e minimizar seus custos.

Analise:

Essa análise geralmente requer que uma grande massa de dados sejam armazenada na chamada “nuvem”, cujas instalações físicas são externas à usina. A nuvem permite que esses dados sejam diretamente acessados por todas as partes, como filiais, clientes, fornecedores e empresas de assessoria técnica, eventualmente dispersas pelo planeta todo. Uma consequência dessa abordagem é a exposição do fluxo de informações da empresa ao meio externo o que, em tese, facilita invasões digitais por parte de indivíduos mal-intencionados, caso não forem adotadas medidas eficazes de ciberproteção.

Para quem acha ataque a gasômetros algo mirabolante demais, basta lembrar o caso Para-Sar, ocorrido aqui mesmo no Brasil há meio século atrás, quando militares da direita radical chegaram a planejar um atentado ao gasômetro situado em pleno centro do Rio de Janeiro, na hora do rush, com a intenção explícita de causar o maior número de vítimas. O objetivo erar atribuir o ataque aos comunistas e usar o choque na opinião pública para justificar o assassinato de inúmeros líderes políticos.

Felizmente, alguns corajosos integrantes do Para – Sar – na verdade, um esquadrão criado para missões humanitárias e de resgate, e que ironicamente havia sido convocado para executar o plano – impediu esse desastre, denunciando-o a seus superiores hierárquicos. No futuro, não será mais necessário empregar um comando militar para sabotar um gasômetro ou qualquer outra instalação industrial ou de infraestrutura.

O ataque pode ser feito à distância, caso a facilidade esteja interligada em rede digital e não conte com proteção eficiente. É um sério alerta tendo em vista toda a hype deflagrada pela moda da Indústria 4.0.

Nome do autor: 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.

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A Inauguração:

Com a presença de executivos globais da companhia, a Sandvik Coromant recebeu clientes, parceiros e a imprensa em sua nova sede e centro tecnológico no Brasil, o Sandvik Coromant Center.

O encontro foi na cidade de Jundiaí (SP). A mudança transfere a sede da companhia do bairro de Santo Amaro, na capital paulista, para o interior do estado. A inauguração aconteceu no último dia 20.

“Estamos orgulhosos em celebrar a inauguração deste Center – comentou Cláudio Camacho, vice-presidente de Vendas da Sandvik Coromant para América do Sul e Central – por muitos anos, utilizamos nosso centro de treinamento do prédio antigo, na capital. Agora nosso Center em Jundiaí caminha para um novo patamar tecnológico, e temos objetivo de treinar 3 mil pessoas por ano.”

“Dentre os 19 centros de treinamento que possuímos no mundo, nenhum é tão avançado como este”, disse Nadine Crauwels, presidente global da Sandvik Coromant. “Este lugar é para todos que têm um forte interesse em novas tecnologias, novas ferramentas, e no futuro da manufatura global. Este Sandvik Coromant Center não é apenas um local físico para conhecer e interagir, é também um centro digital. Temos recursos para fazer transmissões e nos conectar a outros Sandvik Coromant Centers em todo o mundo, além de realizar sessões de usinagem digital ao vivo.”

Quem marcou presença:

Entre os executivos globais esteve também Björn Rosengren, Presidente e CEO do grupo Sandvik. Diz ele:

 “o Brasil deveria estar entre os líderes do mundo, liderando crescimento. O país é incrível e eu o admiro muito não só porque é imenso e populoso, tão grande quanto a Europa, mas porque é uma potência global e na América Latina. Tem uma economia robusta, com muitos ativos em mineração e óleo e gás, e uma tradição de forte indústria de manufatura. Nossas competências estão alinhadas com o Brasil É por isso que esse novo Center é um grande passo para apoiar vocês do jeito certo, e no futuro”.

