Revista Industrial Heating - Jan a Mar/2018

BRASIL

The International Journal Of Thermal Processing

Jan a Mar 2018

O Custo da Qualidade Acima e Abaixo da Superfície

34

Inspeção com Luz Mista em Fundidos

39

Combustão com Limitação para NOx

42

Têmpera de Grandes Anéis e Engrenagens

47

Explosão de Forno em Fundição de Sorocaba Mata Operador 14 V Seminário de Processos apresentará Portal AI e seus Especialistas

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BRASIL

The International Journal Of Thermal Processing

Jan a Mar 2018

O Custo da Qualidade Acima e Abaixo da Superfície

34

Inspeção com Luz Mista em Fundidos

39

Combustão com Limitação para NOx

42

Têmpera de Grandes Anéis e Engrenagens

47

Explosão de Forno em Fundição de Sorocaba Mata Operador 14 V Seminário de Processos apresentará Portal AI e seus Especialistas

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8 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

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Na Capa: Foto meramente ilustrativa de uma placa laminada. Pág. 34

39

47

34

42

CONTEÚDO

JAN A MAR 2018 - NÚMERO 38

ARTIGOS 34

Controle de Processo & Instrumentação

O Custo da Qualidade: Acima e Abaixo da Superfície

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Ron Beltz - Throughput Consulting Inc.; Delafield, Wiscosin - EUA

Caracterização & Teste de Materiais

Inspeção com Luz Mista em Fundidos e Forjados Geoff Diamond- Inspection Technologies Ltd.; Warwickshire - Reino Unido

Para pequenas trincas, poros ou outros defeitos de superfície, ensaio de líquido penetrante é uma técnica bem estabelecida e amplamente usada para inspeções para materiais ferrosos e não ferrosos.

4 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

Padrão de Limitação para NOx Aperfeiçoado para Retratar a Eficiência da Combustão Martin Schoenfelder, Steven Mickey e Joachim Wuenning - WS Thermal Process Technology Inc.; Lorain, Ohio - EUA

A maioria das pessoas, talvez até mesmo você, acredita que a qualidade significa maior custo. Após ler esse artigo, esperamos que você tenha, de algum modo, desenvolvido uma perspectiva diferente a respeito do assunto abordado.

39

Gases Industriais & Combustão

Este artigo ilustra como limitações dos valores padrões unidimensionais das emissões podem levar a efeitos adversos, impedindo uma iniciativa bem-intencionada de alcançar seus objetivos.

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Tratamento Térmico

Têmpera de Peças de Grande Porte Realizada em Dispositivos Gerd Müller-Laessig and Markus Ströbl - HEESS GmbH & Co. KG; Lampertheim - Alemanha

A produção de engrenagens grandes e anéis de rolamento - como os utilizados em turbinas eólicas- está ganhando importância.

BRASIL

EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA S+F Editora (19) 3288-0437 ISSN 2178-0110 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Sunniva Simmelink Diretora, sunniva@sfeditora.com.br • (19) 99229-2137 André Gobi Redação, andre@sfeditora.com.br Mariana Maia Diagramação, mariana@sfeditora.com.br Marcelli Susaki Tradução, redacao@sfeditora.com.br

DEPARTAMENTOS 06 Índice de Anunciantes 12 Indicadores Econômicos 13 Eventos 14 Notícias 16 Produtos 50 Pergunte ao Especialista: Revenimento

ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa

Pág.

Contato

Delphi Automotive Systems do Brasil

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Combustol Fornos

45

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EBRATS 2018

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FEIMEC - Feira Internacional de Máquinas e Equipamentos

27

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Fornos Jung

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www.jung.com.br

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Grupo Aprenda

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HEF-Durferrit

2ª Capa

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Industrial Heating Equipamentos e Componentes

03

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Infratemp

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Kanthal

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LMTerm

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Mecânica 2018

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Metalurgia 2018

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Portal Aquecimento Industrial

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PhoenixTM Brasil

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Promatec

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Shimisutec

13

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TAV - Vacuum Furnaces SPA

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Tecpropro

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Kathy Pisano Diretora de Publicidade, kathy@industrialheating.com +1 412-306-4357 - Fax: +1 412-531-3375 DIRETORES CORPORATIVOS John R. Schrei Edição Rita M. Foumia Estratégia Corporativa Michelle Hucal Implementação de Conteúdo Michael T. Powell Criação Scott Krywko Tecnologia da Informação Lisa L. Paulus Finanças Scott Wolters Conferências e Eventos Marlene Witthoft Recursos Humanos Vincent M. Miconi Produção As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

6 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

30

22 CONTEÚDO

JAN A MAR 2018 - NÚMERO 38

COLUNAS 08 Editorial EUA e Necessária

Tecnologia Nova, Revolucionária

Parece que a Inteligência Artificial chegou para ficar. E como você pode usá-la para fazer seu negócio crescer?

10

Independente do cenário, temos que ir em frente. E

corroborando para nosso otimismo, a coluna “Indicadores Econômicos” apresenta resultados muito positivos.

com Primor, é Preciso Contar

Um bom comercial possui profissionais que dominem e prevejam as possíveis dúvidas que irão surgir no momento

26 Siderurgia

O Caminho do Meio

Há também quem afirme que o grande esforço tecnológico que está sendo feito no desenvolvimento de novas ligas

Transformação

Digital no Processamento Térmico

A digitalização é uma forma barata e rápida de melhorar o gerenciamento do seu processo térmico.

20 Combustão

Não Basta Fazer

da negociação.

Editorial Brasil Otimismo

18 Processos Térmicos 4.0

24 Simulação Computacional

A abrangência do GLP vai muito além desta restrita

expressão. São inúmeras suas aplicações na indústria.

Aditiva: Oportunidade ou Ameaça?

28 Soldas

Como Determinar a Espessura Nominal (En)

Este artigo irá abordar como determinar a Espessura

Gás Liquefeito de Petróleo

22 Pesquisa e Desenvolvimento

metálicas também está cobrando seu preço.

Manufatura

Diante de um cenário no mínimo muito obscuro, as

Nominal (En), um parâmetro importante para a determinação da temperatura e tempo de patamar de tratamento térmico de alívio de tensões após soldagem.

30 Doutor em Tratamento Térmico

Nitretação Gasosa: Algo Novo e Algo Antigo

empresas estão se mobilizando para lidar com este tema,

Nitretação gasosa é uma tecnologia antiga e bem

a tecnologia e seu impacto no futuro.

como será demonstrado, há muita novidade.

onde estão sendo criados grupos dedicados para entender

conhecida, que fica a pergunta: “O que há de novo?”. Bem, Industrial Heating

JAN A MAR 2018 7

EDITORIAL EUA

Tecnologia Nova, Revolucionária e Necessária

Q

REED MILLER Associate Publisher/Editor +1 412-306-4360 reed@industrialheating.com

8 JAN A MAR 2018

ual a sua visão sobre novas tecnologias? Como você imagina que a Inteligência Artificial (IA) afetará nosso setor de processamento térmico? Nesta coluna, vamos focar na IA e talvez essa discussão te ajude a pensar diferente sobre os seus prós e contras.

Para começar, aqui trago algo que já disse sobre IA no ano passado. “É previsível que softwares revolucionarão a maioria das indústrias tradicionais nos próximos 5-10 anos, e nossa indústria certamente é tradicional. Já é previsto que computadores se tornarão mais inteligentes que humanos por volta de 2030. A Internet das Coisas (IoT - Internet of Things) tem se desenvolvido com a IA, e ambas estão avançando exponencialmente. Simplesmente, a IoT é a rede de dispositivos conectados. Com

Industrial Heating

o tempo, quase tudo será conectado de maneira que possamos acessar e controlar por meio de nossos telefones celulares. Nos processamentos térmicos de alta temperatura, a IA e a IoT estão impactando a maneira como fazemos avaliações de temperatura e realizamos manutenção”.

“Um olhar para a inteligência artificial na indústria de processamento térmico” Como evidência de que a IA está se tornando uma realidade, a revista FORTUNE estimou que no “último ano (a edição da FORTUNE é de 2017, portanto se refere a acontecimentos de 2016), investidores de risco destinaram 5 bilhões de dólares para 650 companhias de IA, um aumento de 61% em relação ao ano anterior”. Esses 5 bilhões de 2016 podem ser comparados aos 589 milhões de dólares investidos em 2012, para mostrar o crescimento.

Um gráfico usado pela FORTUNE interessantemente mostrou que a maioria dos investimentos vieram de 14 diferentes segmentos tecnológicos e industriais dos EUA. Entre eles, estão incluídos tecnologia automotiva, núcleos de IA, Internet das Coisas e robótica.

Parece que a IA chegou para ficar.

E como você pode usá-la para fazer seu negócio crescer? A consultoria empresarial McKinsey e Co. olhou para vários setores do mercado para prognosticar quais têm os maiores potenciais

EDITORIAL EUA de crescimento. Eles acreditam que o setor de automação tem potencial de 60% de grande impacto. A indústria é a segunda da lista, seguida por “alojamentos, serviços de alimentação”. A consultoria identificou 12 tecnologias com potencial para um impacto econômico da ordem de 14-33 trilhões de dólares em 2025. Uma amostragem dessas tecnologias inclui Internet das Coisas, robótica avançada, veículos autônomos, armazenamento de energia, impressão 3D e materiais avançados. Todas essas tecnologias têm potencial para revolucionar nossa indústria.

Essa inovação é uma coisa ruim? Especificamente, um robô é um amigo ou inimigo? Na realidade, a resposta é sim, mas podemos argumentar que essa inovação toda é uma coisa boa. De fato, a IA, como robôs, é o que pode tornar a indústria nos EUA competitiva novamente. Como?

Bem, uma companhia pode rever empregos se tecnologia doméstica resultar em menos trabalhadores. Por exemplo, uma empresa com 60-70 trabalhadores na China poderia voltar aos EUA com seis ou sete empregos americanos aliados à automação. Tecnologia (IA) é o caminho que os EUA verão para uma grande fatia de produção global e para o aumento dos empregos nas fábricas.

Um outro exemplo envolve uma empresa em Michigan que adicionou robôs em suas operações, resultando em um impulso de receita de 8 a 50 milhões de dólares. A força de trabalho aumentou de 100 a 180, e apenas um terço daquelas atividades envolve tarefas repetitivas.

Mas não apenas atividades repetitivas serão reduzidas, pois robôs podem substituir trabalhadores que executam trabalhos perigosos. Um exemplo é inspeção de pontes.

Opções de IA para esta ocupação perigosa incluem robôs que usam um radar com sensores que penetram o concreto para procurar por aço ou concreto em estado de deterioração. A Universidade Carnegie Mellon ainda desenvolveu um drone que pode “criar um modelo de ponte em 3D de alta resolução, o qual pode então, de forma segura, fazer análises por meio de um operador no solo.”

Outra maneira de ver como a IA pode simplificar nossas vidas seria usá-la para analisar todos os dados gerados pela IoT. Em vez de engenheiros e técnicos passando o tempo revirando pilhas de dados, a IA pode fazê-lo e alertar os engenheiros para as áreas problemáticas que podem precisar de sua atenção.

IA não é mais do que uma ferramenta que podemos usar ou ignorar por nossa conta e risco. A escolha é sua, mas escolha com sabedoria!

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JAN A MAR 2018 9

EDITORIAL BRASIL

Otimismo

UDO FIORINI Editor 19 99205-5789 udo@revistaIH.com.br

10 JAN A MAR 2018

P

assado o carnaval - e, de fato, para muitos, iniciado o ano -, começamos a visualizar com mais clareza os desafios que temos pela frente. Como é de natureza humana enxergar o lado positivo em situações adversas, estamos encarando 2018 com otimismo. Talvez o mais preocupante seja o cenário político que ainda se apresenta instável e reflete diretamente no mercado. Porém, acreditamos que a crise política vivenciada nos últimos anos teve seu efeito positivo para a iniciativa privada: estamos assumindo um distanciamento das nossas ações e expectativas do desse contexto, um descolamento necessário para a sustentabilidade das empresas.

Independente do cenário, temos que ir em frente. E corroborando para nosso otimismo, depois de várias edições, a coluna “Indicadores Econômicos” apresenta resultados muito positivos em relação a número de pedidos, carteira de clientes e, principalmente, perspectiva de futuro.

As expectativas são positivas, indicando uma retomada, mesmo que não tenhamos sentido diretamente em nosso mercado ainda.

Citando o conteúdo técnico desta edição, os artigos abordam os seguintes temas: Controle de Processo & Instrumentação, com o artigo ‘O Custo da Qualidade: Acima e Abaixo da Superfície’, comprovando que aumento da qualidade nem sempre significa maior custo; em Caracterização & Teste de Materiais temos o artigo ‘Inspeção com Luz Mista em Fundidos e Forjados’, falando sobre a técnica do ensaio de líquido penetrante usada para inspeções para materiais ferrosos e não ferrosos; Gases Industriais & Combustão, com o artigo ‘Padrão de Limitação para NOx Aperfeiçoado para Retratar a Eficiência da Combustão’, ilustrando como limitações dos valores padrões unidimensionais das emissões podem levar a efeitos adversos, impedindo uma iniciativa bemintencionada de alcançar seus objetivos; e por

Industrial Heating

fim, o tema Tratamento Térmico, com o artigo ‘Têmpera de Peças de Grande Porte Realizada em Dispositivos’, mostrando como a produção de engrenagens grandes e anéis de rolamento está ganhando importância.

E agregando mais qualidade a esta edição, nossos colunistas apresentam os mais diversos assuntos referentes ao setor, trazendo informação e conhecimento.

Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos O Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos, realizado pelo Grupo Aprenda, chega, em março, à sua quinta edição.

Lauralice Canale, da USP São Carlos, e Antonio Carlos Gomes, da FACENS, serão os coordenadores técnicos deste ano.

Os participantes do evento - são esperados mais de 90 - terão um atrativo a mais nesta edição: além das palestras e oportunidades de networking, o Seminário, que acontece nos dias 14 e 15 de março na FACENS, em Sorocaba (SP), marcará o lançamento público do Portal Aquecimento Industrial.

Por se tratar de um evento que reúne os principais formadores de opinião e inúmeros profissionais do setor de tecnologias térmicas, foi escolhido como ambiente ideal para este lançamento. Ainda no Seminário, será apresentada outra novidade exclusiva do Portal: Os Especialistas da Engenharia. No decorrer do evento haverá o “Momento dos Especialistas”, onde os profissionais que compõem o banco de especialistas do Portal apresentarão palestras e darão uma breve demonstração de como funcionará esta ferramenta que será de fundamental importância para os assinantes.

E atenção! Você pode ganhar um desconto de 5% para participar do Seminário. Basta informar que soube do evento por meio deste editorial.

Boa leitura!

Indústria & Negócios

Novidades

INDICADORES ECONÔMICOS NÚMERO DE CONSULTAS

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mudou de Outubro para Dezembro de 2017? jan a mar/17

abr a jun/17

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2) O número de pedidos de clientes mudou ponto na escala entre -10 a +10.

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abr a jun/17

jul a set/17

Industrial Heating

out a dez/17

3) Como mudou a sua carteira de pedidos de Outubro para Dezembro de 2017? Defina um ponto na escala entre -10 a +10.

4) Olhando o futuro próximo, na sua opinião, como deve se comportar o mercado da indústria de tecnologias térmicas nos próximos 30 dias?

-5,0 jan a mar/17

Defina um ponto na escala entre -10 a +10. de Outubro para Dezembro de 2017? Defina um

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mercado de tecnologias térmicas. Foram feitas

1) O número de consultas de clientes

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crescimento ou diminuição) dos números do as seguintes perguntas aos cadastrados em

FUTURO

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com os nossos leitores quanto à tendência (de

nosso banco de dados:

CARTEIRA 2,0

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Confira o resultado da pesquisa de opinião feita

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abr a jun/17

jul a set/17

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Defina um ponto na escala entre -10 a +10.

