Riscos de incêndio com óleo de têmpera em processos térmicos

Riscos de incêndio com óleo de têmpera em processos térmicos

Tive e tenho a oportunidade de visitar várias instalações de tratamentos térmicos tanto no Brasil como em outros países e há que se dizer que é e deve sempre ser uma preocupação constante o que e como aplicar em termos de dispositivos de combate a incêndios e o entendimento dos riscos. Nesta edição vou me concentrar nos riscos; trabalho para que na próxima edição possamos trazer exemplos e discussão sobre os sistemas de combate. Importante: as liberações de operação de plantas de tratamentos térmicos seguem regulamentação específica que é aplicada e devidamente fiscalizada pelas instituições e órgãos competentes.

Como já coloquei anteriormente, as informações aqui apresentadas não têm a pretensão ou objetivo de serem ou sobrepostas ou aplicadas sem o necessário e devido seguimento/cumprimento no que tange à legislação e práticas consolidadas. Sem sombra de dúvida devem ser seguidas a legislação e orientações oficiais em todas as solicitações aplicadas ao setor. Lembrando ainda que o trabalho de prevenção deve sempre ser o mote e a prioridade quando falamos de segurança.

O objetivo efetivo aqui é de relembrar àqueles que já vivem o dia a dia e de mostrar um pouco quais os riscos presentes em uma instalação típica para profissionais que iniciam se no setor. Antes de comentar alguns dos riscos presentes peço que imaginem uma situação hipotética de maneira a mostrar que a comunicação e informações claras a todos são de extrema importância. Situação: Uma planta de tratamento térmico onde se levam processos de têmpera em óleo utiliza trocador de placas onde o meio de resfriamento é água (lembremo-nos da última edição quando falamos sobre a questão água-óleo e suas peculiaridades). O tipo de trocador em si não é questão no momento e sim uma série de fatos que podem levar a um incêndio. Sequência de eventos / cenário:

– Durante uma manutenção do trocador de calor foram trocadas as vedações que evitam o contato água-óleo;
– A necessidade de retorno para a operação é patente e forte;
– O responsável pela parte ambiental em sua checagem viu há algum tempo que a pressão de óleo no trocador é superior à da água. Visando evitar uma contaminação de óleo na água por eventual problema, inverte a situação sem consultar o responsável pelo processo, afinal o óleo poderia prejudicar todo o sistema de tratamento de água;
– Enquanto isso, a pressão é forte… Faltava o teste no trocador que visa à constatação de que a vedação não seria deslocada. Por experiência prévia sabe-se que nunca houve qualquer tipo de problema, o trocador está pronto… Sendo assim da mesma maneira, independente de qualquer consulta o mesmo é instalado. Inicia-se então a operação;
– Também um evento que nunca acontece é de haver uma falha no fluxo contínuo no circuito de água industrial, este sistema sempre funcionou bem e era checado periodicamente, mas como é típico também aqui como no teste do trocador sem ninguém perceber, havia o domínio da “lei de Murphy”;
– Em operação normal, já descendo cargas continuamente, em temperatura elevada, por exemplo, 860°C em óleo de têmpera com temperatura de 90°C a solicitação no trocador é plena e, e, e “Murphy” novamente. O fluxo de água é interrompido momentaneamente, mas o suficiente para formar vapor de água no trocador que desloca a vedação, que permite que a água (agora com pressão maior do que a do óleo) entre em quantidade suficiente para prover o que já se passa em nossas cabeças, ou seja, início da combustão, um aumento de volume, aquela “espuma” a qual me referi em minha última coluna e incêndio. Situação hipotética, mas que infelizmente pode ocorrer se a comunicação não ocorre e estamos tão absortos no dia a dia em que seja prejudicada a prevenção.

Riscos de Incêndio em Tanques Abertos

Vamos iniciar com este tipo de tanque mostrando algumas das características e riscos pertinentes. A Fig. 1 mostra uma instalação com tanque deste tipo. Os riscos presentes iniciam com, por exemplo, o superaquecimento local quando da submersão de um componente que leva a uma temperatura local superior a de “flash point”; um problema na recirculação do óleo por impedimento físico ou quebra de uma bomba de recirculação; falha do sistema de controle de temperatura e nível inadequado do óleo são os riscos mais frequentes. Há casos em que os tanques abertos são utilizados em fornos tipo contínuo sendo um exemplo típico os fornos de esteira ou de esteira fundida para têmpera e revenimento de elementos de fixação ou ainda tratamento de peças forjadas (Fig. 2).

Enquanto a câmara do forno estiver preenchida com a atmosfera de proteção não haverá quantidade de oxigênio suficiente para iniciar a combustão dos vapores de óleo, no entanto se esta atmosfera do forno for substituída por exemplo pela atmosfera ambiente e ainda mantido a temperaturas superiores a 750°C, a probabilidade de uma ocorrência de incêndio ou expansões é muito elevada; isto pode ocorrer por exemplo durante um período sem produção (por exemplo, fim de semana). É fato que existem por parte dos fabricantes dispositivos para prevenção deste tipo de falha como vimos anteriormente, mas há que lembrarmos que infelizmente pode haver no mercado uma parcela de equipamentos que não leva em conta este(s) eventual(ais) risco(s).