Logo após a abertura, os convidados passaram por diversas demonstrações com os equipamentos de ponta da nova sede. As instalações permitem a realização de testes, tryouts, projetos de clientes (em ambiente físico e virtual) e cursos práticos. O espaço possui também auditório para 100 pessoas, showroom integrado e equipamento para a transmissão de demonstrações em máquina e treinamentos ao vivo para outros países. Também pode receber colaboração de projetos de outros Centers ao redor do planeta, em tempo real.

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Nesta coluna eu busco mostrar como a simulação computacional pode ser utilizada para se definir uma solução viável na eliminação de defeitos de têmpera.

Frente a uma peça cilíndrica, aplicada à perfuração de solos, com histórico de trincas ocorridas após o processo de têmpera em água, elaborou-se um modelo computacional capaz de simular a têmpera (Fig.1). Foram utilizados os softwares JMatPro®, na previsão do material, e o DEFORMTM, na previsão do processo de tratamento térmico.

As simulações permitiram entender a ocorrência das fraturas neste processo, levando em consideração uma análise conjunta do efeito das microestruturas obtidas e, como consequência, o surgimento de tensões trativas devido à formação superficial de martensita, microconstituinte frágil, e de bainita ao centro, microconstituinte relativamente mais tenaz.

Uma vez compreendido que as máximas tensões principais podem ser correlacionadas com a ocorrência de trincas em um material martensítico, proveniente da têmpera em água, testou-se virtualmente diferentes meios de resfriamento e até mesmo a combinação desses meios de resfriamento. A água e o óleo foram escolhidos para demonstrar esses testes.

Inicialmente, para a representação do modelo que apresentava fratura, simulou-se o processo de têmpera em água. Observou-se elevadas tensões máximas principais nos pontos P1 e P2, sendo essas correlacionadas com a ocorrência das trincas.

Assim, prosseguiu-se com novas simulações considerando-se o resfriamento em óleo, o qual reduziu significativamente a máxima tensão principal, chegando a torná-la compressiva, ou seja, eliminando a ocorrência de trincas. Entretanto, obteve-se uma quantidade de martensita abaixo da especificação, o que invalidou o uso do óleo como meio de têmpera.

Buscando-se reduzir as máximas tensões principais, e assim o risco de trincas, mas ao mesmo tempo garantir uma fração martensítica aceitável na superfície da peça, implementou-se um resfriamento combinado de meios de têmpera. A peça foi mergulhada primeiro em óleo e depois em água, conforme tempos previamente definidos.

Como pode ser visto na Fig. 2, o meio de resfriamento combinado reduziu em aproximadamente 60% a máxima tensão principal no ponto P1. Isso representa uma sensível tendência à eliminação da ocorrência de trincas. A Fig. 3 mostra que a quantidade de martensita se manteve relativamente alta para o meio de resfriamento combinado, atendendo às especificações de produto.

Outras alternativas, além da modificação do meio de têmpera, podem ser empregadas, dependendo de cada caso, especialmente em abordagens de peças complexas. Modificações nas geometrias, no material, nos parâmetros de forno, nos processos anteriores, nos tipos de dispositivos, nas formas de carregamentos e outros podem também vir a ser soluções. Todas essas alternativas devem sempre ser simuladas, visando um menor tempo de desenvolvimento e uma redução nos custos de tryout.

Nome da autora: Mariana Medeiros

Departamento Comercial da Sixpro Virtual&Practical Process, empresa especializada em simulação computacional.  Engenheira Metalurgista pela PUC-MG.

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O procedimento para se otimizar a regulagem dos queimadores não é nada complexo. Primeiramente é necessário definir o objetivo da regulagem: priorizar a economia de combustível, minimizar as emissões ou gerar uma atmosfera específica (neutra, redutora ou oxidante) exigida pelo processo térmico. Cabe afirmar que nem sempre é possível atender à condição desejada com uma simples regulagem, pois atingir o objetivo também depende do projeto do queimador e do seu estado de conservação.