Novidades

Indústria & & Negócios

EVENTOS

Manutenção,

Março 14-15

Setembro 03-05

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ExpoAlumínio São Paulo Expo - São Paulo (SP) www.expoaluminio.com.br

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Abril 24-27 Mecânica Expo Center Norte - São Paulo (SP) www.mecanica.com.br

Abril 24-28

Setembro 12-15

Setembro 14-17

Junho 06-07

Outubro 03-05

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38º Senafor Centro de Eventos do Hotel Continental, Porto Alegre (SC) www.senafor.com

Julho 22-28

Outubro 08-10

XX CECEMM São Carlos (SP)

FNA 2018 Indiana Convention Center - EUA www.furnacesnorthamerica.com

Agosto 22-23 VI Curso de Introdução ao Tratamento Térmico e Metalografia EATON - Valinhos (SP) www.grupoaprenda.com.br

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FEIMEC 2018 São Paulo Expo - São Paulo (SP) www.feimec.com.br

Julho 30-01

EQUIPAMENTOS USADOS E REFORMAS

Novembro 28-29 V Seminário de Tecnologia do Forjamento Centro Universitário FEI - São Bernardo do Campo (SP) www.grupoaprenda.com.br A S+F Editora não se responsabiliza por alterações em data, local e/ou conteúdo dos eventos.

Industrial Heating

JAN A MAR 2018 13

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS Explosão de forno mata operador em Sorocaba Na tarde do dia 22 de fevereiro, faleceu o metalúrgico Jailton Teixeira da Silva, de 33 anos, que ficou gravemente ferido devido à explosão de um forno na Metso, unidade de fundição em Sorocaba (SP). O acidente ocorreu por volta das 15h de quarta-feira, 21, quando houve a explosão do forno que Jailton operava. Segundo apurado, mesmo fazendo uso de todos os equipamentos de segurança necessários, as queimaduras atingiram cerca de 90% do corpo do forneiro.

De acordo com a Metso, uma reação química no aço foi a responsável pela explosão do forno. Segundo trabalhadores ouvidos, metal fundido em estado pastoso se espalhou pelo ambiente após a explosão. A empresa mandou todos os trabalhadores do segundo turno para casa e o terceiro turno não trabalhou no dia do acidente.

Em nota, a Metso informou que está adotando todas as medidas necessárias para averiguar o ocorrido. A área do acidente na Unidade de Fundição foi isolada e uma equipe de perícia da Polícia Civil trabalha para averiguar o caso. Por meio de seu departamento jurídico, o Sindicato dos Metalúrgicos de Sorocaba e Região (SMetal) solicitou uma diligência na Metso, junto com a Gerência Regional do Trabalho.

Sindicato cobra medidas contra acidentes Dirigentes do SMetal realizaram, nos dias 27 e 28 de

Sindicato pressiona empresa por medidas de segurança

fevereiro, assembleias em frente à Metso Fundição para informar os trabalhadores que estão acompanhando o ocorrido em conjunto com a Gerência Regional do Trabalho.

Segundo o Sindicato, foi ordenado à empresa que mudasse o controle de comando de ambos os fornos da empresa para uma distância segura, com o intuito de evitar outro acidente.

Este foi o terceiro acidente grave na unidade de fundição, incluindo mais uma morte e um caso que deixou o metalúrgico paraplégico. Além desses, em 2008, nos meses de setembro e outubro, dois trabalhadores da Metso Equipamentos, também em Sorocaba, morreram após sofrerem acidentes no trabalho.

EUA vão tarifar em 25% aço e 10% alumínio O presidente dos Estados Unidos, Donald Trump, afirmou que seu governo vai definir tarifas de importação de aço e alumínio de 25 e 10 por cento, respectivamente, ainda em março.

A medida afetou no mesmo dia as ações de siderúrgicas brasileiras, que tiveram queda no Ibovespa. Na tarde de 01 de março, quando foi anunciada a taxa, a Usiminas operou em queda de 5,76%, a R$ 11,61 e a CSN registrou perda de 4,24%, com valor de R$ 9,72.

Se a decisão do presidente Trump se confirmar, o Brasil deverá recorrer, segundo produtores de aço locais e o Ministério da Indústria e Comércio Exterior. “O governo brasileiro não descarta eventuais ações complementares, no âmbito multilateral e bilateral, para preservar seus interesses no caso concreto” dos produtos brasileiros serem incluídos na medida de proteção comercial norte-americana, afirmou 14 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

o ministério em nota.

O ministro da pasta, Marcos Jorge, esteve em Washington com o secretário de Comércio dos EUA, Wilbur Ross, para afirmar que as exportações de produtos siderúrgicos do Brasil não representam ameaça ao país. Segundo o ministério, Ross manifestou “disposição para buscar soluções positivas e que eventual decisão de aplicação da sobretaxa poderia ser recorrida pelos países interessados”.

Gerdau valorizada Já as ações preferenciais da Gerdau ampliaram os ganhos com o anúncio e subiram 2,47. Na avaliação de analistas, a declaração beneficiou o grupo porque a Gerdau tem unidades nos Estados Unidos e a medida do governo norte-americano dificultaria a concorrência.

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS Jung aposta em tecnologia 4.0 e aprimora linhas de TT

ABIMAQ criará segmento para atender setor de defesa

A Jung aumentou seus investimentos em pesquisa e desenvolvimento na área de tecnologia para seus projetos de 2018, buscando soluções em produtos e softwares exclusivos de controle e automação.

Os equipamentos que integram sistemas e permitem a automação de processos, assim como o gerenciamento das informações. “Todas as linhas e divisões, sem exceção, têm lançamentos alinhados às demandas mapeadas. As soluções usam as nossas principais forças para aumentar a competitividade de nossos clientes”, diz Diogo Gustavo Jung, diretor da empresa.

Um dos lançamentos previstos para este ano é o software de gestão de linhas completas de tratamento térmico. Capaz de levantar e analisar informações em tempo real, o novo sistema possibilita encontrar potenciais inexplorados no processo produtivo e até controlar a demanda de energia, tudo de forma integrada e eficiente.

O uso de fornos e estufas Jung em células robotizadas já é uma realidade. O monitoramento de tendência do desgaste de componentes e a integração com o planejamento de produção são exemplos de soluções que maximizam os resultados das empresas. Com este leque de possibilidades, torna-se mais competitivo quem estiver à frente neste setor.

Segundo o portal Petronotícias, a ABIMAQ vem demonstrando interesse no setor de defesa enquanto o mercado de óleo e gás ainda está se aquecendo. “Este mercado é muito sólido e constante. Embora o Brasil venha dilapidando seu patrimônio militar ao longo dos últimos anos, o sucateamento gerou deficiências de defesa. E as forças armadas começaram a sinalizar isso para o governo”, explicou Marcelo Campos, líder da comissão de óleo e gás da entidade.

O executivo é diretor geral da empresa Roxtec e revela que a companhia também tem bons olhos para este segmento. “No projeto dos submarinos, por exemplo, fizemos fornecimento de nossas soluções. Estamos trabalhando ativamente com o Departamento de Engenharia Naval da Marinha”, concluiu.

Ipsen desenvolve forno de resfriamento com potência de 1000 HP A Ipsen projetou e construiu um forno vertical de resfriamento de alta pressão completo com dois sistemas de refrigeração e um volume de trabalho de 350 pés cúbicos. Durante a fase de teste, o forno chegou a 1000 HP (0,75 MW).

Durante a fase de projeto do forno, a equipe de engenharia da Ipsen determinou que os sistemas duplos de refrigeração para proporcionar capacidade de resfriamento de 1.000HP era a solução correta para o cliente, devido aos requisitos de processo e à geometria e seção transversal de peças.

“Nós verificamos o preenchimento do forno e depois entramos com o resfriamento”, disse Craig Moller, engenheiro chefe da Ipsen durante a fase de testes. “Nos levou um minuto perceber que estávamos experimentando um projeto inovador, com curvas de resfriamento que nunca vimos para um forno desse tamanho”.

Shimisutec disponibiliza dois fornos para venda Empresa especializada em projetos de fornos e estufas, a Shimisutec está ofertando ao mercado dois fornos que passaram recentemente por reformas e estão prontos para entrar em operação. Um forno Inducto 365 Kva 2007 para barras, e um Forno Ipsen T7 com acessórios. Os interessados devem entrar em contato pelos números (11) 4653-2921 / 4278-0111, ou pelo e-mail comercial@shimisutec.com.br.

Seminário de Processos de TT chega à sua V edição Profissionais da área de TT terão a chance de se atualizarem participando do V Seminário de Processos de Tratamento Térmico. O evento, que é organizado pelo Grupo Aprenda, acontecerá na FACENS, em Sorocaba, nos dias 14 e 15 de março.

A previsão para a edição deste ano é que o número de participantes ultrapasse a casa dos 90, com cerca de 20 palestras programadas. Lauralice Canale, da USP São Carlos, e Antonio Carlos Gomes Junior, da FACENS, serão os coordenadores técnicos.

No evento, haverá o lançamento público do Portal Aquecimento Industrial com a apresentação de novidades da plataforma. Ainda em relação ao Portal, nesta edição do Seminário ocorrerá o “Momento dos Especialistas”, onde os Especialistas da Engenharia do Portal apresentarão palestras.

Para se inscrever, basta entrar em contato com a organização pelo e-mail contato@grupoaprenda.com.br ou pelo telefone (19) 3288-0437.

Industrial Heating

JAN A MAR 2018 15

Indústria & Negócios

Novidades

PRODUTOS Elementos de Aquecimento Kanthal

Os elementos de aquecimento elétrico da Kanthal se destacam em todas as faixas de temperaturas e atmosferas, cobrindo desde 50 até 1.850°C. A alta durabilidade e desempenho se deve ao foco da empresa no controle de qualidade dos materiais do início ao fim do processo produtivo.

Sua equipe de engenheiros fornece um projeto único para alcançar alta eficiência na produção com o menor custo possível. www.kanthal.com

Forno a Vácuo para Sinterização de Cerâmicas Avançadas TAV - Vacuum Furnaces SPA

Sistema de Gerenciamento e Controle de Equipamentos Térmicos Combustol Fornos

A Combustol fornece sistemas de automação e controle de fornos industriais. A automação dos equipamentos inclui controle de processo, controle por computador IHM, receita de processo, ciclo térmico, monitoramento de atmosfera, controle de têmpera e resfriamento controlado e muito mais. A supervisão inclui efetivo controle do forno com rotinas de operacionalização de performance em: visão sinótica, controle de usuários, controle de cargas, carregamento e descarregamento, histórico de alarmes, controle de insumos entre outros. www.combustol.com.br

A TAV, representada pela LMTerm, projetou, desenvolveu e construiu recentemente um forno a vácuo para sinterização para processar peças de carbeto de boro, com volume útil de 1.700L e temperatura máxima de 2550°C, capaz de operar em uma faixa de pressão parcial de argônio, geralmente evitada devido a descargas elétricas, resultando em menor resistência das peças sinterizadas. As descargas foram evitadas graças a uma tensão de alimentação muito baixa e um layout otimizado dos elementos de aquecimento, maximizando assim a distância entre as peças e gerando um potencial diferente, usando isolamento de alta temperatura em cada componente potencialmente condutor.

Forno com Circulação Forçada - ThermConcept

CERTESS Carbon

Monitor de Qualidade de Solda

HEF-Durferrit

Promatec

CERTESS Carbon da HEF-Dureferrit são revestimentos de alta dureza, depositados nos componentes e ferramentas pelo processo PVD/PACVD. Uma das soluções mais indicadas para problemas de desgaste adesivo, atrito e aderência, sob diversas condições operacionais e variados tipos de aplicação, como: corte e conformação, moldes para injeção de polímeros, componentes de máquinas e peças de precisão. www.hef-durferrit.com.br

O sistema da Promatec monitora os parâmetros envolvidos no sistema de solda e gera alarmes em caso de desvio dos valores pré-estabelecidos no padrão do produto. O sistema bloqueia a máquina na ocorrência de um alarme, grava registros de cada solda realizada, e apresentar os dados referente ao processo na forma de gráficos, planilhas e relatórios. Estas funções garantem a qualidade do processo e a rastreabilidade das variáveis envolvidas durante a solda. www.promatec.com.br

www.tav-vacuumfurnaces.com

16 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

LMTerm – Tecnologia em Processamento Térmico

A LMTerm possui uma ampla gama de fornos para o mercado industrial, dentre eles os Fornos com Circulação Forçada da ThermConcept., a qual é distribuidora exclusiva para América do Sul. Podendo atingir até 850°C, com circulação forçada de ar ou gás inerte, são principalmente utilizados para recozimento, revenimento, envelhecimento, pré-aquecimento, secagem entre outros. Estes fornos possuem excelente uniformidade de temperatura de até +/- 3°C e isolamento de alta qualidade, com baixo consumo de energia e baixos custos operacionais, podendo ter dimensões desde laboratoriais (30L) até industriais (2.000L). www.lmterm.com.br

Indústria & Negócios

Novidades

PRODUTOS Barreiras Térmicas Série TS04

Compressores

PhoenixTM Brasil

Delphi

Concebido para a indústria de acabamento, o sistema PhoenixTM com barreira térmica TS04 oferece facilidade de manuseio e alto desempenho térmico com um design compacto. É projetado para aceitar os coletores de dados da PhoenixTM com 20 canais e é construído a partir de materiais livres de silicone que são ideais para uso na indústria automobilística. www.phoenixtm.com

A Delphi lançou para o mercado de reposição três novos compressores com aplicações para modelos da Toyota, Hyundai e GM. Os novos produtos já estão disponíveis no mercado e podem ser encontrados pelos códigos listados a seguir: CS20422 com aplicação para o modelo Toyota Etios 1.3 e 1.5, CS20462 - com aplicação para o Hyundai IX35 2.0, CS20483 - com aplicação para o Chevrolet Cobalt 1.4 e 1.8. Sua principal função é comprimir o fluido refrigerante e mandá-lo ao condensador do veículo para o resfriamento do ar. www.delphi.com

Nitretação - NITRO PULS

Pirômetros Série Endurance a Partir de 50°C

Tecpropro

Infratemp

A nova tecnologia de nitretação gasosa NITRO-PULS foi desenvolvida conjuntamente com o Instituto Técnico de Materiais da Universidade Bergakademie de Freiburg (Alemanha). A tecnologia contempla um novo conceito de controle do potencial de nitretação Kn, baseado na adaptação do sinal de uma sonda de Hidrogênio (H₂). A pulsação do processo ao longo do tempo ocorre pelos parâmetros da duração do pulso e da pausa deste pulso. Este conceito de controle do processo foi testado com sucesso em diversos testes práticos. Foram também atingidas com êxito as comprovações técnicas do processo. NITRO-PULS© é revendida no Brasil pela Tecpropro. www.tecpropro.com ©

Fornos para Tratamento Térmico

A série de termômetros infravermelhos Endurance da Infratemp possui opções duas cores ou razão - aplicados quando há interferências na medição, como “carepas”, poeira, vapor, etc., e uma cor para as demais aplicações. A faixa de temperatura da família é 50 a 3.200°C, com resolução ótica de até 300:1, o que permite medir alvos pequenos a uma maior distância. Câmera de vídeo opcional integrada de transmissão online. Saída 4-20mA disponível. Em conjunto com o acessório ThermoJacket pode ser instalado em temperaturas ambientes de até 315°C. www.infratemp.com.br

Industrial Heating Fornos e Equipamentos

Material para Construção de Fornos Industriais

O IBCP Nano, da ECM, representada no Brasil pela Industrial Heating Equipamentos e Componentes, é o mais recente equipamento da linha de fornos para cementação a baixa pressão e carbonitretação, usando tecnologias já comprovadas em mais de 200 instalações e 1.000 unidades de aquecimento em todo o mundo. Ideal para processos de cementação a vácuo, resfriamento a gás, endurecimento, carbonitretação, austêmpera. Com um design ultracompacto, oferece melhoria na produtividade, reduz o tempo de instalação no local, tratamento térmico em linha, mínimas distorções. www.industrialheating.com.br

P. Gutt Representações

A Schmidt + Clemens desenvolve materiais e aços para a construção de fornos. Seus serviços incluem o aconselhamento técnico, além da otimização da produção. Os rolos secos de fornos da Schmidt + Clemens resultam em 90% menos perdas térmicas, menor consumo de energia, menores custos de manutenção, longa vida útil e eliminam os sistemas de armazenamento e suprimento de águas. O material desenvolvido pela Schmidt + Clemens Centralloy® 60 HT R com camada protetora de óxido α-alumínio possibilita elevar a temperatura de trabalho até 1.250°C. Também oferece outros produtos, como rolos de fornos de tratamento térmico e de galvanização por imersão a quente e eletrolítica, entre outros. www.pgutt.com.br

Industrial Heating

JAN A MAR 2018 17

PROCESSOS TÉRMICOS 4.0

Transformação Digital no Processamento Térmico

U

CLAUDIO H. GOLDBACH chg@termica.solutions www.termica.solutions Engenheiro Químico com pós em Gerenciamento Ambiental na Indústria, ambos pela UFPR, com 25 anos de experiência na área térmica. Atualmente, é CEO da PERFIL Group, controladora da Perfil Térmico, TERMIA TECHNOLOGY e TERMICA Solutions.

