Óleos aromáticos envelhecem rapidamente, tendo uma pequena resistência à oxidação. Apesar das boas propriedades de molhamento, raramente são utilizados como óleos de têmpera. Os óleos naftênicos apresentam moderada estabilidade ao envelhecimento e uma melhor relação de viscosidade/temperatura em relação aos óleos aromáticos. Por outro lado os óleos parafínicos exibem propriedades de resfriamento menos favoráveis, porém, são mais resistentes à oxidação e mostram boa relação viscosidade/temperatura. Assim esses óleos altamente refinados formam a base necessária para muitas formulações de óleos de têmpera modernos.

Os óleos de têmpera são, geralmente, classificados por sua velocidade de resfriamento, viscosidade e temperatura de uso. Os três principais tipos de óleos de tempera são:

· Óleos convencionais (não acelerados) ou óleos frios;
· Óleos acelerados;
· Óleos de martêmpera ou quentes.

Os óleos de têmpera convencionais contém aditivos para reduzir a oxidação térmica sem nenhuma função de aumentar a taxa de resfriamento.

Os óleos de tempera acelerados geralmente contém mais de um aditivo, inibidores de oxidação e aditivos para aumentar a molhabilidade peça/óleo. Podem ser adicionados na fase vapor, convecção ou ambas com o objetivo de tornar o óleo mais rápido. Na fase vapor o aditivo reduz o tempo de duração da mesma aumentando a severidade de têmpera.

Nos últimos anos, porém, foram desenvolvidos óleos chamados de alto rendimento com qualidades superior aos óleos acelerados, contendo outros aditivos, tais como: inibidores de oxidação, detergentes, inibidores de borra, antiespumantes, dispersantes e aditivo acelerador na fase vapor. Evita-se adicionar aditivo acelerador na fase convecção em virtude de favorecer o empenamento e trincas.

Na prática quando são utilizados óleos convencionais (lentos) ou rápidos, o banho é aquecido entre 50 a 90°C, com o objetivo de diminuir a viscosidade, facilitar a agitação e reduzir as perdas por arraste. No caso dos óleos rápidos, exceder a 90°C, o mesmo tende a perder lentamente o aditivo acelerador.

Os óleos de martêmpera, ou óleos quentes, são usados em temperaturas entre 120 e 230°C. O tratamento de martêmpera é usado para diminuir os gradientes térmicos entre a superfície e o núcleo das peças. Esses gradientes criam tensões internas que por sua vez são fontes geradoras de distorções e trincas.

Geralmente são formulados a partir de óleos minerais refinados de base parafínica otimizando a oxidação e estabilidade térmica.

As propriedades mais importantes deste óleo são o alto ponto de fulgor, a baixa volatilidade, boa resistência à oxidação e boa estabilidade térmica. A perda por arraste desse tipo de óleo é drasticamente diminuída quando o mesmo é formulado com antioxidantes eficientes. Aditivos aceleradores não são indicados para esse tipo de óleo uma vez que contém, uma pequena fase vapor dificultando o efeito do aditivo e na fase de convecção acelera a mesma de modo a contrariar os princípios da martêmpera que é aproximar as curvas de resfriamento superfície e núcleo da peça.

Levando-se em consideração o envelhecimento do banho de óleo, incluem a decomposição térmica de hidrocarbonetos pesados em compostos mais voláteis ou gasosos e a oxidação de alguns compostos. Os produtos de oxidação sofrem uma polimerização que resulta num aumento considerável da viscosidade do óleo. Os hidrocarbonetos oxidados são instáveis e acabam por conduzir a formação de borra que se depositam nas paredes dos tanques de têmpera e dos tubos, entupindo os trocadores de calor e filtros. Nestas condições, é provável que o processo de tempera não se processe de forma uniforme.

Medindo a viscosidade, acidez e o ponto de fulgor de um óleo que já está em uso há algum tempo, o grau do seu envelhecimento pode ser determinado. É bem conhecido que um aumento da viscosidade, acidez ponto de fulgor indicam um aumento da oxidação do óleo, uma diminuição da viscosidade e uma diminuição do ponto de fulgor indica decomposição química (degradação), e um aumento da viscosidade que ocorre em conjunto com uma diminuição do ponto de fulgor, indica que o óleo foi submetido tanto a oxidação como a decomposição química.