Para a regulagem de queimadores é necessário dispor de analisadores de produtos da combustão, existindo uma ampla gama disponível no mercado. Os mais comuns são os analisadores portáteis de células eletroquímicas que indicam os teores em base seca de oxigênio (%), dióxido de carbono (%), monóxido de carbono (% ou ppm) e óxidos de nitrogênio (ppm).

“Muitos analisadores informam a eficiência de combustão, cujas sondas dispõem ainda de sensores de temperatura.”

Os analisadores vêm acompanhados de sondas para coleta e condicionamento das amostras quando estão sendo analisados produtos da combustão razoavelmente limpos e temperaturas não muito elevadas. Casos especiais, como produtos da combustão com temperaturas elevadas, geralmente acima de 800°C, e elevados teores de materiais particulados exigem sistemas especiais de condicionamento da amostra para não danificar o analisador. Muitos analisadores informam a eficiência de combustão, cujas sondas dispõem ainda de sensores de temperatura.

Muitas vezes, a maior dificuldade é o posicionamento da sonda no ponto adequado à obtenção de uma amostra significativa dos produtos da combustão. O ponto ideal para a tomada da amostra dos gases, nem sempre acessível, seria após o final da chama em zona de pressão positiva de forma a evitar sua diluição com a infiltração de ar do ambiente externo que não participou da combustão. Já o ponto da tomada de temperatura para o cálculo da eficiência seria no plano transversal ao fluxo

de produtos da combustão, a partir do qual os gases não mais trocariam calor com o processo térmico.
Assim seria possível obter o que poderia se definir com “eficiência de combustão”, ou seja, a parcela do calor fornecido pelo combustível que seria absorvido pelo equipamento térmico. Note-se que devido às perdas térmicas do equipamento, apenas parte desse calor seria incorporado pelo produto.

Existem ainda analisadores que indicam a presença de partículas de carbono não queimado, onde o mais comum é o “smoke tester” conhecido como “bomba de fumaça”. O deslocamento de determinado volume dos produtos da combustão por êmbolo através de papel de filtro deixa uma impressão circular, cuja concentração pode ser estimada por comparação da sua cor com uma escala padrão (índice Bacharach), desde branca, passando por matizes de cinza progressivos até atingir a cor negra na intensidade mais elevada. Este analisador de fumaça deve ser usado principalmente quando se trata de combustíveis líquidos e sólidos, complementando a análise dos produtos da combustão.
Também é possível a utilização de processos analíticos de laboratório, mais utilizados quando a finalidade é a emissão de laudos para os órgãos ambientais. Porém os analisadores

portáteis apresentam maior versatilidade para uma imediata regulagem de queimadores.

Em linhas gerais, para se obter uma boa regulagem de queimadores é necessário: reduzir ao máximo o excesso de ar de combustão, desde que se mantenha os teores de frações não queimadas (monóxido de carbono – CO, hidrocarbonetos – HC e fuligem – C) dentro dos limites aceitáveis. Este excesso de ar se refere ao ar excedente que ultrapassa a necessidade de ar teórico para a queima do combustível, conhecido como ar estequiométrico.

As economias que podem ser obtidas com a regulagem de queimadores tornam-se mais significativas na medida em que a temperatura dos produtos da combustão, no ponto “P” onde deixem de trocar calor com o processo, seja mais elevada. Processos de baixa temperatura como caldeiras de vapor saturado e aquecedores de água apresentam um potencial muito mais baixo do que fornos de fusão e de tratamento térmico que não tenham recuperação de calor.

A Tabela 1 mostra os valores teóricos que podem ser obtidos, considerando-se apenas a redução do excesso de ar de combustão, desde que as perdas com as emissões de CO, HC e C se mantenham nos limites aceitáveis para cada combustível.

Os valores indicados na Tabela 1 servem apenas como exercício de referência, pois na prática existem outros fatores que influenciam nos resultados como a tecnologia do queimador, fator de carga e manutenção do sistema de queima.