18 JAN A MAR 2018

m dos questionamentos que mais ouço quando palestro em nome da ABII - Associação Brasileira de Internet Industrial, é: “Estou ciente dos grandes benefícios da Internet Industrial mas como tiro proveito e por onde começo a transformação do meu negócio?” É importante salientar que transformação digital é um processo. Não se digitaliza um negócio todo de uma só vez. Primeiro, sugiro começar pelo processo mais crítico, o famoso gargalo. É lógico concluir que, se aumentarmos a produtividade e a eficiência do gargalo, principais benefícios da digitalização, ou ele deixa de ser gargalo, passando este posto para outro processo, ou ele se torna um gargalo mais largo, beneficiando toda a cadeia.

Segundo, sugiro que a digitalização seja, inicialmente, adicionada em paralelo ao atual processo gargalo, de tal forma que, no pior cenário, tudo fica como está atualmente. Em artigos anteriores vimos que isso é possível, já que a digitalização pode transformar equipamentos antigos, favorecendo e muito a sua aplicação, principalmente em países como o Brasil, onde o custo do capital fez nosso parque fabril estar obsoleto. Esta transformação não intrusiva traz grande conforto para o usuário e para o integrador, já que erros e ajustes são permitidos. Além disso, a implementação não intrusiva da digitalização permite uma fase de adaptação, um tempo para que todos os envolvidos naquele processo se acostumem com a tecnologia.

Tomemos o exemplo de um fabricante de parafusos, que reconhece que o processo térmico é vital para seu negócio. Os principais processos térmicos deste fabricante são: recozimento do arame, além de têmpera e revenimento do produto final. Analisando a responsabilidade de cada um dos processos, podemos concluir que a têmpera é o processo térmico mais crítico,

Industrial Heating

consequentemente, o processo que deve ser digitalizado primeiro. Escolhido o processo, a digitalização pode começar pelo monitoramento online e registro de todos os atuais sensores do forno, por exemplo, termopares, sonda de potencial de carbono e sensores de movimento, sem alterar ou influenciar os atuais loops de controle. Conhecer todo o comportamento do equipamento traz muitos insights para os operadores, processistas e mantenedores. E, ao mesmo tempo, tranquilidade, pois não é necessária qualquer alteração no hardware do equipamento monitorado. Os controladores de processo antigos continuam desempenhando seu papel, a única diferença é que agora se tem um registro online do comportamento das variáveis que controlam.

Grandes oscilações de temperatura visualizadas no sistema de monitoramento, por exemplo, podem indicar que os ajustes PID do controlador devem ser atualizados. A soma dos ganhos de cada uma das melhorias possíveis, através do conhecimento do comportamento das variáveis, traz enorme incremento em produtividade e eficiência operacional.

O hardware Br@in Box e o portal ReMo possibilitam a digitalização de processos, dando o primeiro passo para o caminho da Indústria 4.0, permitindo esta transparência nos dados do processo. O Br@in Box é conectado aos sensores (digitais, analógicos, pulso, RS485, etc.) do equipamento, coletando seus dados, apresentando ao operador e escrevendo os mesmos nas nuvens através de sua conectividade 3G/4G, WiFi ou Ethernet.

O ReMo é a plataforma online que permite a visualização dos dados atuais ou a revisão dos dados em qualquer período histórico.

Como disse W. Deming, “Não se gerencia o que não se mede!”. Portanto, a digitalização é uma forma barata e rápida de melhorar o gerenciamento do seu processo térmico.

PROCESSOS TÉRMICOS 4.0

Industrial Heating

JAN A MAR 2018 19

COMBUSTÃO

Gás Liquefeito de Petróleo

O

FERNANDO CÖRNER DA COSTA fcorner@uol.com.br 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.

Gás Liquefeito de Petróleo é conhecido por sua sigla convencional GLP ou também Gás LP e pela limitada expressão popular “gás de cozinha”. Na realidade, embora haja uma expressiva participação em fogões para a cocção de alimentos, a abrangência do GLP vai muito além desta restrita expressão. São inúmeras suas aplicações na indústria, sendo mais conhecidas aquelas que o utilizam como combustível e gás de proteção: • Fonte de calor convencional, para aquecedores de fluidos e de ambientes, geradores de ar quente, substituição de eletrotermia e aplicações das mais diversas, em todos os ramos de atividades industriais e em fornos como aquecimento, conformação e fusão de metais e vidros, tratamentos térmicos e processos de secagem; • Fonte de calor de alta precisão, para aquecimento controlado e cura de estruturas refratárias como fornos, altos-fornos e coquerias; • Fonte de frio, através dos ciclos de refrigeração por absorção com possibilidade de recuperação de calor; • Fonte de trabalho mecânico, como combustível de motores a explosão e turbinas, existindo algumas limitações a este uso no Brasil;

• Produção de atmosferas protetoras endotérmicas e exotérmicas; • Meio de esterilização térmica de embalagens, aviários e outros criadouros por flameamento na queima com ar; • Enriquecimento e estabilização de gases de baixo poder calorífico; • Matéria-prima para produção de gás natural sintético, hidrogênio, dióxido de carbono e monóxido de carbono; • Deposição de fuligem sobre superfícies para fins lubrificantes e desmoldantes em processos de médias e altas temperaturas a partir de combustão subestequiométrica; • Diversas aplicações através de maçaricos, como oxi-corte de metais ferrosos, soldagem e brazagem de metais não ferrosos, escarfagem, flameamento de granito e metalização de superfícies por chama (flame spray); • Gás padrão para ensaios de certificação (etiquetagem) de fogões e aquecedores; • E geração de chamas para controle de pragas na agricultura, chamuscagem de tecidos, treinamentos de combate a incêndio e ensaios/certificação de componentes sob fogo.

Porém, o fato de ser um gás liquefeito enquanto pressurizado e entrar em ebulição, quando descomprimido, possibilita aplicações

Principais características do GLP 1. Poder calorífico superior/inferior (massa)

11.750/11.100 kcal/kg

2. Poder calorífico superio/inferior (volume)

25.850/24.420 kcal/m3

3. Densidade absoluta na fase vapor

2,2 kg/m3

4. Densidade relativa na fase vapor

1,8 (ar=1,0)

5. Densidade abs. na fase líquida sob pressão

552 kg/m3

6. Pressão média do GLP (d= 552 kg/m )

4,6 kgf/cm2

3

7. Campo de inflamabilidade ao ar

de 1,8% a 10%

8. Temperatura mínima de autoignição ao ar

de 410° a 580°C

Observações:

itens 2, 3, 4, 7, 8 na pressão atmosférica ao nível do mar itens 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 na temperatura de 20°C item 8, faixa de variações devido a diferentes composições

Referências:

itens 1, 5 - MME, 2017; itens 3, 6, 7, 8 - Jenkin, 1962 itens 2, 4 - calculados com base nas referências anteriores

Fig. 1. Valores médios das principais características do GLP 20 JAN A MAR 2018

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COMBUSTÃO Ponto de Fusão* (°C)

Ponto de Fulgor* (°C)

Ponto de Ebulição* (°C)

Temperatura Crítica (°C)

Pressão Crítica (barg)

Propano

- 187,6

- 104

- 42,1

96,8

41,5

Propeno

- 185,2

- 108

- 47,7

91,9

45,2

N-Butano

- 138,4

- 60

- 0,5

152,0

37,0

Iso-Butano

- 159,6

- 83

- 11,7

135,0

36,5

Buteno 1

- 185,3

- 79

- 6,3

147,2

39,5

Iso-Buteno

- 140,3

- 76

- 6,9

144,7

39,0

Componentes do GLP

Observações: * na pressão atmosférica ao nível do mar Referências: Ahlberg, 1985; Jenkin, 1962; L’Air Liquide, 2002

Fig. 2. Propriedades notáveis dos principais componentes do GLP

que o destacam dos demais gases combustíveis convencionais, como: • Gás refrigerante em ciclos de refrigeração por compressão; • Fonte de pressão como propelente em aerossóis, exigindo sua prévia desodorização e possibilitando adequar a composição para obter a combinação pressão/temperatura desejada; • E agente de expansão para produção de espumas.

Além disso, alguns componentes dos gases liquefeitos do petróleo (propileno, butilenos e butadieno) são ainda utilizados pelas indústrias de 2ª geração como matéria-prima para gerar uma série de produtos químicos para as indústrias de 3ª e 4ª gerações.

O principal atributo do GLP é manter-se no estado líquido na

temperatura ambiente quando submetido a pressões moderadas, facilitando a armazenagem, o manuseio, a logística e a comercialização. Assim, sua disponibilidade abrange todos os municípios do território nacional[5], seja por dutos e/ou embarcações, transporte ferroviário e rodoviário até sua entrega ao consumidor final.

A Fig. 1 apresenta os valores médios das principais características do GLP nas condições indicadas. A Fig. 2 apresenta algumas propriedades notáveis das principais frações componentes do GLP nas condições indicadas, mostrando as amplas variações, possibilidades e restrições quanto aos usos de suas características físicas: como gás refrigerante em ciclos de compressão e transporte/

armazenagem no estado refrigerado em tanques não pressurizados.

Concluindo, as propriedades do GLP possibilitam inúmeras alternativas para armazenagem, transporte e aplicação deste versátil gás. Suas condições de queima limpa com baixo índice de excesso de ar de combustão, além das possibilidades de aplicações em processos diretos de transmissão de calor, proporcionam resultados de elevada eficiência sob os pontos de vista térmico e ambiental sendo, portanto, mundialmente considerado combustível ambientalmente amigável por seu baixo nível de emissões.

Referências [1] AHLBERG, K., “AGA Gas Handbook”, AGA AB, Lidingö, Sweden, 1985; [2] JENKIN, D.B., “The Properties of Lique fied Petroleum Gases”, O.P.D. Report No. 192/62M, Shell International, Lon don, 1962; [3] L’AIR LIQUIDE, “Gas Encyclopaedia”, Elsevier Science B.V., Amsterdam, 2002; [4] MME, Ministério de Minas e Energia, “Balanço Energético Nacional“ edição de 2017 - ano base 2016; [5] SINDIGÁS, acesso ao site www.sindigas. org.br em 19/01/2018.

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JAN A MAR 2018 21

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

Manufatura Aditiva: Oportunidade ou Ameaça?

C

MARCO ANTONIO COLOSIO marcocolosio@gmail.com Diretor da Regional São Paulo da SAE BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós doutorado pela EESC-USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André, lecionando diversas disciplinas na área da Metalurgia. Colaborador e associado da SAE BRASIL com mais de 30 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais, análise de falhas, P&D e inovações tecnológicas.

22 JAN A MAR 2018

aros leitores, iniciamos o ano diante de uma forte projeção da política em nosso meio industrial, influenciando em capitais e bolsa, credibilidade do mercado e na situação econômica na rota de ascensão do Brasil, mas diante de todas adversidades, erro seria esperar para desenhar uma estratégia tecnológica de P&D, que, de certa forma, ditará o sucesso das empresas em um futuro próximo. E é neste sentido que gostaria de acenar para uma oportunidade que desperta a atenção das comunidades científica e tecnológica, a qual chamamos de Manufatura Aditiva e se qualifica dentro da “Quarta Revolução Industrial”. Muitos a confudem com a impressão 3D, mas não se limita só a esta tecnologia, consistindo em outras abordagens na construção de produtos na forma de adição contínua de materiais.

Antes de debater seus detalhes, alerto aos nossos leitores que temos realmente uma oportunidade de caminhar junto com o mundo, ou pelo menos, com pouca defasagem de tempo e assim, evitar um atraso não recuperável da nossa posição, como aconteceu em diversas frentes anteriores, como por exemplo em casos como célula a combustível, nanotecnologia e a recente eletrificação de veículos, das quais, tivemos oportunidades de participar desde seu início, mas perdemos em quantidade e qualidade de dedicação.

Para compartilhar as estratégias do tema Manufatura Aditiva, sumarizo itens que nos localizam neste campo e despertam nossos interesses. Portanto, cito os desafios na produção de componentes em larga escala com baixo níveis de defeitos a um custo competitivo e uma qualidade satisfatória, a qual pode permitir a liberdade de geometria, flexibilidade de produção e eficiência no uso dos materiais.

Industrial Heating

A grande revolução está na mudança disruptiva dos conceitos de produção de produtos e tornará nosso universo bem diferente do que conhecemos hoje e enfatizo que a economia global do setor industrial será exposta a oportunidades e ameaças e apenas sobrevirão aqueles que se prepararem melhor a este cenário. Direcionando esta discusão para o setor automotivo, a nossa imaginação atinge a ousadia da podução por completa de um veículo pela Manufatura Aditiva, isto é, surgirão infinitas oportunidades ao longo dos anos, deste a construção de um pequena célula óptica até a uma carroceria e motorização inteira de um veículo.

Diante de um cenário no mínimo muito obscuro, as empresas estão se mobilizando para lidar com este tema, onde estão sendo criados grupos dedicados para entender a tecnologia e seu impacto no futuro, participando consultores, cientistas com auxílio de áreas de finança e comercial e com isto, se preparar para construir um futuro lidando com este tema altamente estratégico. Por outro lado, também já percebe-se uma movimentação global de empresas se associando, outras sendo criadas e também a descontinuação iminente de campos e negócios que serão fortemente afetados no futuro.

Mas o tema ainda não está totalmente entendido por todos. Estou falando em construir um produto através de uma imagem digitalizada e na ponta da linha de produção, recebê-lo materizado em escala real, sem precisar de fundições, estamparias, forjarias, injeções e usinagens. Dando mais subsídio ao nosso leitor, o momento é de entender melhor esta situação e as oportunidades, antes de tomar uma decisão e direcionar aos investimentos, por isto, as oportunidades de P&D são imensas e devem ser consideradas, com as citadas, tomando

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO “Diante de um cenário altamente desafiador, pergunto qual é a movimentação no Brasil para direcionar estes campos neste momento” por exemplos: FDM (deposição por fusão), LOM (manufatura de objeto laminado), 3DP (impressão 3D), SLS (sinterização a laser), LENS (netshape a laser), SLA (esterolitorgrafia), BEM (fusão por sonda de eletrons) e ainda outras técnicas que estão sendo desenvolvidas na área de metalurgia dos pós[1].

Diante de um cenário altamente desafiador, pergunto qual é a movimentação no Brasil para direcionar estes campos neste momento e, portanto, respondo que há uma singela estratégia em considerar estes temas como parte de políticas e editais públicos.