Outro risco a ser evitado é quando há a necessidade de retirar óleo parcial ou integralmente do tanque, por exemplo, para uma manutenção, a câmara do forno deve ter sua temperatura rebaixada e que esteja sem a atmosfera de proteção ou de trabalho. Por óbvia razão, a monitoração do nível de óleo do tanque é mandatória. A extinção de incêndio em tanques abertos pode ser feita por sistemas fixos de CO2, são os mais adequados, pois a área vizinha ao tanque via de regra vai estar com elevadas temperaturas e fumaça o que restringe o combate manual. Há ainda a possibilidade de utilização de espuma ou de pó químico, mas neste caso a contaminação do óleo normalmente impede sua reutilização.

Riscos de Incêndio em Tanques Fechados

Os aqui denominados tanques fechados são, por exemplo, os que são utilizados em fornos tipo câmara ou contínuos empurradores (tipo “pusher”), o quais são amplamente utilizados para cementação, têmpera e revenimento. Na coluna que escrevi anteriormente, apontei e descrevi um pouco sobre a atmosfera e seus sistemas de segurança. Aqui entro um pouco mais no tema de riscos presentes para o óleo de têmpera e puxo a lembrança da conjunção de fatores da situação hipotética apresentada no início desta coluna. Os incêndios neste tipo de tanque podem advir de:

– Água presente no óleo;
– Nível de óleo inadequado (baixo ou elevado);
– Superaquecimento do óleo devido a falhas do sistema de controle de temperatura ou de arrefecimento;
– Cargas de peças críticas que apresentem ampla área ou cavidades (por exemplo, luvas, tubos e pequenas peças).

Efetivamente a causa de incêndios em óleo é a presença de água. Quando temos água no óleo de têmpera uma espécie de espuma de óleo é formada durante a têmpera propriamente dita, esta “espuma” expande preenchendo espaços tais como flaps de compensação de pressão e pega fogo; ainda se esta espuma chega à câmara quente há uma vaporização que leva à uma explosão. Sistemas de resfriamento de óleo externos são utilizados para minimizar o risco de presença de água no óleo e lembrando como na situação hipotética apresentada que a pressão do óleo nestes sistemas (trocador de calor água/óleo) deve obrigatoriamente ser superior à da água. Uma saída ainda para minimização deste risco é a utilização de trocadores de calor ar-óleo ou por exemplo sistemas de dupla câmara (exemplo casco-tubo). Em muito casos temos também o resfriamento de paredes do forno e a indicação neste caso é de utilizar o óleo de têmpera para esta finalidade ao invés de água. Como uma visão geral de minimização de riscos, indica-se que em qualquer ponto onde possamos substituir a água nos fornos, que assim o seja feito. Um exemplo deste tipo de troca é a utilização de recirculadores de atmosfera autônomos sem o resfriamento por água. Algumas medidas a mais para minimização dos riscos de Incêndio:

– Checar e controlar periodicamente e sempre quando de retorno de operação após uma manutenção ou paradas longas o teor de água no óleo. Existem ainda no mercado sistemas de monitoramento contínuo do teor de água no óleo muito interessantes;
– A utilização de sistemas de filtragem e separação de água contínua é uma opção também indicada;
– Utilizar no sistema de controle de temperatura do óleo, uma redundância;
– Monitorar o nível de óleo constantemente através de sensores mínimo e máximo. Aqui é indicada ainda a interação com os sistemas de segurança do forno, chegando se necessária a uma purga completa do forno com nitrogênio.

Sempre e ainda mantendo em nosso check list de trabalho que não é possível retirar os riscos na totalidade em qualquer atividade, mas a busca e atualização para minimização destes são constantes e necessárias. Para fechar esta coluna, gostaria de indicar que a maior incidência ou maior criticidade em potenciais acidentes do tema óleo de têmpera, ocorrem quando há o preenchimento de tanques com óleo novo ou em seu reaquecimento e também e principalmente em casos em que temos fornos com tanque incorporado a análise do teor de água deve ser feita periodicamente e obrigatoriamente a cada vez de retorno de operação. Sinceramente espero ter contribuído para nossa conscientização e ação contínua. Peço ainda contribuição de todos os colegas e amigos em termos de sugestões críticas para o aprimoramento e temas desejados para esta coluna.

Referências

1. Safety Recommendations for the Operation of Industrial Furnaces with Protective-Gas Atmospheres. Aichelin Industrial Furnaces – W 33 A GB – Austria, 2000;
2. ASM International. Metals Handbook Vol.4 Heat Treatment. Furnace Safety in Heat Treating Furnaces, 1991;
3. Gomes, A.C. Controle de Atmosfera em Fornos de Tratamento Termoquímico, 2000;
4. Sicherheitstechnische Grundlagen für  Aufkohlungsöfen mit Ölbädern. Aichelin After Sales Service, Germany 2012;
5. www.chemetron.com/utcfs/ws-5230/Assets/Bltn0505.PDF;
6. Conveyor Belt Furnace Plant – www.aichelin.at/SITES/Englisch/produkte/produkte_details/AI15CBFP.pdf.

 

Antonio Carlos Gomes
Antonio Carlos Gomes
Engenheiro Metalurgista pela FEI; MBA Gestão Empresarial; Mestrando em Engenharia Química pelo IPT. Administrador da unidade da Aichelin Group GmbH na América do Sul - A Sistemas de Tratamentos Térmicos Ltda. Membro da comissão organizadora do TTT

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