Mas a conclusão, sem sombra de dúvida, indica a necessidade de se manter um programa contínuo de monitoramento da regulagem de queimadores de forma a minimizar o consumo de combustíveis e suas emissões para o meio ambiente, além dos ganhos em competitividade, notadamente em processos de média e alta temperatura.

Nome do Autor: Fernando Cörner da Costa

Doutor em Energia pela USP, Mestre em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos pela Mauá, Eng. de Segurança pela UERJ e Eng. Mecânico pela PUC-RJ, consultor sênior da ULTRAGAZ.

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Jack Cahn – Deep Cryogenics International; Nova Scotia, Canadá
Processos criogênicos, aplicados a componentes metálicos empregados na indústria naval e de óleo e gás, proporcionam aumentos significativos de suas resistências ao atrito e à corrosão. Isto significa que é possível obter um aumento bastante considerável na vida útil dos materiais tratados, bem como uma redução dos custos para sua manutenção. Em outras palavras, proporcionará uma redução considerável dos custos de capital. Apesar do processo já ser utilizado desde a segunda guerra mundial, só recentemente o TCP teve sua tecnologia desenvolvida, como complemento a tratamentos térmicos previamente realizados.

Este artigo exporá os benefícios do TCP, por que esta tecnologia ficou à margem por tanto tempo e onde poderá ser utilizada pelas indústrias ligadas aos setores marítimo e de “óleo e gás”.

O Problema

Aumentar o limite de resistência e de escoamento de cabos e elementos de fixação, de aço-carbono, mas sem aumentar sua rigidez (dureza) é um desafio, para quem realiza tratamentos térmicos em peças e componentes destinados às indústrias naval, eólica e de “óleo e gás”. Parafusos, tubos ascensores e umbilicais submarinos, utilizados em “árvores de natal”, “BOPs”, plataformas offshore e amarras estão constantemente expostos à corrosão e ao atrito da água salgada.

Embora esses itens falhem com frequência, principalmente devido a apertos realizados com força superior à especificada pela engenharia durante a montagem e, também, a defeitos de fabricação dos componentes, a baixa resistência mecânica e fenômenos decorrentes da corrosão sob tensão (fragilização por hidrogênio) são, por muitas vezes, a causa raiz dos problemas [1].

A maneira mais utilizada para aumentar o limite de resistência de qualquer componente de aço-carbono é aumentar-se a dureza, por meio de um processo de austenitização, têmpera e revenido. Durezas mais altas são benéficas para peças de aço carbono que trabalhem a temperaturas mais altas do que a água do mar pois, nestas condições, quando ocorre a fratura, ela normalmente se desenvolve de uma maneira dúctil.

No mar, porém, onde as temperaturas são mais baixas, os aços apresentam baixa tenacidade e, portanto, sua ruptura ocorrerá no modo frágil. Logo, aumentar a dureza de um componente de aço, para aumentar sua vida útil em águas profundas, é contraproducente.

Substituir o aço por ligas mais exóticas ajuda, mas o preço mais alto e sua cadeia de suprimentos limitada, representam sérias barreiras econômicas. O aço-carbono é mais barato e amplamente disponível no mercado. Surge, porém um problema: – aço permite a difusão de hidrogênio ao longo dos contornos dos grãos, fragilizando-o e, portanto, não poderia atender aos requisitos de vida útil prolongada e de alta performance em ambientes submarinos. Mas existe uma solução.

A Solução – Tratamento Criogênico Profundo (TCP)

O tratamento criogênico profundo (TCP) na sigla em inglês (DCT – Deep Cryogenic Treatment), é um processo que pode aumentar, de 20 a 70%, a resistência à corrosão, ao desgaste, à fadiga e à fratura, para vários tipos de metais. Transformações metalográficas, que ocorrem após a manutenção do aço por tempos prolongados, à temperatura de -190°C, num ambiente constituído por gás nitrogênio (Fig. 1), contribuem para a obtenção de melhorias mecânicas significativas.