O tema Manufatura Aditiva é tão importante que sua abrangência se dá na área de manufatura e muito pouco na área de materiais, tanto que já está incluso na Manufatura 4.0 e manufatura avançada, e o mesmo está sendo abordado na Rota 2030 pelo MDIC[2], todavia, ainda em análise nos órgãos brasileiros. Por outro lado, o MCTIC tenta atuar no campo das Tecnologias Convergentes[3]. A Fapesp publicou recentemente um edital público para atuar no estado de São Paulo[4].

Enquanto este tema está sendo abordado pelos orgões públicos, mais intenso pelo MDIC pelo seu caráter manufaturável, alerto a comunidade de materiais que ele está muito

relacionado aos materiais, porque pouco se conhece de suas propriedades e desempenho. Neste sentido, órgãos internacionais, como a ASTM, criaram o comitê F42[5] e juntamente com a ISO atuam no MTC (Manufacturing Technolgy Center) para lidar com as formas de especificar e avaliar estes novos produtos.

Meu desafio com os leitores é sempre localizá-los em um cenário tecnológico e relato que este tema em questão está aberto e ainda é muito embrionário aqui no Brasil, merecendo a atenção de todos para acompanharem de perto os campos de maiores interesses. Por isso, neste momento, ainda não arrisco indicar uma rota específica, e sim fazer parte da abordagem por completo, acompanhando eventos, discussão e debates. Neste sentido, cito o próximo evento importante neste cenário que acontecerá em breve, no dia 27 de março de 2018, patrocinado pela empresa VirtualCAE e ainda em avaliação pela Fapesp, chamado de 1°

Simpósio Brasileiro de Manufatura Aditiva, a ser realizado no Hotel Mercure, em Santo André. Tenho a certeza que em muito breve as instituições brasileiras estarão lotadas de temas de P&D sobre este campo e defendo a seguinte visão: o sucesso tecnológico no futuro está sendo contruído agora. Um grande abraço e até a próxima edição da IH. Referências [1] Additive Manufacturing of Materials Viable Techniques, Metals, Advances, Advantages, and Applications; T.S. Sri vatsan, K. Manigandan, and T.S. Sudar shan; 2016; [2] http://www.mdic.gov.br/index.php/ inovacao/fomento-a-inovacao/manufatu ra-avancada; [3] http://www.mctic.gov.br/mctic/export/ sites/institucional/tecnologia/tecnolo gias_convergentes/arquivos/Cartilha-Pla no-de-CTI_WEB.pdf; [4] http://www.fapesp.br/10988; [5] https://www.astm.org/COMMITTEE/F42.

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JAN A MAR 2018 23

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Não Basta Fazer com Primor, é Preciso Contar

N

MARIANA MEDEIROS contato@sixpro.pro Departamento Comercial da SIXPRO Virtual&Practical Process, empresa especializada em simulação computacional. Graduanda em Engenharia Metalúrgica na PUC-MG.

24 JAN A MAR 2018

aturalmente, o número de empresas que fornecem soluções com alto valor agregado tem aumentado em todas as áreas. No meu caso, uma empresa de simulação computacional, básicos são: administrativo, RH, marketing, comercial, P&D e técnico. Entende-se que os dois últimos sejam onde se deposita o maior know-how de toda equipe. Entretanto, existe um setor importante que acaba se tornando o combustível para as companhias: o comercial.

Há muitos anúncios no mercado de cursos direcionados ao treinamento dos setores comerciais, envolvendo gestão e técnicas para conquistar novos clientes. Fala-se sobre maneiras mirabolantes de se oferecer um produto ou serviço, enchendo os olhos dos gestores quando esses estão montando uma nova equipe de vendas. Esse cenário também é encontrado no ramo dos softwares de projetos na indústria metalúrgica. O grande problema é que tais artimanhas acabam, sim, atraindo um cliente em potencial, mas logo não se sustentam e, ao invés de fidelizá-lo, acabam por deturpar a imagem da empresa e, de tabela, a dos outros profissionais da área que por ventura tentem alcançar a mesma clientela no futuro. Assim, além de se desenvolver uma relação nada sustentável com o cliente, uma empresa despreparada tecnicamente também cria um ambiente de dificuldades para a comunidade do próprio setor. Em outras palavras, ganha força uma frase um tanto informal: “não é ruim ter concorrente, o ruim é ter um concorrente ruim”.

O que há de errado, então, com as metodologias aplicadas na área comercial? Por que não se conseguem vingar por muito tempo as grandes promessas aos clientes? Ambas as respostas se encontram na seguinte afirmação: promete-se o que não se consegue cumprir.

O maior golpe que um profissional pode dar

Industrial Heating

“O que há de errado com as metodologias aplicadas? Por que não se conseguem vingar por muito tempo as grandes promessas aos clientes? Promete o que não se consegue cumprir.” a si mesmo é mentir para o seu futuro cliente.

A começar pelos prazos absurdos que não se consegue alcançar, passando pela armadilha do orçamento onde não se prevê tudo que devidamente o cliente irá necessitar, pela falta de embasamento ao argumentar com o comprador na hora de apresentar o seu produto, pela inabilidade em reconhecer que o seu produto ou serviço não irá atender satisfatoriamente o seu cliente, entre outros tantos eventos possíveis e que são danosos ao mercado.

Tomemos como exemplo o mercado da simulação computacional. Embora esteja consolidado em mercados mais desenvolvidos, no Brasil ainda se encontra em processo de desenvolvimento e estabilização. Um cenário como esse, por si só, já oferece dificuldades para a implementação da simulação na indústria. Ainda, somam-se a isso as várias situações em que softwares de simulação são “enfiados goela abaixo” das empresas metalúrgicas e também situações em que prestações de serviço são realizadas sem responsabilidade e com resultados falhos.

Pronto, é o suficiente. Mesmo que uma empresa de simulação disponibilize de knowhow técnico avançado e utilize softwares confiáveis, o exercício de conquistar o cliente fica muito maior, aumentando inclusive o tempo e os custos na prospecção de clientes.

No caso do vendedor, não é necessário apenas possuir a arte de dialogar, persuadir,

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL Comercial responsável

Know-how técnico

Potenciais clientes

Sem suar, mesmo quando tudo fica quente.

Inovação

Ferramentas avançadas

Fig. 1. Correla

motivar e argumentar no momento da venda. É preciso que ele entenda e saiba sobre o que ele está oferecendo.

Um bom comercial possui profissionais que dominem e prevejam as possíveis dúvidas que irão surgir no momento da negociação. Outro detalhe importante é entender sempre a realidade do cliente e não tentar solucionar de imediato, mas notar se seu serviço ou software atende às necessidades dele; e assim, procurar meios de demonstrar o diferencial da sua empresa.

Enfim, compreende-se o fato de que engenheiros ocupem lugares notórios em setores comerciais. Afinal, quem saberia melhor unir informações técnicas e práticas junto às vantagens econômicas em uma transação comercial do que um engenheiro capacitado? É necessário estarmos sempre preparados ao assumir a frente de um negócio, pois vender trata-se do cartão de visitas de uma empresa.

Estamos adentrando à 4ª Revolução Industrial, a inteligência artificial se faz presente e para atuar no mercado devemos estar no mínimo andando com passos largos ao lado da evolução. Como? Se atualizando e mantendo uma equipe sempre conectada com as inovações. É necessário reforçar que a obtenção de bons resultados, que a sustentação de novos clientes e que todo o discurso comercial previamente proposto são questões obrigatoriamente atreladas à competência de um time técnico. Buscar o diferencial para uma empresa começa pelo básico: organização e informação! De qualidade, responsabilidade e excelência. Seguir por esse caminho torna mais simples a tarefa de prospectar potenciais clientes. Que tenhamos essa meta neste novo ano promissor de 2018 e boas vendas!

A Schmidt-Clemens atende aos desafios da indústria de construção de fornos, oferecendo aços especiais otimizados para cada aplicação e desenvolvimento de materiais inovadores.

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Industrial Heating

JAN A MAR 2018 25

SIDERURGIA

O Caminho do Meio

H

ANTONIO AUGUSTO GORNI agorni@iron.com.br www.gorni.eng.br 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.

26 JAN A MAR 2018

á alguns meses, a Kobe Steel - a terceira maior siderúrgica japonesa - fez um anúncio surpreendente, revelando que uma investigação interna havia descoberto vários casos de falsificação de dados relativos às propriedades de ligas de cobre e alumínio que ela havia fornecido para indústrias automotivas e ferroviárias - e, possivelmente, também aeronáuticas. Isso, naturalmente, levantou a possibilidade de problemas de segurança com os veículos feitos com esses materiais, os quais apresentavam alto risco de se encontrarem fora das especificações adequadas.

O impacto da notícia foi ainda maior para os veteranos na área siderúrgica. Afinal, há trinta anos, o Japão se encontrava em pleno boom econômico, era o maior produtor mundial de aço e o segredo de seu sucesso era justamente uma busca fanática pela qualidade e excelência.

Cursos e livros de controle de qualidade total (TQC, Total Quality Control), baseados na filosofia japonesa, eram avidamente procurados por quem queria entender como a ponderada ética budista proporcionava prosperidade sustentável ao invés de administrações obcecadas por oferecer polpudos lucros aos acionistas a cada trimestre.

Os tempos eram outros. A Guerra Fria ainda era uma ameaça travando a globalização; a China engatinhava no cenário internacional mas, uma década depois de ter se livrado de seus delírios ideológicos, já se encontrava marchando firmemente rumo a um brilhante desenvolvimento econômico; e os Tigres Asiáticos estavam prestes a acordar. Hoje os antigos oponentes ideológicos participam ativamente de uma economia altamente darwiniana, onde só o mais apto sobrevive.

O episódio da Kobe é muito incômodo.

Primeiro, por ocorrer numa grande empresa de um país que muito influenciou as modernas doutrinas de garantia da qualidade. E também

Industrial Heating

por não ser único: pouco antes, outra firma japonesa, a Takata, havia assumido suas falhas na ocorrência de problemas recorrentes de qualidade nos airbags fornecidos a seus clientes. Pode-se citar ainda o Dieselgate, em que a Volkswagen - e também outras montadoras - manipulou os programas de injeção eletrônica de seus motores diesel de forma a reduzir a geração de gases poluentes ao detectar a execução de diagnósticos sobre suas emissões. E há quem afirme que esses casos públicos são apenas a ponta do iceberg. Eles deixam claro que a busca extrema pela competitividade está motivando atitudes pouco éticas por parte de algumas empresas.

Isto não chega a ser exatamente uma novidade, mas mostra que o tal liberalismo econômico está muito longe de ser auto-regulatório. Caveat emptor - o comprador que se cuide!

A questão envolvendo a Kobe parece refletir a difícil situação pela qual o setor metalúrgico vem passando há anos. A bipolaridade chinesa, que fez com que o país passasse de importador voraz para exportador agressivo, ainda está causando enorme perturbação entre os fabricantes de metais e afetando muito suas margens de lucro. Há também quem afirme que o grande esforço tecnológico que está sendo feito no desenvolvimento de novas ligas metálicas - seja aço, alumínio ou magnésio - para atender os requisitos cada vez mais severos da indústria automotiva, em termos de redução de peso e aumento de segurança, também está cobrando seu preço, não só em função dos custos diretos de pesquisa e desenvolvimento, como também do investimento necessário para a adequação ou mesmo construção de novas plantas industriais que estejam aptas a produzir economicamente esses novos materiais. Mas tudo isso será inútil se for perdida a confiança no produto que está sendo adquirido. O Caminho do Meio proposto por Buda pode ser pedregoso, mas é o único viável a longo prazo.

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Como Determinar a Espessura Nominal (En)

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EDSON URTADO edson.urtado@gmail.com Engenheiro mecânico, especialista em soldagem e fabricação mecânica, atua na área de soldagem há 20 anos.

Professor do SENAI-SP e de Cursos de pós-graduação em Engenharia de Soldagem.

LUIZ GIMENES JR gimenes@infosolda.com.br

m edições anteriores, abordamos diversos aspectos sobre o alívio de tensões em juntas soldadas. Este artigo irá abordar como determinar a espessura nominal (En), um parâmetro importante para a determinação da temperatura e tempo de patamar de tratamento térmico de alívio de tensões após soldagem.

A solda mais comum é em uma junta de penetração total, em inglês chamada de complete joint penetration (CJP), de acordo com a norma internacional AWS-American Welding Society. Conforme a Fig. 1. A espessura nominal (En) é a maior espessura da solda em qualquer parte do conjunto soldado, desde que não tenha sido previamente sido executado o tratamento térmico.

Na construção de vasos de pressão como caldeiras, geralmente para as soldas das flanges utilizadas em tomadas e aberturas, é necessário uma usinagem prévia para sua conexão com a tubulação, as ranhuras necessárias para o acoplamento exigem planicidade e consequente estabilidade dimensional.

As operações de soldagem induzem tensões residuais, porém em certos casos a operação posterior de usinagem que naturalmente também Penetração total

Tecnólogo em soldagem, inspetor de soldagem CWI, engenheiro internacional de soldagem (IIW), especialista em materiais, atua na área de soldagem há 30 anos.

Professor da FATEC-SP, Gerente Geral do INFOSOLDA e co-autor do livro SOLDAGEM (coleção Senai).

En

Fig. 1. Junta de penetração total (CJP) 28 JAN A MAR 2018

induz tensões e juntas ultrapassam os limites de escoamento e a peça sofre deformação constante, inviabilizando as medidas finais necessárias.

Dessa forma, o alívio de tensões é recomendado para que essas tensões residuais fiquem em um nível aceitável, tornando a operações de usinagem segura e com qualidade.

Ao fazer a determinação da, En, desconsidere todo e qualquer reforço de solda, pois esse não é parte estrutural do equipamento e não deve ser considerado no cálculo. O reforço da solda é mostrado na parte hachurada em cinza na Fig. 1.

Em soldas de topo com penetração parcial, em inglês chamada de partial joint penetration (PJP) de acordo com a AWS, devemos considerar a En como a profundidade total da solda, tomando o cuidado de excluir sempre os reforços de solda, tanto de face como do lado de raiz, conforme ilustrado na Fig. 2.

Nas soldas em ângulo, considerar a En a dimensão da garganta da solda, porém deve-se tomar cuidado, pois na maioria dos desenhos utiliza-se a dimensão da perna de solda que é 1,4 maior que a garganta de solda (ver a Fig. 3).

Quando houver uma junta com chanfro e em ângulo, deve se considerar a maior dimensão somando-se às duas dimensões. Na soldagem por

Industrial Heating

SOLDAS Penetração parcial

En

Fig. 2. Junta de penetração parcial (PJP)

En En

Fig. 3. Junta em ângulo

pinos, a garganta efetiva a ser considerada é o diâmetro do pino mostrada na Fig. 3.

Quando houver uniões soldadas de espessuras diferentes, Fig. 4, a En será a menor espessura das duas chapas adjacentes a uma junta soldada. No caso de vasos de pressão às juntas de casco com tampo de diferentes espessuras, sempre considera-se a de menor espessura, isso no caso de a junta a ser tratada localizada.

Na fabricação de trocadores de calor onde temos junta tuboespelho considerar a espessura nominal En a garganta efetiva, conforme ilustrado na Fig. 5.

Assim, a correta determinação da En pode reduzir tempo e custos no tratamento térmico de alívio de tensões, pois na maioria das vezes os técnicos consideram apenas a maior espessura do equipamento, que nem sempre é a mais apropriada para a determinação do tempo de patamar.

Outro parâmetro importante a ser determinado é a maior espessura do equipamento. Mesmo que ela não tenha sido soldada, ela deve ser considerada para o cálculo das taxas de aquecimento e resfriamento. Muitas vezes há uma diferença, pois, se as taxas de aquecimento e resfriamento não forem corretamente calculadas, podem induzir tensões adicionais e provocar trincas por diferenças de temperaturas excessivas.