A resistência à oxidação de um óleo pode ser tratada como um critério convencional para avaliar a sua vida útil, mas este parâmetro é de particular importância quando se analisam óleos a alta temperatura.

Além das propriedades discutidas o teor de água é muito importante, não deve exceder a 0,05%. A presença de água no óleo de têmpera aumenta gradativamente o potencial de incêndio ou mesmo o risco de explosão . Mesmo uma pequena quantidade (abaixo de 0,1%) pode produzir efeitos indesejável tais como: ponto mole, empenamento excessivo e trincas.

Uma situação muito perigosa ocorre quando um óleo contaminado com água é utilizado em equipamento fechado onde o espaço acima do óleo é preenchido com uma atmosfera protetora. Neste caso, o oxigênio contido na atmosfera é isolado e a espuma gás-óleo pode facilmente entrar na câmara de aquecimento podendo resultar numa explosão. Um fator adicional que cria uma situação difícil de controlar é quando o óleo não pode ser observado e o operador não consegue notar os primeiros sintomas da formação de espuma.

Os sintomas típicos que indicam a presença de água num óleo são:
· A pulverização e o som característico (som de fritura);
· Espuma excessiva, especialmente quando a carga esta sendo resfriada;
· O fogo não se extingue mesmo depois da carga ter sido completamente submersa;
· O óleo torna-se turvo com aspecto leitoso.

Se tais sintomas ocorrerem, a operação deve ser interrompida e o óleo deve ser analisado quanto à contaminação da água.

A inflamabilidade dos óleos de têmpera é a sua principal desvantagem. Em regra geral, não é o óleo em si que se incendeia, mas, os seus vapores que juntamente com o oxigênio formam uma mistura inflamável. As principais causas da ignição dos vapores de óleo e do ar são:
· Sobreaquecimento do óleo quando a relação entre volume de óleo e Kg da carga é muito baixa;
· Sobreaquecimento do óleo nas laterais da carga quando o óleo esta mal agitado ou sua viscosidade é muito elevada ;
· As partes da peça não estão completamente submersas;
· A carga esta sendo imersa muito lentamente;
· A contaminação da agua excede o valor permitido;
· A carga é retirada do óleo por um tempo muito curto após a submersão.

A relação entre volume de óleo e quantidade em kg de carga deve ser de cerca de 10:1. Quando a agitação do óleo é constante e tipo turbulência (forte) à relação pode ser reduzida para 7:1.

Referência Bibliográfica:
Quenching Theory and Technology
Second Edition
Boidas Liscic
Hans M. Tensi
Lauralice C. F. Canale
George E. Totten

Autor: Ovidio Crnkovic (Com Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pela UFRJ (1991), foi Prof.Doutor e Metalurgia na USP e atualmente é Consultor Técnico em Tratamento Térmico na Energis8 Brasil.)

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Existem outras classificações tais como: lento, rápido e super-rápido.
Os óleos convencionais possuem uma fase vapor longa, durante a qual a velocidade de resfriamento é muito baixa, aumentando durante a fase de bolhas seguida novamente por um resfriamento bastante lento na fase de convecção.

Os óleos acelerados são formulados contendo um ou mais aditivos para aumentar a sua taxa de resfriamento. A função do aditivo da fase vapor é aumentar a habilidade do óleo no melhoramento da superfície do metal. Com isso a fase nucleação de bolhas ocorrerá em temperaturas altas dificultando a transformação da austenita em perlita fina.

A aditivação na fase convecção aumenta a velocidade do óleo atingindo a temperatura Ms mais rápido do que no caso anterior, aumentando um pouco a fase vapor, sendo que nesse caso, a nucleação de bolhas ocorrerá em temperatura mais baixa.

A utilização de aditivos combinados também é uma prática de alguns fabricantes. Um aditivo na fase vapor e outro aditivo na fase convecção. Nesse caso teremos um óleo com uma fase vapor pequena e uma fase convecção rápida.