Considerando-se apenas os materiais ferrosos, o que ocorre é a transformação da austenita retida em martensita, e, ainda, uma precipitação irreversível de carbonetos primários e secundários minúsculos, (do tipo η), nos grãos originais. Deve-se ressaltar, porém que, até o momento, mesmo com o auxílio de técnicas metalográficas avançadas, como a microscopia eletrônica de varredura (SEM), a microscopia eletrônica de transmissão (TEM), a nano-caracterização e outras, as razões que poderiam justificar, plenamente, a obtenção das características obtidas pelos processos criogênicos profundos, ainda não são plenamente conhecidas.

• Ensaios destrutivos e não destrutivos, realizados conforme as normas ASTM demonstram que o TCP:
•  Aumenta de 10 a 20% os limites de resistência e de escoamento dos aços-carbono e dos aços para rolamentos (Fig. 2);
•  Reduz de 20 a 60% o efeito da corrosão em aços de alto carbono (Figs. 3 e 4);
•  Reduz em, pelo menos 30%, o efeito de desgaste nos aços de baixo e de alto carbono (Figs. 5 e 6).

As aplicações industriais do TCP estendem-se pelas indústrias de “óleo e gás”, naval, turbinas e por quase todos os componentes utilizados em veículos automotivos, veículos elétricos, energia eólica, energia das marés, etc. Ele representa o maior desafio já enfrentado por quaisquer componentes já fabricados, prolongando sua vida útil.

Como é Realizado o TCP

Colocam-se as peças dentro de um tanque, especialmente projetado. A seguir, elas são lentamente resfriadas, desde a temperatura ambiente até alcançarem -190˚C e lá permanecem, sob uma atmosfera seca, por 18 a 60 horas. São então lentamente deixadas aquecer, até alcançarem, novamente, a temperatura ambiente. Seguem-se, três etapas de desidrogenização (necessárias para eliminar qualquer perigo de ocorrência de fragilização por hidrogênio). Todo o processo leva de três a quatro dias, para ser finalizado.

O custo do processo, acrescenta cerca de 5% ao valor de um componente sem TCP, mas chega a dobrar a resistência ao desgaste e à corrosão das peças tratadas. Pode ser realizado a granel ou unitariamente, e pode ser utilizado para peças pesando até várias toneladas. Não é tóxico, não usa produtos químicos e não gera resíduos que prejudicariam o ambiente. É eficaz, tanto para as matérias-primas, quanto para peças fundidas, forjadas, ou mesmo totalmente usinadas. Atinge toda a secção transversal dos produtos tratados, diferentemente dos tratamentos superficiais ou dos revestimentos. Mantém a proteção contra desgaste, mesmo que os revestimentos superficiais tenham sido desgastados.

Geralmente, mas nem sempre, é realizado após o tratamento térmico original das peças e, contribui para a melhoria de componentes de aço, alumínio, cobre, titânio, ligas de aços refratários e compósitos com matriz metálica. Seu efeito é mais pronunciado nos aços com microestruturas homogêneas, de execução simples, eficaz, de baixo custo e ecológico. Atualmente está no TRL 3-5 e, é forte candidato para ser utilizado industrialmente, em larga escala.

Histórico do Processo e Equipamentos

O TCP evoluiu muito desde a Segunda Guerra Mundial. Naquela época, o nitrogênio líquido foi experimentalmente utilizado no processo de tratamento térmico de matrizes para o forjamento de peças para aeronaves, na tentativa, mesmo primitiva, de aumentar sua vida útil. Com frequência, porém, quando as matrizes sofriam choques térmicos, ocorriam trincas de fadiga.