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Fig. 4. Junta soldada com espessuras diferentes

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JAN A MAR 2018 29

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO

Nitretação Gasosa: Algo Novo e Algo Antigo

O

Doutor sempre foi fascinado por qualquer coisa envolvendo cementação. Nitretação gasosa não é uma exceção, sendo uma tecnologia aparentemente antiga e bem conhecida, com tão poucas mudanças, que fica a pergunta: “O que há de novo?”. Bem, como será demonstrado, há muita novidade. Vamos aprender um pouco mais.

DANIEL H. HERRING +1 630-834-3017 dherring@heat-treat-doctor.com

Panorama Histórico A Nitretação Gasosa do ferro e do aço é um processo termoquímico datado há mais de 100 anos. O Dr. Adolph Machlet (EUA) da American Gas Company of Elizabeth, em Nova Jersey, patenteou em 1913 o primeiro processo de Nitretação Gasosa que utilizava uma atmosfera de amônia. Em 1914, ele também patenteou um processo de Nitrocarbonetação utilizando uma mistura de amônia e hidrocarbonetos. Então, Dr Adolph Fry (Alemanha) da Krupps Steel Company patenteou em 1924 um processo que também utilizava atmosfera de amônia pura. O trabalho investigativo de Fry em processos de nitretação aconteceu na mesma época que o de

700 1.5

600

Log KN, atm-1/2

500

450

400

Log T-KN-N (Fe-N)

0.5 0

5.85

-0.5

10 5.897 5.89 5.87 %N

0.03 %N 0.01

0.05 1.1

3.2

γ’

0.07

1

30

1

5.82

5.73

-1

Temp. ˚C

ε

10.00%N 9.75 9.25 9.00 8.75 8.50 8.25

1

-1.5

550

1.2 1.3 1.4 Temperatura, 1/K x103

0.31 α

0.005

0.001

0.1

Potencial de nitretação (KN), atm-1/2

Presidente da empresa The Herring Group Inc., especializada em serviços de consultoria (tratamento térmico e metalurgia) e serviços técnicos (assistência em ensino/treinamento e processo/ equipamentos). Também é pesquisador associado do Instituto de Tecnologia de Illinois dos EUA, no Centro de Tecnologia de Processamento Térmico.

1.5

Fig. 1. Diagrama de Lehrer modificado (L. Maldinskl) - potencial de nitretação por temperatura para uma dada fase 30 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

Machlet, mas foi interrompido pela Primeira Guerra Mundial. O estudo de Fry também levou ao desenvolvimento e patentes de aços projetados especificamente para a nitretaçãoaços Nitralloy, contendo alumínio e cromo.

Estes processos de nitretação de etapa única foram levados ao máximo do potencial do nitrogênio e resultaram em camadas frágeis, altamente porosas, que possuem carbonitretos de ferro nos contornos de grão.

Para a maioria das peças, essa microestrutura inadequada exigia a remoção da “camada branca” produzida, normalmente por esmerilhamento.

A partir de 1922, iniciou-se um estudo para obter as relações entre ferro e nitrogênio conduzido por US Bureau of Standards (Departamento de Normas dos Estados Unidos) utilizando amostras nitretadas. Essa pesquisa foi apoiada por C. B. Sawyer e Fry, que estavam ambos trabalhando ativamente nesse assunto por volta de 1923 e ofereceram versões de um diagrama de fases de equilíbrio do sistema ferro-nitrogênio. Estes esforços resultaram no estabelecimento de um diagrama atualizado em 1929.

Na década de 30, E. Lehrer (Alemanha), introduziu para o sistema Fe-N um diagrama relacionando temperatura e potencial do nitrogênio. Isto permitiu determinar com precisão os limites de fase no sistema para composição e temperatura. O diagrama de Lehrer mostra a solubilidade do nitrogênio em ferrita como função do potencial de nitretação. A esta altura, folhas finíssimas de ferro eram nitretadas em misturas gasosas em escoamento compostas de amônia e hidrogênio. Isto permitiu a maior compreensão do processo de nitretação, e da microestrutura resultante da camada.

Então, o foco dos estudos foi em reduzir o potencial de nitrogênio e a formação da

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO Consequentemente, o processo de nitretação moderna nasceu e todos os equipamento recentes, controles e processos em uso atualmente são baseados nesse diagrama.

5 mil Fig. 2. Componente de Nitralloy 135M com uma camada nitretada uniforme de aproximadamente de 0,40mm (0,016 polegada) de profundidade com evidência de uma camada branca superficial de 0,0055mm (0,00022 polegadas) ao longo da superfície

problemática camada branca, e culminou em uma patente realizada por Carl Floe (EUA) utilizando um Processo de Nitretação em Duas Etapas em uma atmosfera de amônia e amônia dissociada, em 1943.

O Processo Floe (pronunciase “flow”) criou uma camada rica em nitrogênio no primeiro estágio então difundiu essa camada no segundo estágio para produzir uma microestrutura otimizada e diminuir a necessidade de tratamento térmico de retificação. Este processo ajudou a desenvolver mais precisamente a espessura da camada e a microestrutura desejadas.

Desenvolvimentos Modernos Nitretação Gasosa em etapa única e em duas etapas, como originalmente desenvolvidas, continuam em uso.

Na década de 90, no entanto, Leszek Maldzinski (Polônia) modificou o diagrama de Lehrer para incorporar curvas de concentração constante, 32 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

após analisar os resultados dos experimentos envolvendo também folhas finíssimas de ferro. (Fig. 1).

Em termos simples, estas curvas representam a concentração constante de nitrogênio em ferro (ambos na superfície e no contorno da interface) como função da temperatura do potencial do nitrogênio. Isto superou a falha do Diagrama de Lehrer, no qual prevê a estrutura da fase da camada nitretada, mas não fornece informações sobre as concentrações de nitrogênio (nas fases α-alfa, γ’gama‘ e έ-épsilon) como função da temperatura e potencial de nitretação.

Esta é a base para a compreensão da cinética da formação da camada nitretada.

Portanto, não apenas podemos determinar o potencial de nitretação em qualquer temperatura, mas também podemos predizer as fases microestruturais que serão produzidas, construindo o caminho para simuladores de processo.

Colocando Teoria na Prática Nitretação é um processo de difusão gasosa no qual o nitrogênio é absorvido na superfície do aço (Fig. 2). O processo começa na superfície da peça com a formação de uma camada composta (conhecida como camada branca) que depende muito da composição do aço (e principalmente do teor de carbono).

As fases formadas na camada são a épsilon (έ) e a austenita primária (γ’). Cada uma possui atributos que conferem propriedades mecânicas para a camada e podem variar percentualmente como função da temperatura e da composição do gás.

A espessura da camada composta é função do material (aço comum forma camada mais espessa do que aço liga.), temperatura, tempo e a composição do gás de processo.

Abaixo da camada composta está a camada de difusão, onde a difusão do nitrogênio afastado da superfície pode formar nitretos, e em alguns casos, carbonitretos.Normalmente a zona composta terá elevada dureza, boa resistência ao desgaste, resistência à corrosão melhorada e outras propriedades tribológicas.

O parâmetro que define a taxa de dissociação da amônia é o potencial de nitretação (KN). Na prática o potencial é selecionado para formar a espessura e microestrutura da camada exigidas. Quanto maior o potencial de nitretação, maior é a concentração de nitrogênio tanto na superfície quando nas fases presentes. Dessa

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO maneira, para manter um dado potencial, deve-se aumentar o fluxo de amônia. Claramente quanto maior o potencial necessário, maior o escoamento de amônia, o mesmo acontece com a temperatura. Quanto maior a temperatura, maior o fluxo de amônia.

Atualmente, processos de nitretação avançados controlam a taxa de escoamento da amônia em um forno de retorta a uma dada temperatura, e como resultado são capazes de produzir camadas compostas de fase única (alfa), duas fases (austenita primária e alfa) e três fases (épsilon, alfa e austenita primária).

Resumo A Nitretação Gasosa voltou às suas raízes, exigindo apenas a amônia como gás de processo em sistemas especialmente projetados para diminuir ou parar o fluxo de gás para alcançar a desejada estrutura metalúrgica e a dureza. Os fluxos são controlados e minimizados por simuladores de processo e sensores simples. Emissões desses sistemas são extremamente rápidas, assim então não podemos dizer que o processo de nitretação não acontece no prestador de serviços de tratamento térmico pelo teor da amônia no ar.

Lições Aprendidas Algumas lições práticas foram oferecidas para a indústria e podem ser documentadas como segue: • Aumentar a temperatura irá aumentar a espessura da camada e aumentar a camada branca, proporcionando uma atmosfera que permita a formação não controlada de camada branca; • Ajustar o potencial de nitretação para se relacionar com a fase desejada na superfície da peça. Carbono irá alterar o contorno da fase épsilon para menores potenciais, aumentando a quantidade de elementos de construção de nitretos, o que irá mudar os limites para maiores potenciais de nitretação; • Elementos de construção de nitretos possuem elevado grau de impacto obre o fluxo de nitrogênio necessário para saturar a estrutura. Assim sendo diluir a atmosfera com nitrogênio ou tratar a peça em baixas pressões irá parar a nitretação de aços de alta liga mais cedo quando comparado a aços baixo carbono.

[1] Steel Heat Treatment Handbook, George E. Totten and Maurice

Referências A, H. Howes (Eds.), Marcel Dekker, Inc., 1997; [2] Patent No 85924, “Method of Gas Nitriding,” Poland, 11.06.1977; [3] “ASM Handbook, Heat Treating, Volume 4, ASM International, 1991; [4] Zys´k J., “Rozwój azotowania gazowego stopów z·elaza” (in Po lish), Institute of Precision Mechanics, Warsaw, 2008; [5] Epstein, S., et. al, “Observations on the Iron-Nitrogen System,” Bureau of Standards Journal of Research, 1929; [6] “An Introduction to Nitriding,” Practical Nitriding and Nitrocarbu rizing, ASM International, 2003; [7] Hofman, Agnieszka et. al, “Consumption of Ammonia in the Zero Flow® Regulated Gas Nitriding and the Processes Used to Date,” Conference Proceedings, SECO/WARWICK 19th Heat Treatment Technical Seminar on New Trends in Heat Treatment, 2016; [8] Winter, Karl-Michael, “Gaseous Nitriding: In Theory and In Real Life,” United Process Controls white paper, 2009.

Industrial Heating

JAN A MAR 2018 33

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

O Custo da Qualidade: Acima e Abaixo da Superfície Ron Beltz - Throughput Consulting Inc.; Delafield, Wisconsin - EUA A maioria das pessoas, talvez até mesmo você, acredita que a qualidade significa maior custo. Após ler esse artigo, você terá, de algum modo, uma perspectiva diferente.

O

Custo da Qualidade (Cost of Quality - CoQ ) é um assunto em alta. Formaram-se alguns comitês em grupos de comércio para discutir sobre isso. Você provavelmente teve discussões internas em sua companhia sobre o custo da qualidade e como estes custos se comparam a outros tratamentos térmicos.

Com algumas exceções, seu cliente regular ou cliente em potencial não se importa com o quanto sua empresa gasta em qualidade. Eles assumem que terão o mesmo resultado seja de sua companhia ou de seus concorrentes.

Eles só se preocupam com a qualidade quando existem problemas óbvios em suas peças termicamente tratadas ou quando a entrega não é rápida o suficiente.

Fig. 1. Philip Crosby- guru da qualidade e Dr. Armand Feigenbaum- líder de TQM 34 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

Muitas companhias de tratamento térmico possuem um manual de qualidade e/ou um sistema de gestão da qualidade. Isso é ótimo! Mas, o que é perturbador é que muitos deles mantém ou conservam seus sistemas de gestão da qualidade desarticulados ente produção e administração.

Por qual motivo não seria desejável integrar suas iniciativas de qualidade diretamente ao chão de fábrica? O lugar onde isso é mais necessário.

O objetivo é ter uma ideia melhor de como determinar seu custo de qualidade e seu custo de baixa qualidade.

Entenda isso. É possível reduzir drasticamente seus custos, mas, integrar completamente seu sistema de gestão de qualidade é um requisito. Qualidade é simplesmente uma maneira de administrar componentes chave dentro de um negócio. Com um sistema de gestão da qualidade integrado diretamente com o chão de fábrica você seria capaz de responder “Sim!” para qualquer pergunta do auditor.

• Sim, o forno estava operando de acordo com as especificações da norma AMS 2750E; • Sim, o operador foi treinado e autorizado a executar esta ação; • Sim, o forno correto foi utilizado de acordo com o processo de aprovação da produção da peça; • Sim, houve uma análise de risco completa para a peça ou para o produto do fornecedor;

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

• Sim, as peças foram encharcadas pelo intervalo correto de tempo; • Sim, possuímos uma concessão do cliente para aceitar peças ligeiramente duras; • Sim, o operador percebeu, reconheceu e seguiu o CAPA (Corrective Actions/ Preventive Actions - Ações Corretivas/Ações Preventivas); • Sim, as peças não podem ser enviadas a menos que a resposta for sim para todas as outras etapas de modo que o processo prosseguisse.

PERGUNTA: Um tratador térmico que possui um maior custo de qualidade tem necessariamente mais qualidade do que o concorrente que gastou menos?

Não. É o mesmo que comparar a saúde geral de alguém baseado no quanto essa pessoa gastou em cuidados com a saúde. Uma pessoa pode gastar muito pouco em cuidados com a saúde e ser mais saudável do que quem gastar uma quantia muito maior.

Historicamente, gerentes de negócio assumiram que o aumento da qualidade é acompanhado por um crescimento no custo. Maior qualidade significava maior custo, não é?

Esse conceito foi questionado por um dos pioneiros da qualidade, que examinou a sua economia e concluiu que os benefícios superaram os custos. Continuou a desenvolver e a ensinar os princípios de que a qualidade é responsabilidade de todos, e, em uma abordagem com nenhum defeito não existe item insignificante. Também mantenha isso em mente. Se você apenas eliminar o que não é necessário, isso é lucrativo por si só.

PERGUNTA: Qual é a sua definição de Custo de Qualidade?

Custo de Qualidade é uma expressão que é amplamente

usada e amplamente mal compreendida.

Ao contrário do pensamento comum, não é o custo de criar um produto ou serviço de qualidade, mas, de NÃO criar produto ou serviço de qualidade. Cada vez que o trabalho é refeito, o custo da qualidade aumenta. Um exemplo óbvio seria o retrabalho de um serviço de tratamento térmico ou algo mais simples, como a substituição de um pedido em um restaurante.

Os custos de qualidade incluem as despesas em excesso relacionadas a um serviço de tratamento térmico, caso este fosse executado corretamente na primeira vez. Os custos incluem não apenas aqueles que são diretos, mas também todos aqueles resultantes de clientes perdidos, perda de participação no mercado e de muitos custos ocultos e oportunidades perdidas não identificadas pela maioria dos sistemas de contabilidade modernos.

Qualidade é gratuita, baixa ou má qualidade sempre vêm com um preço. Philip Crosby (Fig. 1), um ícone dentro de disciplinas de qualidade, ensinou que aumentar a atenção sobre a importância da qualidade seria uma ferramenta poderosa. Ele se referiu à medida como “preço da não-conformidade” e argumentou que, na realidade, as organizações escolhem pagar pela má qualidade através das decisões que tomaram.

Custos de Baixa Qualidade (Costs of Poor QualityCoPQ ) estão associados com o fornecimento de produtos ou serviços de má-qualidade. Existe alguma sobreposição entre os custos de qualidade e os custos de baixa qualidade. Custo de Qualidade pode ser considerado uma metodologia que permite organizar e determinar a extensão de quais recursos da empresa são utilizados para a prevenção da má qualidade.

