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+55 (31) 2565-2005
comercial@casadasvalvulasmg.com.br
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A corrosão no processamento mineral pode reduzir a vida útil de válvulas, conexões e tubulações, aumentar a necessidade de manutenção e, em situações mais críticas, comprometer a disponibilidade de uma linha inteira. O problema se torna ainda mais complexo quando o ataque químico ocorre simultaneamente à abrasão provocada pelas partículas minerais.
Por isso, escolher materiais para uma aplicação de mineração exige muito mais do que decidir entre aço carbono e aço inoxidável.
O fluido pode apresentar sólidos em suspensão, alterações de pH, cloretos, reagentes químicos, temperaturas elevadas e diferentes concentrações ao longo do processo. Além disso, a velocidade da polpa e a geometria dos componentes podem potencializar mecanismos de desgaste.
Na prática, uma mesma planta pode exigir diferentes materiais para válvulas aparentemente semelhantes.
Uma válvula instalada em uma linha de água industrial enfrenta condições completamente diferentes de outra utilizada em uma etapa de lixiviação ou no transporte de uma polpa abrasiva.
Portanto, selecionar o material adequado começa pela compreensão do processo, e não pelo catálogo do equipamento.
Corrosão é a deterioração de um material decorrente de sua interação com o ambiente. No caso dos metais, essa interação pode provocar perda de material e alterações em suas propriedades ao longo do tempo. A NASA define corrosão justamente como a degradação de um metal causada por uma reação com o ambiente.
Embora seja um fenômeno conhecido, seu impacto econômico está longe de ser pequeno. A AMPP, organização internacional especializada em proteção de materiais, aponta que o custo global anual da corrosão supera US$ 2,5 trilhões. A entidade também estima que práticas conhecidas de controle poderiam reduzir entre 15% e 35% dessas perdas.
Esses valores envolvem diversos segmentos e tipos de infraestrutura, não apenas a mineração. Contudo, ajudam a dimensionar a importância de tratar corrosão como uma questão econômica e operacional, e não somente como um problema de materiais.
Em uma planta de beneficiamento, falhas causadas pela corrosão no processamento mineral podem resultar em:
Além disso, a corrosão nem sempre é visualmente uniforme. Em determinados materiais e ambientes, o ataque pode se concentrar em regiões específicas, criando pontos de deterioração muito mais severos.
Essa distinção é fundamental no processamento mineral.
Corrosão envolve a interação química ou eletroquímica entre o material e o ambiente.
Abrasão e erosão, por outro lado, estão associadas ao desgaste mecânico causado pelo contato e pelo impacto de partículas ou pelo próprio escoamento.
Em uma linha de polpa mineral, os dois mecanismos podem acontecer simultaneamente. A ASM International destaca que slurries frequentemente apresentam um componente corrosivo e que a remoção de filmes protetores pelo desgaste pode influenciar o processo de corrosão.
É exatamente aí que surge um dos maiores desafios. Imagine uma superfície metálica capaz de formar uma camada protetora contra o meio químico. As partículas minerais passam continuamente por essa região e removem parte dessa película. O metal fica novamente exposto e o processo corrosivo recomeça.
Esse mecanismo pode produzir um desgaste mais intenso do que simplesmente somar corrosão e abrasão isoladamente.
A velocidade do fluido também interfere nesse processo. Quanto maior a velocidade, maior pode ser a energia com que partículas atingem superfícies internas. Regiões próximas a mudanças de direção, restrições, sedes e elementos de fechamento merecem atenção especial.
Por isso, uma válvula pode apresentar desgaste localizado mesmo quando a tubulação adjacente ainda aparenta boas condições.
Não existe um único indicador capaz de determinar se determinado material terá bom desempenho. A seleção precisa considerar diversos fatores simultaneamente.
É necessário saber exatamente o que circula pela linha. Informações como presença de ácidos, bases, sais, cloretos, reagentes, agentes oxidantes e outros compostos podem alterar completamente a seleção.
Dizer apenas “água de processo”, por exemplo, pode ser insuficiente. A composição da água pode mudar significativamente entre duas instalações.
O pH ajuda a caracterizar o meio químico, mas não deve ser analisado isoladamente. Dois fluidos com o mesmo pH podem causar efeitos diferentes dependendo da composição, temperatura, concentração e presença de contaminantes. Portanto, utilizar apenas o pH para selecionar o material é uma simplificação perigosa.
A temperatura pode acelerar reações e modificar o comportamento de materiais metálicos e não metálicos. Além disso, elastômeros, revestimentos e elementos de vedação possuem limites próprios de temperatura.
Consequentemente, o material adequado a uma solução química em temperatura ambiente pode não apresentar o mesmo desempenho em temperaturas maiores.
A concentração de determinada substância também influencia a agressividade do fluido. Por isso, informar apenas o nome do produto químico não é suficiente. A engenharia precisa conhecer sua concentração operacional e possíveis variações.