Entre 1980 e 2000, avanços tecnológicos, que incluíram o controle digital do fluxo de N2 líquido para dentro dos tanques, o uso de gás nitrogênio seco, controladores PID e a instalação de fornos para desidrogenização das peças tratadas, a aplicação do processo TCP cresceu no mercado e, seus resultados justificaram sua utilização. Por outro lado, ainda não existem tanques de grande porte à disposição. Os maiores, comercialmente disponíveis, medem 3 x 3 x 6 ft (910x910x1820 mm). Esta, dentre outras razões, é a principal causa do mercado não se ter desenvolvido mais rapidamente.

Dificuldades Enfrentadas para a Aceitação do Processo pelo Mercado TCP

A aceitação generalizada do TCP, até hoje, enfrenta dificuldades, pelas seguintes razões:

•  Ainda não existem testes reconhecidamente aceitos, ou mesmo metodologias para a qualificação do processo;
• Ainda não existem padrões de engenharia para a validação do processo;
• Ainda não foram construídos tanques, suficientemente grandes, para a prática do TCP de peças de grandes dimensões, ou mesmo para o processamento de grandes volumes de peças menores. Além das cerca de 130 empresas (entre cativas e prestadoras de serviços) que já praticam o TCP no mundo, nenhuma outra oferece testes de validação ou certificados que documentem e autentiquem a realização do processo TCP realizado e os valores dos resultados comparativos das resistências mecânicas e à corrosão, obtidas pelo processo.

Enquanto os processos comuns de tratamentos térmicos operam em estrita conformidade com centenas de normas ASTM, NADCAP, AMS e MIL-STDs, nada disso existe para os processos TCP. Ao invés disso, os clientes precisarão confiar na palavra do prestador de serviços do TCP e no recibo de pagamento como prova de tratamento executado, o que soa como uma piada. Imagine o que aconteceria se os componentes de um avião, de um automóvel ou de uma usina de eletricidade não fossem fornecidos com um certificado de qualidade, completo e reconhecido.

O resultado de tudo isto é que, quase todos os usuários finais do TCP são consumidores ou produtores de peças de pequeno porte e pequena escala de produção; não são empresas fornecedoras para a indústria militar, ou outras que investem grandes somas em pesquisa e desenvolvimento ou na comercialização dos seus produtos. Recentemente, equipamentos maiores começaram a aparecer e, certamente, também, serão necessárias unidades locais para a geração de nitrogênio líquido. Também serão necessários aparelhos de ensaios, disponíveis nas imediações dos locais onde o processo é realizado.

Certificação

As agências de qualificação DNV-GL e Lloyd’s publicaram propostas para mapear a futura aplicação dessa tecnologia na comunidade de “óleo e gás”. Como a aplicação do TCP não altera as fontes de suprimento (fornecedores) das peças, nem o tipo de material utilizado, nem o método de fabricação, nem as tolerâncias dimensionais e, nem mesmo a utilização final do produto, a certificação poderá ser realizada, no mesmo tempo necessário, tradicionalmente conservador, gasto para as certificações dos setores de energia elétrica.

Um benefício importante do TCP é que ele pode ser adicionado aos processos de fabricação já existentes sem alterar, modificar ou eliminar qualquer uma das etapas anteriores.Uma requisição recente de patente, junto ao USPTO poderá, mais adiante, alterar os critérios de aprovação do processo. Será exigida a realização de testes destrutivos e não destrutivos complementares (regulamentados pela ASTM, com uso de traçadores ópticos de perfis, de alta resolução), feitos sobre corpos de prova que, necessariamente deverão acompanhar cada lote de TCP, para ensaios tribológicos e de corrosão.

Oportunidades do Mercado

Muitas peças e componentes utilizadas pela indústria naval, pelas usinas de energia elétrica, tubulações ascensoras e umbilicais submarinos pela indústria de óleo e gás, eixos e suportes de brocas para perfuração de poços, etc., são candidatas naturais para o processo TCP. Aplicado a peças e conjuntos sujeitos a forte desgaste abrasivo, como bits de perfuração, válvulas e buchas, rolamentos, bicos injetores e engrenagens são candidatos ainda melhores, porque permite que se substituam superligas e metais duros, por aço carbono de baixo custo.