As medidas realizadas para prevenir a má qualidade estimam a qualidade dos produtos/serviços oferecidos e os resultados de falhas internas ou externas. Possuir essa informação permite

Custos relacionados à qualidade

Custos de conformidade Custos de Prevenção: Para prevenir ou evitar problemas de qualidade associados com projeto, implementações e a manutenção do Sistema de Gestão da Qualidade, planejamento de qualidade e treinamento de pessoal

Custos de Avaliação: Atividades de medição e monitoramento relacionadas à qualidade; checagem de material e configuração de processo diante de especificações assentadas; confirmação de que o sistema esteja funcionando corretamente; avaliação e aprovação dos fornecedores de produtos e serviços

Custos de não conformidade Custos de Falha Interna: para remediar defeitos descobertos em peças termicamente tratadas antes de entregar ao consumidor. Podem incluir desperdício na produção, retrabalho, sucata, análise de falhas

Custos de Falha Externa: Para remediar defeitos descobertos pelos clientes. Podem incluir: reparos e serviços de devolução de peças, reinvindicações de garantia e todo o trabalho/custos associados com o tratamento e manutenção das reclamações dos clientes

Fig. 2. Custos relacionados à qualidade Industrial Heating

JAN A MAR 2018 35

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Retrabalho

Custos de Testes

Rejeitos

Desperdício

Excessivas horas extras Desgaste excessivo no equipamento

Retorno do Consumidor

Custos de Inspeção

Perda de peças

Inventário excessivo Capacidade não utilizada Custo de desenvolvimento de produto que falhou

Processamento adicional

Revenimento repetido de forma não planejada

Limpeza adicional da peça

Tempo de desempenar Tempo com clientes insatisfeitos

Erros de precificação e faturamento Atrasos no planejamento

Lidar com as relações Custos adicionais de energia

Fig. 3. Iceberg de CoQ e CoPQ

que a empresa determine a economia potencial ao implementar esses processos de melhoria.

Custo da Qualidade e Objetivos Organizacionais Os custos de realizar uma tarefa com qualidade, conduzir melhorias na qualidade e alcançar metas devem ser cuidadosamente gerenciados para que o efeito a longo prazo seja o desejável. Uma análise do CoQ deve incluir maneiras de determinar áreas problemáticas, oportunidades, economias e prioridades praticáveis.

Muitas organizações terão custos verdadeiros de qualidade-relacionada tão elevados quanto 15-20% da receita de vendas, com alguns sendo tão elevados quanto 40% do total de operação. Uma regra geral é que o custo de baixa qualidade de uma companhia próspera será cerca de 10-15% das operações. Efetivos programas de melhoria da qualidade podem reduzir isso substancialmente, e então trazer uma contribuição direta para os lucros.

Podemos dividir os custos de qualidade em duas categorias: custos de conformidade e custos de não conformidade (Fig. 2). Outro modo de ver isso está na expressão: Custos de Controle + Custos de Falha de Controle = Custo Total da Qualidade Vamos focar no CoPQ (Custos de Baixa Qualidade) e no 36 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

desperdício por um momento. Lembra-se do nosso amigo Philip Crosby e de sua filosofia de “Faça certo da primeira vez”? O que ele alega é que se deve focar na prevenção e no custo de não-conformidade (ou CoPQ ).

Custo de Baixa Qualidade é uma descrição mais precisa do que desejamos controlar. É muito mais fácil identificar, dentro de nosso próprio negócio, os serviços que impactam diretamente os clientes. Métricas que você pode aproveitar da porcentagem do retrabalho (mas não é limitado a isso), desempenho de entrega, resultados de pesquisa de satisfação do cliente, reinvindicações de danos, write-offs (procedimentos para dar baixa a ativos da empresa), multas, etc. Alguns usam um algoritmo simplificado para estimar seu CoPQ ao multiplicar o número de defeitos por período de tempo pela unidade média do custo da unidade para consertar uma falha. Porém, esse cálculo omite os custos da perda da clientela, perda de competitividade e múltiplos outros fatores, às vezes até danos legais.

O desafio está em avaliar o CoPQ que tenha impacto indireto sobre o cliente (e que também reduz seus lucros) como também em avaliar o desperdício gerado devido à produção extra ou às atividades que foram adicionadas a uma operação ou a um procedimento operacional padrão para lidar com o desperdício desnecessário.

Aqui estão as áreas de desperdício mais comuns em um ambiente de produção:

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

• Superprodução - produzir mais do que é necessário, mais rápido do que o necessário ou antes do necessário; • Tempo de espera - tempo ocioso que ocorre quando eventos codependentes não estão sincronizados; • Transporte - qualquer deslocamento de material que não dê suporte direto à produção; • Redundância no processamento - esforço redundante (produção ou comunicação) que não agregue valor a um produto ou serviço; • Inventário - qualquer provisão em excesso, acima das exigências da demanda ou do processo; • Movimento humano - qualquer movimento de pessoas que não contribua com valor ao produto ou serviço oferecido; • Defeito - reparo ou retrabalho de um produto ou serviço para cumprir os requisitos do cliente.

Foi estimado que o desperdício dentro de uma organização típica deve ser de 15-40% do total de sua capacidade. Pense sobre isso - até 40% de seu equipamento e pessoal é usado para o manejo de desperdício. É um recurso desperdiçado!

Quando sua empresa determina as métricas do CoPQ - aqueles itens mesuráveis que podem geralmente ser puxados de vários silos de dados em seus aplicativos legados díspares ou sistema ERP (Enterprise Resource Planning - Planejamento dos Recursos da Empresa) - logo perceberá que é apenas a ponta do iceberg (Fig. 3). É fácil medir coisas altamente visíveis, como retorno do consumidor, atividade de retrabalho, custos de testes e inspeções. Estes são apenas alguns dos custos incorridos por uma companhia, e são descritos como a porção visível do iceberg acima da superfície.

Muitos dos custos de qualidade estão escondidos ou são

muito difíceis de identificar. O modelo do iceberg ilustra que apenas a minoria dos custos de má ou boa qualidade é óbvia e aparece acima da superfície da água. A porção maior está abaixo da superfície e não é facilmente vista.

Mas, como cada técnica de negócio é única, seu modelo de iceberg pode ser um pouco diferente deste. Existe um enorme potencial para reduzir custos abaixo da linha d´água.

Identificar e melhorar estes custos significará a redução de seu custo de qualidade e de seu custo geral de negócio.

Todo esse desperdício - tarefas e atividades dirigidas por detecção interna e retrabalho reduzem drasticamente a capacidade e criam atrito entre os departamentos, resultando em frustração entre os empregados. Ações como horas extras excessivas, erros de cobrança, expediting, dano de reputação, excessivas auditorias do consumidor e reuniões, falhas de conformidade, perda de clientes, perda da moral da equipe, rotação excessiva de funcionários, processamento extra, e perda da receita potencial são todos aditivos muito caros ao CoPQ. A meta é investir tempo e dinheiro na prevenção de falhas para eliminar alguns destes custos adicionais. Dê uma olhada neste vídeo sóbrio de eventos reconhecíveis relacionados ao CoPQ , ao utilizar essa pequena URL, goo.gl/myoYDV. Como você aprendeu provavelmente pelo vídeo, uma abordagem viável para qualidade é absolutamente necessária.

De forma a não somente rastrear efetivamente, mas controlar a qualidade de sua empresa, é urgente ter um sistema de gestão da qualidade conectado diretamente com a produção e a manutenção. Qualquer outra abordagem não terá a eficácia necessária e nunca terá a habilidade de prover o controle e monitoramento automáticos, em tempo real, necessários para tal.

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JAN A MAR 2018 37

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Com a produção ligada ao sistema de gestão da qualidade, o CoPQ pode ser reduzido dramaticamente. Se a redução for de 15-10% e todo o resto permanecer igual - nenhuma nova venda - o lucro foi aumentado significativamente.

Todos sabemos como o lucro pode ser fugaz na indústria de tratamento térmico. Então esta e uma oportunidade de impactar seu lucro de uma forma positiva e não deve ser negligenciada. Reduzir o CoPQ pode render em maior capacidade sem a compra de novos equipamentos, sem contratar mais mão-de-obra, sem rodar mais turnos e com menos hora extra.

Uma vez que suas ferramentas e processos de negócio se estabeleçam apropriadamente e sua equipe esteja treinada adequadamente, a qualidade é gratuita (não é um presente, mas é gratuita). Somente coisas contra a qualidade custam dinheiro. E o CoPQ é a melhor métrica para determinar seu nível de qualidade. Você pode reduzir bruscamente seu CoPQ através de uma abordagem sistêmica utilizando tecnologia projetada para casar cotação, qualidade, produção, remessa, faturamento e manutenção.

Conclusão: A Maior Qualidade Possui o Menor Preço “Maiores qualidades possuem menor preço” é um aforismo japonês de produção baseado na premissa de que a maior qualidade de produção é o ganho em reputação que faz com que os compradores tenham preferência (sendo o preço razoavelmente similar) pelos bens de sua companhia. Isso significa que a empresa produzirá mais que seus concorrentes, com maior qualidade e menores custos de produção, superando a concorrência.

Com a gestão da qualidade, incluindo QA/QC (Quality Assurance - Garantia de Qualidade e Quality Control - Controle da Qualidade), construída com os passos necessários para desempenhar como um componente em acordo com o processo de aprovação e produção da peça conforme às necessidades do cliente, você terá consumidores mais felizes e ganhará a confiança de consumidores em potencial considerando seus serviços. É imprescindível mostrar evidência para seus clientes e potenciais clientes de que sua empresa atende seus requisitos e que está apto a fornecer consistentemente um processo confiável e replicável que se adere aos padrões acordados.

A única forma de garantir que isso aconteça sempre é um sistema completamente integrado de gestão da qualidade e manutenção. Você precisará de um sistema que: • Mantenha pessoas responsáveis e as faça completar a tarefa de maneira correta ou que pare sua habilidade de continuar um caminho de produção errônea; • Assegure a mais recente revisão do manual de qua38 JAN A MAR 2018

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lidade e políticas e procedimentos de operação estejam centralmente localizados e de fácil acesso; • Permita configurar facilmente o controle das plantas relacionadas a uma ordem de trabalho que defina a qualidade específica/requisitos de processo (por exemplo, instrução para o operador, requisitos de inspeção e teste, requisitos de coleta de dados de qualidade, checagem de qualificação de pessoal/equipamentos, etc); • Autorize configurar e reforçar as medidas CAPA que podem estar automaticamente conectadas com ordens futuras para remediar um problema; instruções CAPA vistas e reconhecidas por assinatura eletrônica; • Conceda congelar processos para prevenir qualquer mudança ao processo aprovado quando usado em um pedido futuro; • Reforçar checagens regularmente agendadas da calibração dos equipamentos ao prevenir que os operadores selecionem apenas equipamentos recentemente calibrados para testes de qualidade; • Considere uma revisão história completa dos processos, aprender as mudanças que aconteceram, quem realizou as mudanças e o motivo delas acontecerem e quais pedidos de clientes estão relacionadas com cada revisão; • Possa expedir não conformidades que automaticamente previnam cargas de entrar nas próximas etapas do processo; • Inclua a criação de certificados de confirmação dirigidos a peça, ao processo, ou especificações citadas no pedido do cliente; • Aprove anexar mídia relacionada à qualidade (por exemplo, instruções de empilhamento e carregamento, diagramas, vídeos de instrução, etc.) para os processos de pedido/trabalho individuais; • Suporte gerenciamento das especificações da indústria, como AIAG, AMS, API, AS, ASME, ASTM, ISO, ITAR / EAR, NADCA, Nadcap, SAE, MedAccred, etc., além de quaisquer especificações internas e principais, garantindo que sua equipe sempre esteja em conformidade com os requisitos de apropriados.

Sei que é um pedido exagerado, mas, é algo que está acontecendo com a tecnologia atual. Para aprender sobre as 4 verdades da gestão da qualidade e os 10 benchmarks para sucesso de qualidade, utilize o QR Code ou acesse o website www.industrialheating.com/4and10.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Ron Beltz - Diretor de assuntos estratégicos em Throughput/Bluestreak; tel: +1 888-785-0509 x710; e-mail:

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

Inspeção com Luz Mista em Fundidos e Forjados Geoff Diamond - Inspection Technologies Ltd.; Warwickshire, Reino Unido Para pequenas trincas, poros ou outros defeitos de superfície em fundidos e forjados que são difíceis de detectar pelo olho humano, ensaio de líquido penetrante é uma técnica bem estabelecida e amplamente usada para inspeções para materiais ferrosos e não ferrosos.

“L

uz Mista” é um termo dado quando há a tentativa de detectar níveis muito pequenos de luz emitida de um ensaio de líquido penetrante fluorescente à luz do sol ou em ambiente muito iluminado. Contanto, a eficácia destas verificações frequentemente exige que as condições de luz ambiente sejam suficientemente baixas (por exemplo, como é exemplificado pelas normas ASTM E709 e ASTM E1209), nas quais normalmente limitam sua utilizações a condições com pouca luz em ambientes internos ou sob uma construção específica como toldos cobertos ou tendas em casos quando o trabalho e externo e se deseja evitar condições de exposição à luz solar ou a claridade do dia de maneira direta ou indireta.

Estes limites asseguram operações por ensaios não destrutivos e torna os outros completamente impossíveis.

a)

Fig. 1. Cabeçote de escaneamento para sistema de inspeção em linha

Além disso, para inspeções na linha em produção contínua, o tempo extra e os recursos necessários para operar em condições de baixa luz podem causar sérios gargalos de produção e são caros em termos de mão de obra.

A companhia britânica Inspection and Technologies Ltd. desenvolveu sistemas de luz mista para eliminar esses gargalos de produção e aumentar significativamente taxas de transferência nos pontos de inspeção da linha. Ademais, o sistema vem com um software que automatiza completamente o sistema de inspeção, o que remove a necessidade de inspetores caros e altamente qualificados. Após o processo de inspeção automática ser completado, registros visuais fotográficos de todas as inspeções - passa ou reprova - são armazenados permanentemente por conformidade e propósitos de auditoria de qualidade 100%.

b)

c)

Fig. 2. a) Peça padrão para teste MPI; b) Vista simultânea da mesma cena com equipamento de luz mista; c) Inspeção em bancada de peça fundida Industrial Heating

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CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

a)

b)

c)

Fig. 3. Comparação da inspeção manual convencional com o sistema de luz mista: a) Amostra vista a olho nu; b) Iluminação UV com luz do dia; c) Iluminação UV em câmara escura revelando trinca

a)

b)

Fig. 4. a) Amostra em condições de iluminação de fundo elevada; b) Software elimina completamente a luz de fundo e também detecta automaticamente defeitos, sinaliza e armazena o defeito

O Sistema O sistema (patente #GB1610988.6) é mostrado na Fig. 1. É composto de uma câmera especializada, drivers eletrônicos patenteados e de uma fonte de luz UV autônoma.

O sistema permite a detecção efetiva da fluorescência, mesmo na presença de elevados níveis de iluminação de fundo. Isto evita a necessidade de mover itens para lugares cobertos ao utilizar ensaios não destrutivos com a técnica de fluorescência e evita completamente a necessidade de ambientes mal iluminados. De fato, ensaios de desempenho, que são as personificações comerciais iniciais desse sistema, detectaram radiação fluorescente de 200 lux ou abaixo na presença de iluminação de fundo em torno de 100.000 lux.

Para os ensaios não destrutivos mais comuns via técnicas 40 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

fluorescentes, a fonte de excitação de radiação é um diodo emissor de luz (Light emitting diode- LED) ultravioleta (UV). Quando, por exemplo, o material fluorescente de interesse é um fluoróforo disponível comercialmente como o Magnaflux® 14-HF (ou similar) ou o Magnaflux® ZL 60 para inspeção de partículas magnéticas fluorescentes e inspeção de líquido penetrante, então a variação aceitável de comprimentos de onda para a radiação de excitação para tais materiais é entre 350nm a 450nm.

Como adição a técnicas ópticas, o sistema também emprega processamento de sinal digital - redução de ruído assistida, filtrando e aprimorando o contraste de forma a proporcionar uma diferença de imagem mais clara na qual qualquer fluorescência detectada possa ser facilmente vista.