Os sólidos introduzem o componente mecânico do desgaste. Granulometria, formato, dureza e concentração das partículas podem intensificar a remoção de materiais e revestimentos.
Essa combinação é particularmente importante nas válvulas para polpas minerais.
O aço carbono é amplamente utilizado em equipamentos industriais devido à disponibilidade, resistência mecânica, facilidade de fabricação e custo competitivo.
Em muitas linhas de água, ar, utilidades e determinados fluidos de processo, ele pode ser perfeitamente adequado. Entretanto, sua resistência à corrosão é limitada em vários ambientes.
Dependendo da aplicação, podem ser utilizados revestimentos internos ou externos para separar o metal do meio agressivo. A decisão deve considerar não apenas a compatibilidade inicial, mas também:
Em uma linha abrasiva, por exemplo, um revestimento que funciona bem diante do ataque químico pode sofrer remoção progressiva pelo impacto das partículas. Portanto, revestimento e processos devem ser analisados em conjunto.
Não! Esse é um dos equívocos mais comuns na especificação de equipamentos industriais. Os aços inoxidáveis apresentam resistência à corrosão graças à formação de uma camada passiva rica em cromo. Entretanto, “inox” não representa imunidade universal.
Existem várias famílias e diferentes graus de aço inoxidável, cada um com propriedades próprias. Em ambientes contendo cloretos, por exemplo, determinados aços inoxidáveis podem sofrer corrosão por pite e corrosão em frestas. A Outokumpu destaca que os aços inoxidáveis são particularmente suscetíveis a esses mecanismos em meios contendo íons haletos, como os cloretos.
Por isso, simplesmente substituir aço carbono por aço inoxidável não garante que o problema esteja resolvido.
Os aços inoxidáveis austeníticos 304 e 316 estão entre os materiais mais conhecidos da indústria.
O 316 possui molibdênio em sua composição, o que aumenta sua resistência a determinados tipos de corrosão localizada em comparação ao 304, especialmente em diversos ambientes contendo cloretos.
Entretanto, isso também não significa que o 316 seja adequado para toda aplicação com cloretos. Concentração, temperatura, presença de frestas e demais condições do processo continuam sendo determinantes.
Portanto, a pergunta correta não deveria ser: 304 ou 316?
Antes disso, deve-se perguntar: Qual é exatamente o ambiente ao qual esse material ficará exposto?
Em ambientes mais severos, pode ser necessário avaliar materiais com maior resistência à corrosão. Entre as possibilidades estão:
A escolha depende do mecanismo de corrosão esperado.
O Nickel Institute destaca que o teor e a combinação dos elementos de liga influenciam a resistência dos aços inoxidáveis a diferentes mecanismos de corrosão, incluindo aqueles associados a ambientes contendo cloretos.
Entretanto, especificar uma liga mais sofisticada sem necessidade também pode aumentar muito o custo do equipamento. O objetivo não é selecionar o material mais resistente disponível.
É escolher aquele que apresente resistência suficiente para as condições reais da aplicação, considerando vida útil e custo total.
Ao especificar uma válvula, existe uma tendência de concentrar a análise no material do corpo. Porém, uma válvula é composta por diversos elementos que podem entrar em contato com o fluido. Dependendo do modelo, é necessário analisar:
Uma válvula pode possuir corpo resistente ao processo e, ainda assim, falhar porque a sede ou a haste não apresenta compatibilidade adequada. Essa é uma das razões pelas quais a especificação precisa ser feita por conjunto.
Muitas válvulas utilizadas na mineração dependem de componentes elastoméricos. É o caso de sedes, revestimentos, mangotes, diafragmas e elementos de vedação.
Materiais como:
possuem resistências diferentes diante de produtos químicos, temperatura e abrasão.
Em uma válvula mangote, por exemplo, o mangote é um dos elementos mais importantes da aplicação. Selecionar apenas pelo potencial abrasivo da polpa pode ser insuficiente se o fluido também contiver um reagente incompatível com aquele elastômero.
Portanto, devem ser avaliadas simultaneamente resistência química, resistência ao desgaste, pressão e temperatura.
Em algumas aplicações, sim. Revestimentos podem ser utilizados para proteger superfícies metálicas contra corrosão ou desgaste. Dependendo do serviço, podem ser considerados:
A ASM International destaca o uso de engenharia de superfícies e hardfacings para aumentar resistência a mecanismos como erosão, cavitação e erosão provocada por slurries.
Entretanto, o revestimento precisa permanecer aderido e íntegro durante a operação. Em ambientes altamente abrasivos, uma pequena deterioração pode expor o substrato metálico e iniciar um ponto de ataque localizado.
Por isso, também devem ser avaliados manutenção, possibilidade de inspeção e método de reparo.
Nem toda corrosão reduz a espessura de maneira homogênea. A ASM International classifica diferentes mecanismos, incluindo corrosão uniforme, localizada, galvânica, intergranular, corrosão sob tensão e erosão-corrosão.