A indústria de mineração também é um alvo interessante para o processo TCP. Sua aplicação poderá contribuir para uma redução significativa dos intervalos de tempo necessários para as manutenções dos dentes trituradores, e dos revestimentos internos dos moinhos, dos bicos das bombas e das tubulações de polpa – itens que geralmente falham devido à corrosão por atrito, fadiga de contato, fadiga mecânica e formação de pites (desgaste causado por atrito sob alta tensão).

Resumo

TCP permitirá que os especialistas em tratamentos térmicos e os usuários finais reduzam drasticamente o desgaste e os efeitos da corrosão em itens marítimos e industriais. A tecnologia chegou à maturidade com a introdução de padrões da engenharia, baseados em testes destrutivos e não destrutivos conhecidos, na utilização de tanques de grande porte e protocolos de certificação.
As empresas que chegarem primeiro ao mercado, adquirindo e instalando tanques maiores e, ainda fornecerem protocolos de testes e certificados de qualidade, levarão vantagem. Esta mudança radical de patamar, na área dos tratamentos térmicos dos metais, proporcionará reduções significativas dos tempos das paradas operacionais, menores custos de manutenção, otimização do uso de capital de capital e aumento líquido da lucratividade para os clientes. TCP é uma tecnologia que finalmente chegou, rompendo barreiras.

A revisão da tradução deste artigo foi gentilmente feita por Luiz Roberto Hirschheimer da Hirschheimer Serviços Ltda.

Referências

[1] “QC-Fit Evaluation of Connector and Bolt Failures – Summary of Findings,” BSEE Office of Offshore Regulatory PLEro-1g9r2airm.pss, Aug. 2014 T:\MISC\ADS\LE-192\LE-192ir.

Para mais informações: Contate Jack Cahn, presidente da, Deep 5266 Highway 329, Hubbards, Nova Scotia, Canada B0J 1T0 Telefone: (+1) 902-329-5466; e-mail: jack@deepcryogenics.com; web: www.deepcryogenics.com

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Stew Thompson – CAS Dataloggers Inc.; Chesterland, Ohio, EUA
Registradores de dados são dispositivos que coletam dados fazendo leituras físicas ou elétricas de sensores externos ou internos durante um período prolongado. Eles são uma maneira ideal de monitorar, registrar e alarmar temperatura e outros valores de medição, eliminando a necessidade do pessoal dedicar tempo às medições.

Respondemos a algumas perguntas úteis e oferecemos sete maneiras de economizar tempo e dinheiro usando a coleta automatizada de dados.

O que Faz um Registrador de Dados?

Registradores de dados são uma maneira ideal de registrar temperatura, umidade, corrente / tensão e muitos outros tipos de dados. Se você precisar registrar mais de um valor de medição ou analisar os dados detalhadamente, existem muitos modelos multicanais disponíveis para suas necessidades específicas.
Além disso, os registradores de dados inteligentes (mais sobre eles posteriormente) podem até realizar funções de comando, como dizer a um CLP para desligar em um determinado momento. Por exemplo, os registradores de dados dataTaker da Série 3 apresentam canais de entrada universais para conexão com praticamente qualquer tipo de sensor.

Por Que Usar um Registrador de Dados?

Registradores de dados são normalmente usados para monitorar a temperatura do forno / processo, particularmente no fim de semana ou fora do horário de trabalho.
No entanto, os registradores de dados também são usados para tarefas mais complexas, como registrar dados de máquinas para fins de diagnóstico ou para identificar áreas de economia de energia.
Outro motivo importante para usar um registrador de dados é atender a especificações como CQI-9, Nadcap e AMS 2750. Os registradores de dados documentam dados de temperatura do produto para uso em documentação eletrônica, provando aos inspetores e auditores que seu processo de tratamento térmico manteve a requerida tolerância de temperatura.