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

a)

b)

Fig. 5. a) Personificação do sistema de luz mista que utiliza braço robótico com scanner; b) Detecção completamente automática e sobreposição da informação do defeito a 30 fps com níveis de luz de fundo de cerca de 110.000lux. Cores diferentes indicam a severidade do defeito

A imagem final, que elimina toda a iluminação de ao supervisionar ou revisar o trabalho de técnicos no chão de fundo e mostra somente a peça, é mostrada em tempo real, fábrica multiplamente distribuídos em lugares separados. permitindo então que o usuário identifique visualmente uma área em que o material fluorescente esteja presente, Desempenho do Sistema como um vídeo de transmissão contínua. Esse arranjo é Diversas mostras industriais padrão e peças de teste foram vantajoso para a configuração de ensaios não destrutivos fornecidas pela Magnaflux® EMEAR. Estas são normalonde a fluorescência correspondente a uma trinca ou outro mente utilizadas para os propósitos de garantia da qualidefeito que possa ser detectado como parte de um processo dade em ensaios de líquido penetrante fluorescente para de inspeção dinâmico, que equivale a caminhar enquanto peças magnéticas (utilizado em metais ferrosos) e o ensaio estiver inspecionando ou uma linha de inspeção na linha de líquido penetrante (comumente usados para detecção de estática de objetos transportados por defeitos associados a metais não feruma esteira em uma configuração “Tal abordagem também permite rosos). As Fig’s. 2, 3 e 4 ilustram o de produção. desempenho do equipamento de luz que funcionários de nível técnico mista nestas amostras sob condições A interface do sistema para o usuário também contém um de laboratório. possam utilizar o sistema software automático de detecção ao invés de um funcionário de defeito que identifica e mede as Inspeção na Linha Produtiva áreas de interesse e alerta o usuário. altamente treinado e qualificado A Fig. 5 mostra a configuração do Opcionalmente, conforme desejado, sistema de luz mista no qual o capara inspeção ”. o software pode fornecer transmisbeçote de escaneamento é acoplado sões em tempo real de sobreposições a um braço robótico, que realiza visuais de regiões com fluorescência e identificar defeitos inspeções pontuais em posições pré-configuradas ou uma sobre imagens comuns do objeto inspecionado. Além disso, varredura contínua da superfície. Registros visuais de todas todas as imagens capturadas, independentemente de conter as inspeções são armazenados permanentemente para proou não defeitos detectados ou outras regiões de interesse, pósitos de conformidade e garantia da qualidade. são permanentemente armazenadas. Isto possui diversas Conforme as posições precisas dos defeitos são armazevantagens em termos de questões envolvendo conformidade nadas, o software também é útil para o controle do processo, e segurança no qual o sistema provê uma auditoria verdacomo quando falhas ocorrem com maior frequência em alguns deira com 100% de qualidade. lugares e com menor frequência em outros.

Tal abordagem também permite que funcionários de nível técnico possam utilizar o sistema ao invés de um funPARA MAIS INFORMAÇÕES: Dr. Geoff Diamond da Inspection Technocionário altamente treinado e qualificado para inspeção. A logies Ltd., 26 Rodovia Adelaide, Royal Leamington Spa, Warwickshire produtividade do inspetor qualificado pode também crescer CV31 3PL, Reino Unido; e-mail: geoffdiamond@inspectiontechnologies. drasticamente se este for capaz de inspecionar remotamente co.uk; web: www.inspectiontechnologies.co.uk.

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GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Padrão de Limitação para NOx Aperfeiçoado para Retratar a Eficiência da Combustão Martin Schoenfelder, Steven Mickey e Joachim Wuenning - WS Thermal Process Technology Inc.; Lorain, Ohio - EUA Em muitos lugares pela América do Norte, emissões de óxido de nitrogênio (NOx) provenientes de fornos aquecidos a gás são limitadas por lei ou por norma. Este é o caso típico de áreas urbanas ou em lugares onde as características topográficas são especiais e que intensificam negativamente os efeitos das emissões locais e regionais de NOx.

E

nquanto a abordagem de limitar as emissões perigosas serve para benefício do meio ambiente e da sociedade, o método usado para definir o limite pode alterar significativamente seu resultado (por exemplo, ao não levar em consideração a plena extensão dos fatores que influenciam). É o caso em particular para medir a eficiência de fornos aquecidos a gás.

Este artigo apresenta um exemplo simples que ilustra como limitações dos valores padrões unidimensionais das emissões podem levar a efeitos adversos, impedindo uma iniciativa bem-intencionada de alcançar seus objetivos ou até mesmo induzir a efeitos totalmente indesejáveis. Descreve ainda uma abordagem para uma correção muito simples da fórmula unidimensional atual para mostrar adequadamente a eficiência da combustão e, portanto, atingir os objetivos pretendidos.

Formação de NOx em Fornos Industriais Aquecidos a Gás Óxidos de nitrogênio são emissões altamente indesejadas porque podem ser diretamente prejudiciais à nossa saúde, contribuir para formação de ozônio e da chuva ácida[1]. NOx 42 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

pode ser gerado em processos de combustão, mesmo quando combustíveis “limpos” como o hidrogênio ou o gás natural são utilizados. A fonte principal de NOx em fornos industriais aquecidos a gás é chamada de NO térmico. Não existem outras maneiras de formação: NO rápido (prompt) ou NO combustível (fuel-bound). Estas são, no entanto, ambas desprezadas em fornos industriais.

A formação do NO térmico é definida pelo “Mecanismo de Zeldovich Estendido”[5,6]: N2 + O -> NO + N N + O2 -> NO + O N + OH -> NO + H Como é implícito pelo nome “NO térmico”, sua formação é conduzida pela temperatura e pode ser descrita como uma função exponencial. Picos de temperatura, então, contribuem bastante para a emissão de NOx. O pico de temperatura em um processo de combustão é normalmente encontrado na zona de reação (convencionalmente é chamada de “chama”). Tradicionalmente isso levou a uma troca entre a eficiência do queimador

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

e as emissões de NOx, porque pré-aquecer o ar de combustão (sendo a tecnologia mais efetiva e eficiente) também aumenta a temperatura de chama e, portanto, leva a uma maior emissão de NOx. Diminuir os picos de temperatura enquanto mantém a combustão completa é o objetivo das técnicas de redução de NOx, as quais foram o principal foco na pesquisa de combustão pelas últimas décadas. Os métodos mais comuns utilizados atualmente em fornos industriais são “air/gas staging” (manter a relação ar/ combustível em um limite), recirculação dos gases da chama (fuel-gas) e técnicas de combustão sem formação da chama como a FLOX® (Fig. 1)[2].

Exemplo Uma companhia está planejando construir um novo forno de forja na área de Los Angeles, Califórnia. Segundo o projeto, o forno precisa ser operado a 1250°C e uma entrada de calor líquido de 10 MMBTU/hora (3,000 kW LHV) para a aplicação pretendida. O forno operará 6000 horas por ano com um fator médio de carga de 75%. Como a eletricidade é muito cara e também não é desejável para fornos industriais por motivos ambientais, a empresa escolheu pelo aquecimento a gás.

Devido à localização do forno, a South Coast Air Quality Management District (Departamento de Gestão da Qualidade do Ar da Costa Sul) definiu um limite restrito de 0,06 libra/MMBTU (50 ppm) de NOx @3%O2 para o processo de combustão na maior temperatura do forno. Esse limite é baseado em uma aproximação unidimensional e não considera ajustes para tecnologia de alta eficiência. O limite também não é definido para uma escala absoluta como libras/ano, mas é dado em uma concentração no gás

Combustível reagindo e ar

Ar Combustível

Estabilização da chama Frentes da chama

Ar Combustível Supervisão da chama e ignição

Temperatura de supervisão Forte recirculação

Mistura de ar e do combustível com gás de exaustão antes da reação (sem frentes de chamas)

Fig. 1. Ilustração da tecnologia de combustão FLOX® e o efeito no perfil de temperatura (cortesia de WS)

de exaustão. Isto implica que todas as tecnologias disponíveis emitam o mesmo volume total de gases de exaustão.

Essa suposição está incorreta devido a diferença de eficiências de combustão das inúmeras tecnologias acessíveis.

Neste exemplo, a elevada temperatura do forno e o tempo de operação por ano fornecem medidas de eficiência altamente desejáveis. Comparado ao sistema de queimador de ar frio (que não possui nenhuma recuperação do calor), um sistema moderno de queimadores recuperativos (com recuperação de calor) alcançará economia de combustível na ordem de 53%. Enquanto um sistema de queimadores de ar frio alcançará a concentração exigida de NOx (0,06 libra/ MMBTU - 50 ppm de NOx @3%O2) o ar pré-aquecido de um sistema de queimador recuperativo poderia aumentar a emissão específica de NOx, em termos de concentração no gás de exaustão.

Pelo uso de técnicas de redução de emissão de NOx, como a combustão FLOX®, o sistema recuperativo ainda pode alcançar, 0.08 pounds/ MMBTU (70 ppm) @3% O2. Baseando-se no limite definido inicialmente, a companhia é forçada a utilizar um

sistema ineficiente de queimadores de ar frio porque o sistema recuperativo produz uma concentração levemente maior do que a especificação.

O padrão unidimensional definido pelas autoridades impede o uso da melhor tecnologia atual porque seu limite de concentração (libras/MMBTU ou ppm de poluente no gás de exaustão com um teor específico de gás oxigênio) não considera o total de gás produzido por cada configuração de combustão alternativa. O sistema de queimadores de ar frio exemplificado apenas alcança uma eficiência de 37% LHV na temperatura especificada para o forno.

Ao mesmo tempo, a solução alternativa de sistema recuperativo alcança uma eficiência de combustão de 78% LHV e uma diminuição considerável do uso de gás natural com proporcionalmente menos gases de exaustão (Fig. 2).

A economia de energia anual resultante comparada aos sistemas de queimadores de ar frio é 19 GWh, o que equivale ao uso anual médio de gás natural de 851 famílias americanas[4]. Ainda que as emissões especificas de NOx do sistema recuperativo sejam levemente maiores do que o Industrial Heating

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GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Temperatura (°F) 32

482

932

1382

1832

2282

2732

100

0 ε=1

Eficiência (%)

50

25

Queimador regenerativo

ε=0,6

Queimador recuperativo

ε=0,4

Conexão ou trocador de calor central

ε=0,2

Pré aquecimento do ar relativo:

ε=

ε=0

Temperatura do pré aquecido

25

50

75

Perdas de gás residual (%)

ε=0,8

75

Temperatura de escape

0

100 0

250

500

750

1000

1250

1500

Temperatura de escape (°C) - Antes da troca de calor Fig. 2. Eficiências de diferentes tipos de tecnologias de queimadores a gás (cortesia de WS)

sistema de referência, a quantidade absoluta de NOx emitido é, de fato, significativamente menor.

O ineficiente sistema de queimadores de ar frio emite 8,172 libras (3,707 kg) de NOx por ano enquanto o sistema recuperativo emite apenas 5,419 libras (2,458 kg). Isto equivale a uma diminuição de 33% de emissões de NOx no mesmo intervalo de tempo (valores derivados dos fatores de emissão baseada em energia para o gás natural H)[2].

Ao mesmo tempo, a redução de CO2 de aproximadamente 4,244 (3,855 métrica) toneladas por ano pode ser alcançada pelo aumento na eficiência de combustível (baseado no fator de emissão de CO2 de 0,126 lb/ ft3 2,02 kg/m3 para o gás natural H).

Para apenas um forno, esta diferença é equivalente a remover 820 carros de passageiros na estrada.

Para resumir, a maneira que o padrão é atualmente definido favorece uma tecnologia ineficiente e de maior emissão ao invés de uma tecnologia de combustão muito mais vantajosa que utiliza menos energia com emissões gerais significativamente menores. A próxima 44 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

seção introduz a um método de simples correção para levar em conta as diferenças na eficiência. Este método pode ser usado para corrigir o limite de emissões de maneira a comparar facilmente duas ou mais alternativas de tecnologia.

Fórmula Melhorada Para o Cálculo do Limite de Emissões De modo geral, existem dois métodos possíveis para melhor definir a limitação na emissão para garantir que o verdadeiro objetivo seja alcançado.

1. O total absoluto de emissões de um poluente pode ser limitado. Por exemplo, o limite pode ser dado em “libras por ano”; 2. A limitação de uma concentração de emissão em gases de exaustão pode ser corrigida por um fator de eficiência.

Enquanto a opção 1 pareça ser direta de início, pode ser difícil verificar a conformidade em aplicações reais.

Não existe um único dispositivo de monitoramento de emissões instalado permanentemente para comprovar as quantidades absolutas de um poluente emitido por ano. Seria possível, no entanto, utilizar valores extrapolados

baseados nas medidas verdadeiras para comprovar a conformidade com a limitação definida como um valor absoluto.

A opção 2 pode ser usada de uma maneira muito similar à abordagem atual. Recentemente, a limitação da concentração de um poluente no exaustor é verificada localmente ao longo do curso de um ciclo típico de operacional. No caso das emissões de NOx, uma sonda para analisar o gás de exaustão é inserida no sistema de exaustão e várias leituras são realizadas em um dado período de tempo. A média destes valores é então calculada para compará-las ao limite previamente configurado para o forno em questão.

Ao mesmo tempo, os dispositivos utilizados para analisar os gases de exaustão podem determinar também a eficiência de um sistema de combustão baseada no teor de CO2 e na temperatura de exaustão. Essas leituras de eficiência ou de eficiência publicada/garantida do fabricante podem ser usadas para ajustar os limites de emissões para o aumento de eficiência (ou vice-versa, penalizar a tecnologia ineficiente para o mesmo valor).

Assumindo que o sistema de referência (ref) é definido como a tecnologia de combustão mais eficiente que ainda respeita as concentrações de emissões limite EB como definido pelas autoridades. Se a tecnologia de referência é capaz de alcançar emissões específicas menores, EB deve ser ajustado de acordo com esse valor menor. Além disso, assumir que existam tecnologias mais eficientes no mercado (eff) que não concebem a atual limitação.

Os limites de concentrações de emissão corrigidos EN deve servir como um novo limite para as tecnologias de elevada eficiência porque representa o valor no qual o total absoluto de emissões esteja equipa-

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

rado ao emitido pelo de menor eficiência. Se o sistema alternativo mais eficiente estiver abaixo desse novo limite de emissões EN, então, será a solução mais ambientalmente favorável. Isto porque não somente a quantidade total de poluente emitido será menor que a referência, mas o consumo de combustível também será menor.

Para o exemplo definido na seção anterior, o limite específico de emissões corrigido EN para o NOx será de:

O sistema de queimadores recuperativo emitindo 0,08lb/MMBTU (70 ppm)@3%O2 se mantém abaixo do valor emitido EN de aproximadamente 0,14 lb/MMBTU (105 ppm)@3%O2 , essa economia de 33% de emissões de NOx por ano comparada com a opção que teria sido selecionada anteriormente.

A Fig. 3 ilustra uma comparação mais ampla de sistemas

recuperativo e de ar frio sobre uma faixa de temperaturas de trabalho. O gráfico mostra que o sistema mais eficiente oferece consistentemente menos emissões de NOx e também poupa uma quantidade expressiva de energia. Além disso, o efeito da economia de energia aumenta com a temperatura.

Conclusões Este artigo demonstra que o método atualmente utilizado para definir a limitação da concentração de poluente na exaustão do sistema de combustão frequentemente não atinge seu objetivo. Sem devida quantificação e integração das entradas do processo (combustível), o método padrão pode até ser contra produtivo com suas intenções.