Essa distinção é importante porque uma peça pode aparentar boas condições em grande parte de sua superfície, enquanto uma pequena região sofre ataque severo. A corrosão por pite é um exemplo.
Em vez de desgastar toda a superfície de maneira uniforme, ocorre ataque localizado, produzindo pequenas cavidades que podem avançar em profundidade. Em uma válvula, esse mecanismo pode comprometer:
Portanto, inspeção visual superficial nem sempre é suficiente para avaliar a integridade do equipamento.
Outro ponto relevante é o contato entre metais diferentes. Quando materiais com potenciais eletroquímicos diferentes ficam eletricamente conectados na presença de um eletrólito, pode ocorrer corrosão galvânica.
Isso significa que escolher individualmente materiais resistentes não é suficiente. É necessário analisar a combinação existente no conjunto. Uma tubulação, por exemplo, pode reunir:
Dependendo dos materiais e do ambiente, podem surgir condições favoráveis à corrosão galvânica. Por isso, a especificação precisa considerar o sistema como um todo.
O processamento de minerais contendo Terras Raras também demonstra porque não existe uma especificação única baseada somente no minério.
Diferentes rotas podem envolver etapas físicas e químicas. Durante beneficiamento, concentração, transporte e tratamento, a planta pode possuir linhas destinadas a:
Consequentemente, uma mesma instalação pode exigir válvulas com materiais bastante diferentes. Em uma linha de polpa, abrasão e erosão podem ser predominantes. Já em uma etapa química, compatibilidade com ácidos, bases, sais ou outros reagentes pode assumir maior importância.
Portanto, dizer apenas que determinada válvula será usada em “processamento de terras raras” não fornece informações suficientes para sua especificação. É necessário conhecer em qual etapa ela será instalada e qual fluido passará pela linha.
Imagine duas válvulas de mesmo diâmetro instaladas em uma planta. A primeira está localizada em uma linha de água industrial. A segunda transporta uma polpa mineral contendo sólidos e um meio quimicamente agressivo.
Na planilha de compras, ambas podem aparecer simplesmente como válvulas de 6 polegadas e determinada classe de pressão. Porém, tecnicamente, são aplicações completamente diferentes.
A primeira pode permitir uma construção relativamente convencional. A segunda pode exigir:
Se a equalização comercial ignorar essas diferenças, o fornecedor mais barato pode simplesmente estar oferecendo uma solução menos adequada. Esse é um risco recorrente quando produtos industriais são comparados apenas pela descrição básica.
Quanto mais informações forem fornecidas, melhor será a seleção.
Sobre o fluido, informe:
Com relação ao processo, também são importantes:
Sobre a válvula, por fim:
Essas informações permitem que a seleção de materiais seja feita com muito mais segurança.
Utilizar sempre o material mais sofisticado disponível não é uma boa estratégia. Assim como comprar pela opção mais barata pode gerar falhas, especificar ligas especiais indiscriminadamente pode elevar o investimento sem oferecer benefício proporcional.
O objetivo deve ser avaliar o custo total de propriedade, isso envolve:
Em uma aplicação pouco crítica, uma solução mais simples com manutenção programada pode ser economicamente adequada.
Em outra linha, onde uma falha interrompe uma parte relevante da produção, investir em materiais mais resistentes pode apresentar retorno muito superior. Por isso, seleção de materiais também é uma decisão econômica.
A corrosão no processamento mineral não pode ser resolvida simplesmente escolhendo aço inoxidável ou aumentando a espessura dos componentes. A resposta depende da combinação entre fluido, temperatura, concentração, pH, pressão, sólidos, abrasão, velocidade e condições de operação.
Além disso, é necessário avaliar todos os componentes molhados da válvula, incluindo internos, sedes, hastes, revestimentos e elastômeros. Em linhas de polpa, corrosão e abrasão podem agir simultaneamente. Já em etapas químicas do processamento mineral, mecanismos de corrosão localizada ou incompatibilidade química podem ganhar maior importância.
Portanto, a melhor pergunta não é: qual é o material mais resistente? Mas sim: qual material oferece a resistência necessária para este fluido e estas condições de operação, com o melhor custo total para a planta?
Essa mudança de abordagem ajuda a reduzir falhas prematuras, manutenção emergencial e substituições que poderiam ser evitadas.
A Casa das Válvulas conta com Engenharia de Aplicação e suporte técnico para auxiliar na seleção de válvulas, conexões e acessórios para diferentes condições industriais.
A empresa dispõe de um portfólio com mais de 7 mil itens e aproximadamente 400 mil válvulas e conexões à pronta entrega. Seus processos incluem rastreabilidade dos materiais, inspeção, documentação da qualidade e recursos como espectrometria para apoio à identificação e ao controle de materiais.
Entre em contato com a equipe técnica da Casa das Válvulas, apresente as características do fluido e as condições da sua aplicação e solicite uma especificação e um orçamento para sua operação de mineração ou processamento mineral.
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