Tipos de Registrador de Dados

De um modo geral, os registradores de dados de monitoramento de temperatura industrial podem ser divididos em duas categorias.
• Registradores de dados de entrada única são projetados para medir um parâmetro específico, como temperatura. Esses registradores estão disponíveis com um a oito canais e são ideais para aplicações simples onde o custo é uma preocupação.
• Registradores de dados de entrada universal estão disponíveis com capacidade de canais às centenas. Combinados com sua capacidade de aceitar vários tipos de sensores, eles podem ser usados para registrar dados de vários pontos em um equipamento ou em um processo.

O Que Você Precisa Medir?

Agora pergunte-se: “Que tipo de dados eu preciso medir?” Mais comumente, a resposta é a temperatura.

Mas e se você precisar registrar a umidade, ou se você precisar registrar os níveis de temperatura e dióxido de carbono? Felizmente, há uma grande variedade de dispositivos no mercado com sensores internos ou externos para medir os dados de que você precisa.
Enquanto alguns modelos de data logger são projetados para registrar apenas um valor de medição, como temperatura, há modelos gravando dois, três ou mais tipos de dados. Por exemplo, registradores de dados estão disponíveis para os seguintes tipos de entradas de sinal: temperatura, umidade relativa, tensão / corrente, pressão, evento / estado, frequência, PH, pulso, serial e muito mais.

Como os Registradores de Dados Podem Economizar Custos?

1. Notificação remota / alarmes via e-mail ou mensagem de texto;
2. Capacidade de acionar ações de eventos externos (ou seja, PLC, SCADA);
3. Capacidade de medir a maioria dos tipos de sensores usando apenas um dispositivo;
4. A operação autônoma permite que ele faça logon sozinho;
5. Saídas de alarme locais para notificar os operadores ou para acionar outros equipamentos;
6. Calibre a produtividade do trabalhador e da máquina por turno, semana ou mês;
7. Reúna dados sobre seu processo industrial. Por exemplo, processos de tratamento térmico podem melhorar a qualidade do processo usando dados de temperatura para criar perfis de temperatura do forno.

Alarmes Remotos Podem Salvar Seus Produtos
Ao monitorar continuamente a temperatura do produto, os registradores de dados garantem que você receba um e-mail ou um alarme de texto no instante em que seu processo estiver fora das tolerâncias de temperatura designadas. Esse recurso sozinho pode pagar pelo registrador, ajudando a evitar uma perda desastrosa de produto ou um processo dispendioso.

Quão Técnico Eu Preciso Ser?

Boas notícias! A maioria dos registradores de dados é fácil de usar. Os registradores de dados geralmente usam software baseado no Windows para lidar com configuração e configuração. Basta conectar seu registrador de dados a um PC, seguir o assistente de configuração simples e escolher a taxa de gravação e a hora de início. Tudo isso normalmente leva apenas alguns cliques do mouse. Projetado para operação simples, muitos registradores de dados compactos exigem pouca ou nenhuma manutenção ou envolvimento do departamento de TI. Isso os torna ideais para uso em quase todos os setores e aplicações.

Recuperação Fácil de Dados
Normalmente, os registradores de dados salvam suas medições em um cartão de memória ou flash stick para facilitar a recuperação. Modelos mais avançados também podem transferir os dados automaticamente através de sua escolha de comunicações. Estes incluem mas não estão limitados a:
• USB
• Ethernet
• Modem celular
• FTP (protocolo de transferência de arquivos)
• Sem fio
• Bluetooth
• Servidores de armazenamento em nuvem

Registradores de Dados Inteligentes

Loggers inteligentes atualmente também incorporam a capacidade de executar cálculos sobre os valores medidos. Isto pode ser tão simples como calcular e registrar a diferença.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate CAS DataLoggers, 8437 Mayfield Rd. Unit 104, Chesterland, OH 44026, EUA; tel: +1 440-729-2570; e-mail: sales@dataloggerinc.com; web: www.dataloggerinc.com

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