Quando no tratamento convencional, distorções, empenamentos e trincas estão sendo difíceis de serem minimizadas pode-se fazer o mesmo em sais fundidos ou óleo de alto ponto de fulgor.

Esse tratamento é chamado de martêmpera sendo realizado em um banho mantido a alta temperatura, um pouco acima ou abaixo do Ms do aço com o objetivo de aproximar as temperaturas da superfície e núcleo e em seguida resfriar ao ar. Desse modo a diminuição dos gradientes térmicos na fase de convecção evitam distorções e trincas.

Os óleos minerais por serem muito viscosos apresentam uma fase vapor pequena a qual não se altera com a adição de aditivo de acelerador na mesma. Portanto, o mesmo só pode ser adicionado na fase de convecção aumentando a velocidade e resfriamento juntamente na região que se deseja aproximar as temperaturas superfície/núcleo da peça. Dependendo da geometria da mesma, o objetivo de minimizar empenamento e distorções não é alcançado.

Uma outra consideração que deve ser levada em conta é que a severidade do sal fundido é levemente superior ao do óleo de martêmpera na fase convecção podendo ocorrer empenamento e distorções maiores do que no óleo. Dentre os métodos já desenvolvidos, a análise de curva de resfriamento tem sido aceita como o método mais vantajoso de se descrever o complexo mecanismo de resfriamento.

É muito importante que o responsável pelo tratamento térmico consiga com seu fornecedor todas as informações técnicas a respeito do tipo de óleo adquirido, se contém aditivos que modificam a taxa de resfriamento (fase vapor, convecção ou ambas), faixa ideal de trabalho, como também as características físicas-química.

Autor: Ovidio Crnkovic
Com Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pela UFRJ (1991), foi Prof. Doutor de Metalurgia na USP e atualmente é Consultor Técnico em Tratamento Térmico na Energis8 Brasil.

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O Flare mede 12 metros de altura, tem diâmetro de ponteira de 14 polegadas e conta com 02 queimadores piloto que podem ser ignitados por alta energia (HEI – high energy ignition) e por gerador de frente de chama (FFG – front flame generator). Os pilotos são monitorados por sistema Flame Rod (detecção por ionização) e termopar mantendo a chama acesa mesmo em condições de chuvas e vendavais, onde simulamos ao vivo essas condições. A queima estequiométrica é garantida através do sistema de assistência a ar, garantindo a perfeita mistura de gás e ar com sistema smokeless (sem fumaça).

O Queimador ASVOTEC de grande porte modelo RS-630 (capacidade 6,3 milhões Kcal/h) é dedicado à queima de gases e óleos pesados, comumente para aplicações em geradores de gases quentes, fornalhas, fornos petroquímicos, fornos de aquecimento, aquecedores, entre outros. Este tipo de queimador é tipicamente utilizado em geradores de gases quentes para secagem de produtos como: fertilizantes, pós, grãos, entre outros.

A inauguração

O evento contou com a presença de empresas dos segmentos de óleo e gás, químico, petroquímico, imprensa, autoridades locais, consultores, bem como cientistas e acadêmicos de renomadas instituições.

Com um público de 40 pessoas, a ASVOTEC promoveu palestras técnicas sobre sistemas de combustão, além de apresentar as demais linhas de produtos da empresa, válvulas especiais, acoplamentos de tubulações, abraçadeiras de reparo e equipamentos sob encomenda.

A programação ainda incluiu visita à fábrica, onde o time comercial e técnico explanou a todos os presentes, os principais setores de toda cadeia produtiva, desde recebimento até a expedição dos equipamentos de todas as unidades de negócios, sendo: caldeiraria que compreende equipamentos sob encomenda (vasos de pressão, trocadores de calor, reatores de processo, colunas de destilação, condensadores, etc.), válvulas de grande porte (borboleta, gaveta, veneziana, dupla alavanca, ocular, etc.), combustão (flares ou tochas, fornos, incineradores, recuperadores de calor, queimadores, etc.) e acoplamentos especiais (para união e reparo de tubulações).

Por fim, os participantes tiveram a oportunidade de acessar a sala de controle do Flare, equipado com CLP que realiza todo o supervisório do sistema, bem como de participaram de um encontro de negócios ao longo do dia.

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