Uma limitação não diferenciada da concentração em volume do poluente (NOx) é somente possível se todas as tecnologias disponíveis utilizarem a mesma quantidade de combustível para a operação. Como esse é raramente o caso, propusemos um limite com correção pela eficiência de combustão. Sua conformidade pode ser verificada da mesma forma que o limite anterior, isto porque as sondas de concentração não avaliam somente a concentração de emissões como também a eficiência do sistema. Como uma alternativa, as autoridades poderiam definir classes de

Combustol Fornos Indústria e Comércio Ltda Rua Alberto Belesso, 590 - Lote 3 - Qd C Parque Industrial II, Jundiaí (SP) (11) 3109-5900 vendas.jundiai@combustol.com.br www.combustol.com.br

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GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

1.00 0.05 0.00

20.00 15.00 10.00 5.00 1562 1652 1742 1832 1922 2012 2102 2192 2282 Temperatura do forno (ºF)

Emissões de NOx por ano (kg)

Consumo Anual de Gás Natural Queimadores recuperativos Queimadores de ar frio Queimador exemplo

25.00

0.00

Emissões de NOx/Limites (ppm @3%/O2)

Eficiência, LHV (%)

Uso de energia (GWh gás natural)

30.00

1.50

4000 3500 3000

2.50 2.00 1.50 1.00 0.05 0.00

Emissões Anuais de NOx Queimadores recuperativos Queimadores de ar frio Queimador exemplo

8800 6600

2500 2000

4400

1500 1000

2200

500 0

1562 1652 1742 1832 1922 2012 2102 2192 2282 Temperatura do forno (ºF)

0

Emissões de NOx por ano (lb)

35.00

2.00

Relação de eficiência / fator de correção 100 90 eficiência 80 tado pela s ju a x O ite de N 70 Novo lim 60 Fator de correção 50 40 30 Queimador 20 recuperativo 10 0 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 Temperatura do forno (ºF)

Fator de Correção [-]

40.00

2.50 Fator de Correção [-]

Relação de eficiência / fator de correção 100 90 80 Queimador recuperativo 70 Fator de correção 60 50 40 Queimador 30 de ar frio 20 10 0 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 Temperatura do forno (ºF)

Fig. 3. Queimador de ar frio vs queimador recuperativo - ilustração da relação de eficiência, fator de correção, limite tradicional unidimensional de NOx, limite de NOx corrigido pela eficiência, uso de energia e emissões absolutas de NOx por ano. Dados para o forno utilizado como exemplo para aplicação explicada no artigo estão evidenciados com linhas tracejadas verdes

equipamento de combustão baseadas em suas eficiências para diferentes tecnologias disponíveis[2,7].

O exemplo discutido representa uma aplicação comum de forno. Devido à aproximação calculada para as limitações, tecnologias menos eficientes são selecionadas. Para apenas um tipo de forno, pode levar a 19GWh de uso adicional de energia, 4,244 (3,850 métrica) toneladas de emissões adicionais de CO2 e 33% mais emissões de NOx do que seriam alcançadas com um sistema de combustão mais sofisticado. Isto se compara a um potencial de economia equivalente ao consumo anual médio de gás natural de 851 famílias americanas e reduções de NOx equivalentes a remover 820 carros de passageiros da estrada.

Ao extrapolar para centenas de fornos, o efeito rapidamente se torna altamente relevante para o público e para a sociedade. Uma simples correção aos padrões configurados pelas autoridades levará a efeitos positivos e expressivos tanto para o meio ambiente quanto para a economia.

of Air Quality Planning and Standards: NOx – How nitrogen oxi des affect the way we live and breathe, Triangle Park, NC, 1998; [2] J. G. Wünning, A. Milani: Handbook of Burner Technology for Industrial Furnaces, 2nd Edition, Vulkan Verlag, Essen, 2015; [3] United States Environmental Protection Agency (EPA), Office of Transportation and Air Quality: Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle, Ann Arbor, Michigan, 2014; [4] U.S. Energy Information Administration: Residential Energy Consumption Survey, 2009; [5] Y. B. Zel’dovich; The Oxidation of Nitrogen in Combustion Explo sions, Acta Physicochimica 21: 577–628, U.S.S.R., 1946; [6] G. A. Lavoie, J. B. Heywood, J. C. Keck; Experimental and Theoretical Study of Nitric Oxide Formation in Internal Combus tion Engines, Combust. Sci. Tech. 1 (4): 313–326, 1970; [7] R. J. Reed; North American combustion handbook. North Ameri can Mfg. Co., 2014.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Dr. Martin Schönfelder, Vice-presidente de vendas técnicas, WS Thermal Process Technology Inc., 8301 West

Referências

Erie Avenue, Lorain, OH 44053; tel: +1 440-385-6829; fax: +1

[1] United States Environmental Protection Agency (EPA), Office

440-960-5454; e-mail: wsinc@flox.com; web: www.flox.com.

46 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

TRATAMENTO TÉRMICO

Têmpera de Peças de Grande Porte Realizada em Dispositivos Gerd Müller-Laessig e Markus Ströbl - HEESS GmbH & Co. KG; Lampertheim, Alemanha Dada a sempre crescente tendência da energia renovável, a produção de engrenagens grandes e anéis de rolamento - como os utilizados em turbinas eólicas - está ganhando importância.

A

té alguns anos atrás, esses produtos eram customizados segundo o pedido. Agora são produzidos frequentemente em baixa escala. Requisitos como redução de custo, melhoria da qualidade e automação do processo são resultados disso.

No caso de cementação de engrenagens de transmissão e de anéis de rolamento, cascas de vários milímetros de espessura são requisitadas atualmente de maneira a poder compensar a distorção criada durante a têmpera convencional (que distorce a circularidade em vários milímetros) por meios de consumo de tempo e caros processos subsequentes de esmerilhamento. Apesar dos elevados custos de retrabalho, as grandes profundidades de carburação custam caro ao fabricante devidos aos elevados tempos de retenção no forno.

Projeto de Pesquisa Como uma produtora referência em instalações de têmpera por dispositivos, a HEESS decidiu analisar os processos envolvidos na têmpera de engrenagens de grandes dimensões e anéis de rolamento em maior detalhe em um projeto de pesquisa conjunta com o Instituto de Ciência dos Materiais de Bremen (IWT). As descobertas deste projeto tornaram possível neutralizar seletivamente a criação de mudanças de formato, como desvio da circularidade e conicidade durante o processo de têmpera, resultando em redução significativa da distorção.

Fig. 1. Máquina de têmpera realizada em dispositivos da HEESS, modelo SP1500 para componentes de grandes dimensões

Projeto de Máquina Para implementação destes requisitos, uma máquina de têmpera foi projetada (Fig.1) que permite processar peças de trabalho com um diâmetro externo de cerca de 1.500 mm. Durante os primeiros estágios do projeto de processo, o Instituto de Bremen (IWT) forneceu dados de simulações do escoamento de calor pela peça.

As conclusões resultantes estavam incorporadas no projeto da máquina e da ferramenta. Isso permitiu um fluxo uniforme em torno da peça a ser alcançado Fig. 2.

Fig. 2. Simulação para otimizar o fluxo durante a têmpera Industrial Heating

JAN A MAR 2018 47

TRATAMENTO TÉRMICO

A mesa móvel da máquina onde o acessório é anexado é montada na peça mais baixa da máquina, que é projetada como uma depressão. Isto foi abastecido com uma série de entradas de óleo de têmpera.

Usinagem com Ferramenta A máquina de têmpera (Fig. 3) consiste em uma placa de base na qual as lamelas são prensadas radialmente por dentro contra a peça a ser temperada por meio de um cone. Para fixar a parte axialmente, dois dispositivos de sujeição podem ser utilizados.

Variando o cone e/ou as lamelas a ferramenta pode ser utilizada por uma grande faixa de tamanhos de peças. Após a parte quente ser inserida, a mesa da máquina é movida para dentro.

As peças de suporte com os dispositivos de sujeição e cilindros hidráulicos na parte superior são então abaixadas e os cilindros aplicam as pressões hidráulicas impostas anteriormente que são necessárias para alcançar a desejada expansão e as forças de sujeição para o cone e para os dispositivos.

Processamento Durante o processo de têmpera controlada e reproduzível em sequência, um cone de limitação montado sobre o suporte restringe o espaço do fluxo ao redor da peça, reduzindo o tempo de preenchimento. O óleo de têmpera flui por dentro da peça, por fora, e por baixo através de sulcos na ferramenta da base da peça. A razão de escoamento em torno da peça é tão alta que o resfriamento é uniformemente realizado pela altura da peça.

De dentro para fora a razão de distribuição do óleo de têmpera pode ser estabelecida na razão ótima para cada parte.

Teste Em uma série de testes, seis anéis feitos de 18CrNiMo7-6 com diâmetro externo de 1.100 mm, diâmetro interno de 48 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

900 800 700 Temperatura (°C)

Fig. 3. Princípio de fixação (mandril de lamela)

800 mm e altura de 250 mm foram produzidos. Cinco anéis foram cementados. O sexto anel foi equipado com termopares que foram posicionados em vários furos próximos dos limites interno e externo, superior e inferior, bem como no centro da seção transversal do anel (Fig. 4).

Este anel foi utilizado em testes preliminares para medir a temperatura de variação como uma função da posição durante o resfriamento. Baseando-se nessas curvas de resfriamento, foi possível determinar, por exemplo, que para essa geometria do anel o resfriamento pode ser projetado para ser mais uniforme ao impor um fluxo de volume de óleo de 60% por dentro e 40% por fora do anel (Fig. 5). Isso acontece devido ao fato de que o exterior do anel fornece uma superfície mais ampla para a transferência de calor do que a superfície interior.

Foi assumido que um resfriamento ainda maior também resulta em uma menor distorção, e esta configuração foi então escolhida para testes posteriores. Antes do tratamento térmico e após cada mudança na condição, cada um dos anéis foi medido por dentro e por fora, em determinada altura da peça, utilizando um dispositivo de medida 3D. Os diâmetros interno e externo e a distorção na circularidade foram determinados por estas medidas. A diferença entre os diâmetros superior e inferior foi então calculada como medida de conicidade.

De forma a analisar melhor o processo ao longo do tempo, medidas do raio foram também realizadas localmente em sete posições. Cilindros pneumáticos com sistemas de medição de deslocamento integrado foram utilizados para este propósito. Isso permitiu a gravação das variações dos diâmetros, circularidade e conicidade ao longo do tempo durante o resfriamento para serem analisadas.

O desvio máximo da circularidade das peças antes do

600 500 400 300 200 100 0

0

500 1000 1500 Tempo após começar a examinar (segundos)

Fig. 4. Disposição dos termopares no teste do anel (seção)

2000

TRATAMENTO TÉRMICO

tratamento térmico foi em volta de 0,34 mm. A estimativa da conicidade obtida teve um valor máximo de 0,8 mm.

Após a têmpera, os valores de circularidade após tratamento térmico tiveram um valor máximo de 0,64 mm. A mudança na conicidade foi de aproximadamente 0,7 mm no pior caso e de 0,2 mm no melhor caso, dependendo da pressão de prensagem e do fluxo. Isso comparado a uma distorção na circularidade de 3-5 mm, que normalmente ocorre nas peças deste tipo durante têmpera livre. Este resultao mostra que os anéis com boa circularidade no início do processo podem continuar arredondados durante o processo de têmpera.

O Reparo é Possível?

A questão surge, no entanto, se é possível consertar os anéis com valores considerados ruins de curvatura (vários milímetros) por meio de têmpera em máquina. Para investigar essa questão, um anel foi intencionalmente deformado utilizando a máquina de têmpera resultando em uma distorção de 3,3 mm. Durante o teste seguinte, o anel foi endurecido em máquina. A circularidade do anel previamente deformado pôde ser melhorada de 3,3 mm para 1,9 mm durante o teste. Isso mostra que é possível arredondar anéis deformados dentro de certos limites (Fig. 6).

Fig. 5. Curvas de resfriamento medidas pelos termopares no teste do anel

O mecanismo que cria esse efeito é o fato de que apenas algumas lamelas repousam contra a peça no caso de um material deformado. A força total se concentra nestas poucas lamelas até que finalmente todas venham a repousar contra a peça, o que proporcionará então a força de retenção direcionada durante a têmpera.

Não foi estabelecida qual proporção de melhoria na circularidade pode ser alcançada na condição a quente antes do iní-

Industrial Heating

JAN A MAR 2018 49

TRATAMENTO TÉRMICO

PERGUNTE AO ESPECIALISTA #REVENIMENTO PERGUNTA: O nitrogênio é somente um gás usado com veículo para homogeneização do CH4+C3H8? E quanto à queima de fuligem, esta tem qual finalidade real no forno?

Henrique Augusto (pergunta feita pelo site da revista IH) RESPOSTA: Primeiro vamos ao nitrogênio. Não é somente usado para este fim. O nitrogênio exerce papel fundamental na segurança da operação em fornos com atmosfera controlada. Indico que verifique na própria revista IH os materiais que falam sobre segurança que eu e colegas da área fizemos anteriormente.

Já a queima de fuligem, tem como principais funções: - Evitar problemas nas peças; - Aumentar a vida útil dos componentes do forno minimizando ainda manutenções corretivas; - Manter a estabilidade da atmosfera e consequentemente ter repetibilidade de resultados metalúrgicos.

Antonio Carlos Gomes Junior Técnico em Eletromecânica pela ETE GV; Engenheiro Metalurgista pela FEI; MBA Gestão Empresarial pela FGV; Mestre em Processos Industriais pelo IPT; Especialização em Gestão e Liderança pela Universidade de Viena (Wirtschaftsuniversität Wien). Foi CEO da ASTT Tratamentos Térmicos (Aichelin GmbH) e responsável nas áreas de Tratamentos Térmicos e Engenharia de Processos na ZF do Brasil, Brasimet e Lindberg. Colunista da revista Industrial Heating. Atualmente é responsável pelo FacensTech, pelos núcleos Anthill, FabLab e professor na FACENS.

Participe desta seção! Envie suas

dúvidas para revistaih@revistaih.com.br.

50 JAN A MAR 2018

Industrial Heating

Fig. 6. Teste de têmpera- situação antes da peça se mover para dentro do equipamento

cio da têmpera ao exceder o ponto limite ou através de fluência e qual proporção é alcançada depois durante o processo de resfriamento assistido pela plasticidade de transformação. Investigações futuras estão planejadas neste assunto.

Outro fator influenciando a distorção é o projeto do fluxo do óleo de têmpera em torno da peça. Devido ao modelo cônico que se expande, um perfil de fluxo é criado no espaço entre as lamelas e o interior da peça. Este perfil é caracterizado no lado inferior interior por um fluxo inicialmente lento e um fluxo rápido na parte interior superior (fluxo decrescente pela seção transversal do fundo ao topo). O fluxo pode ser ativamente controlado ao utilizar placas de guia em diferentes formatos entre as lamelas, otimizando a conicidade.

Estas tendências, as quais foram confirmadas em testes, coincidem com observações práticas experimentais de usuários da indústria de máquinas HEESS.

to demonstraram, em ensaios reprodutíveis, valores de circularidade significantemente melhores quando comparados com os obtidos em têmpera tradicional; • Anéis deformados podem ser arredondados dentro de certos limites por meio de têmpera em equipamento; • A utilização de uma prensa de têmpera permite evitar transformar as peças em sucata, reduzindo os custos; • A interação entre fluxo otimizado e aplicação de força específica possui uma influência positiva na circularidade; • Além da circularidade, as mudanças de conicidade também podem ser influenciadas durante o têmpera por equipamento. Tanto a força de expansão quanto o baixo controle durante a têmpera têm um grande impacto no resultado; • O investimento em fornos e retificadoras pode ser reduzido drasticamente.

Detalhes dos dados analisados estão disponíveis por pedido.

Conclusão Em conclusão, as seguintes descobertas puderam ser determinadas pelo projeto de pesquisa: • Anéis endurecidos em equipamen-

& Co KG, Bahnhofstrasse 101 D-68623

PARA MAIS INFORMAÇÕES: HEESS GmbH Lampertheim, Germany; tel: +49 6241 8309-0; e-mail: info@heess.com; web: www.heess.com.

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