Sistemas modulares refratários têm sido amplamente utilizados nas últimas décadas. Durante todo esse tempo, o design de módulos avançou em um esforço para combater problemas como falhas de contração, penetração da água e falhas de fixação do sistema
Em muitos casos, o uso de módulos de fibra cerâmica é mais eficiente do que utilizar sistemas refratários rígidos, pois eles permitem que o calor dissipe mais rapidamente e facilita uma instalação rápida e segura. O resultado global é uma alternativa mais eficiente e de melhor custo.
A construção do módulo foi projetada para criar um ambiente de nenhuma lacunas após a instalação. Sistemas de módulos de fibra cerâmica fornecem uma solução eficiente em termos de energia que podem ajudar a aliviar a necessidade de start-up controlado após a instalação. Enquanto sistemas de módulos podem ser customizados, eles também são utilizados como itens de commodity, instalados como um aplicação “one-size-fits-all”. Quando instalações são realizadas como estratégia cega ou “one-size-fits-all”, elas resultam, muitas vezes, em pontos quentes e falha do isolamento, anexos ou ambos. Serão abordadas neste artigo as diferenças entre módulos customizados e padrão.
Aplicações
Módulos dobrados de fibra cerâmica são utilizados em diversas aplicações de fornos e de aquecimento. Os usos mais comuns são para fornos de recozimento e de têmpera, câmaras de combustão, incineradores, fornos de queima, reformadores de hidrocarbonetos, estufas, fornos crematórios, dutos, chaminés e muito mais. Um dos principais benefícios da fibra de cerâmica é a redução do tempo necessário para aumentar e reduzir o ciclo de temperaturas do forno.
Fatores Importantes
Selecione fabricantes que têm a capacidade de produzir módulos personalizados, enquanto outros oferecem opções limitadas de dimensionamento. A compreensão de fatores críticos pelo usuário final depende do sucesso do projeto. Os fatores que requerem atenção são a orientação da dobra, comprimento, largura e espessura. A densidade e espessura do módulo devem ser consideradas para satisfazer os requisitos do forno. Uma análise de fluxo de calor pode determinar a espessura do módulo, a densidade e o revestimento químico mais eficiente (Fig. 1).
Depois de retirar as bandas, a compressão do módulo é liberada. Este processo preenche os espaços vazios ao longo do percurso das dobras e destina-se a compensar a retração. Corte as bordas perpendiculares às dobras de retração sem o benefício da força de compressão. Instalação de faixas comprimidas de revestimento entre os lados de arestas de corte e suas linhas adjacentes ajuda a compensar esta ocorrência (Fig. 2).
Um segmento de aço inoxidável ou um feixe age como uma espinha dorsal que os pinos dobram até o próximo. A forma deste segmento é determinada pelo tipo de fixação a ser utilizado. Fabricantes de módulos utilizam fios trefilados ou forquilhas de placas dobradas, bem como chaves de canal ou variações semelhantes para separar a haste, segurando as dobras no local.
Instalação e Fixação
Uma prática de instalação para os módulos de refratários é o uso de uma pistola elétrica, que passa uma corrente elevada através de um parafuso prisioneiro com uma ponta de solda metálica e ferrolho na base. A corrente é aplicada ao parafuso prisioneiro e aplica um atraso (delay) entre o aquecimento da solda e a rotação/compressão do parafuso prisioneiro. O processo quebra o ferrolho e gira a porca dentro do parafuso (Fig. 3).
Enquanto este processo é conveniente, um ensaio de tração é necessário para cada módulo, a fim de determinar se a solda foi efetuada de forma plena, suficiente para fixar o módulo no lugar.
Outro método de fixação permite a pré-soldagem de um parafuso prisioneiro através de uma máquina injetora de parafuso prisioneiro ou SMAW (soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido). É possível um exame visual e mecânico de cada solda antes dos módulos serem conectados ao parafuso. São necessários desenhos para este tipo de instalação e exibições de locais de cada pino no forno, a fim de garantir que os módulos se encaixem corretamente no projeto.
Técnicas de instalação de âncoras H e U são também amplamente utilizadas. Neste caso, os módulos são “dobrados” e não têm nenhum sistema de suporte de aço interno. As dobras são empaladas em âncoras tipo H ou U em cada junta (Fig. 4). Esta instalação precisa ser executada com cuidado para assegurar que não ocorram diferenças de contração em zonas de fixação de ancoragem, devido às âncoras serem encaixadas nas articulações do módulo. É necessário evitar a exposição ao calor do forno para ocorrência de contração.
Uma disposição de forquilha em uma circunstância de solda cega cria um limite superior para a quantidade de fibra cerâmica que pode ser suportada, normalmente 1 metro quadrado por forquilha. Em caso de desenvolvimento de ponto quente ao inspecionar o forno, os operadores de fornos e o pessoal de manutenção, muitas vezes, descobrem que as únicas coisas ainda anexadas ao forro do forno são o parafuso de solda e a forquilha.
O que permanecer deve ser removido do forro e recolocado com novo módulo.
Sistemas projetados servem melhor para prevenção de pontos quentes. A espinha dorsal do Canal-e-Viga é uma alternativa que permite uma cobertura de fibra mais ampla por âncora e uma estrutura mais rígida para a face fria do módulo (Fig. 5 – intro). Esta abordagem permite a otimização da organização do módulo, necessária para fornos especiais. O espaçamento de vigas, a localização da âncora, a dimensão e a espessura do canal podem ser variados para personalizações. Cantos verticais podem ser revestidos com fibra através de um entalhe de curva de aço de 90 graus e fibra chamada “bullnose.” Isso elimina pontos quentes em transições entre tetos e paredes. Um bom sistema de engenharia de vigas, suportadas por canal com módulos de diferentes dimensões, fornece uma ótima mistura dos locais de ancoragem e considerações de contração. Esta abordagem de engenharia de revestimento é projeto para atingir os resultados desejados.
O módulo Z-Flex ™ é amplamente utilizado em fornos de geometrias complexas, tais como formas e dutos tubulares ou transições de compostos (Fig. 6). Com este tipo de módulo em cadeia, uma cinta de aço inoxidável de face fria é utilizada para conectar os módulos individuais um ao outro. Geralmente, este módulo toma uma fração do tempo necessário para fixar módulos individuais às superfícies. A instalação do Z-Flex™ em aplicações circulares não requer praticamente nenhum layout. Âncoras do tipo L e T fixam os painéis ao revestimento do forno. O uso de cintas e âncoras resulta em um fator de segurança inigualável pelos métodos tradicionais de fixação.
Conclusão
Não há meios de cobertura “one-size-fits-all” para fornos de cerâmica com módulos cerâmicos dobrados. Uma abordagem de projeto para fixação, revestimento químico, densidade da dobra, geometria e retração é um fator crítico para o revestimento de fornos. A maioria dos fabricantes de módulos deve possuir a capacidade de fornecer módulos de engenharia personalizada para maximizar o desempenho, longevidade e a gestão de custos.
Para mais informações: Monty Phillips, Gerente da Divisão Z-Blok, EUA; +1 469-499-0905; m.phiIlips@distributioninternational.com; www.distributioninternational.com.
