AÇO INOXIDÁVEL APLICAÇÕES NA INDUSTRIA

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Materiais com custo-benefício favorável para a Indústria de Etanol
Aços Inoxidáveis 
Materiais com custo-benefício 
favorável para a Indústria de Etanol
Kristina Osterman – Consultora do Nickel Institute 
Foto da capa: Planta de etanol de milho, Ontario, Canadá.
iStock photo @ SimplyCreativePhotography
AÇOS INOXIDÁVEIS 
MATERIAIS COM CUSTO-BENEFÍCIO 
FAVORÁVEL PARA A INDÚSTRIA DE ETANOL
 
Kristina Osterman – Consultora do Nickel Institute 
Tradução para o português - ABINOX
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O Nickel Institute 
O Nickel Institute (www.nickelinstitute.org) é uma 
associação internacional sem fins lucrativos da indústria, 
ativamente envolvida com, e com foco principal, no 
desenvolvimento do uso sustentável e responsável de 
aço inoxidável e outros materiais que contêm níquel. A 
organização é ativa em todos os principais setores de 
uso final de aço inoxidável, oferecendo orientação e 
assessoria técnica neutra em relação à sua utilização 
economicamente eficiente. Este artigo foi extraído de 
“Aço Inoxidável na Indústria de Biocombustíveis”, uma 
publicação do Nickel Institute para auxiliar os produto-
res de etanol, biodiesel e biogás, os fornecedores de 
tecnologia de processo, os desenvolvedores, bem como 
projetistas de instalações e operadores, a reconhecer as 
aplicações onde benefícios económicos podem ser 
obtidos a partir da seleção do tipo apropriado de aço 
inoxidável. Para receber uma cópia gratuita da publica-
ção, entre em contato com Kristina Osterman em 
+1-905-727-4615 ou @ Kristina.osterman miyainterna-
tional.com.
A ABINOX 
Associação Brasileira do Aço Inoxidável é uma associa-
ção sem fins lucrativos que congrega os integrantes da 
cadeia brasileira do aço inoxidável.
Kristina Osterman é consultora do Nickel Institute. A autora 
agradece o apoio do Nickel Institute na preparação deste 
documento.
AÇOS INOXIDÁVEIS 
Materiais com custo-benefício 
favorável para a Indústria de Etanol 
Kristina Osterman – Consultora do Nickel Institute 
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Aços Inoxidáveis 
AÇOS INOXIDÁVEIS 
Materiais com custo-benefício 
favorável para a Indústria de Etanol 
Os aços inoxidáveis são os materiais ideais para 
inúmeras aplicações nas usinas de etanol e têm um 
excelente histórico. Eles oferecem excelente resistên-
cia à corrosão, boa resistência mecânica, e ductilidade 
e tenacidade elevadas. Os aços inoxidáveis são de fácil 
manutenção, possuem uma superfície lisa e higiénica 
e oferecem uma aparência moderna e atrativa. Sendo 
100% reciclável, o aço inoxidável contribui para os 
objetivos e metas de sustentabilidade da indústria de 
biocombustíveis.
Um número crescente de empresas de engenharia de 
processos de biocombustíveis, têm especificado o aço 
inoxidável, para uma parte considerável dos equipa-
mentos de produção. Estas empresas estão conscien-
tes de que os custos de manuseio, construção e fabrica-
ção podem frequentemente ser menores, quando os 
aços inoxidáveis são utilizados, em substituição aos aços 
carbono, muito mais pesados.
Há por vezes ainda, uma percepção de que os aços 
inoxidáveis são materiais “caros” e que deveriam 
limitar-se a aplicações mais corrosivas, no entanto, as 
múltiplas vantagens dos aços inoxidáveis, fazem com 
que possam ser utilizados de forma rentável. Isto tem 
sido demonstrado amplamente e com sucesso, em 
usinas de etanol em todas as principais regiões produ-
toras. À medida que a indústria cresce e se desenvolve, 
esta tendência torna-se ainda mais clara. Isso não 
significa que os aços inoxidáveis são economicamente 
viáveis em todas as aplicações, no entanto, as usinas de 
etanol procuram cada vez mais equipamentos confiá-
veis, duráveis e com baixos custos de manutenção, 
atributos que os aços inoxidáveis são capazes de 
fornecer.
Condições Gerais do Processo
Os processos de produção de etanol podem ser consi-
derados moderadamente corrosivos. Numa planta de 
etanol o pH varia de 5,8 a 2 (ligeiramente a moderada-
mente ácido) na maioria das etapas do processo de 
produção. As temperaturas são relativamente baixas, 
com algumas exceções, quando podem chegar a 115 ° 
C (240 ° F) (o estágio de pré-tratamento de produção de 
etanol celulósico será discutida separadamente). Os 
aços inoxidáveis austeníticos padrão são, portanto, 
amplamente utilizados e reconhecidos como soluções 
econômicas e confiáveis.
Estima-se que cerca de 90% do aço inoxidável usado em 
usinas de etanol existentes é do tipo 304 (UNS S30400) 
ou sua versão de baixo carbono, 304L (S30403). O grau “L” 
é preferível onde a soldagem será necessária. Estes tipos 
populares de aços inoxidáveis atendem as exigências de 
resistência à corrosão e estão disponíveis em todas as 
formas exigidas de produtos em todo o mundo.
O aço inoxidável tipo 316L (S31603) é especificado 
frequentemente onde as condições operacionais do 
processo de produção de etanol são mais corrosivas 
devido a temperaturas mais elevadas e / ou a presença 
de ácidos, agentes de limpeza ou níveis mais elevados 
de cloreto nas matérias-primas. Além disso, para 
algumas aplicações, poderão ser especificados aços 
inoxidáveis especiais e ligas de níquel.
Existem algumas diferenças entre os requisitos de aço 
inoxidável para usinas de etanol de milho com moagem 
TABELA 1: PRINCIPAIS TIPOS DE AÇO INOXIDÁVEL UTILIZADOS EM USINAS DE ETANOL
Tipo UNS EN Atributos
304 S30400 1.4301 Boa resistência à corrosão em meios levemente ácidos e em soda 
caustica. Nível de resistência mínimo, levemente superior ao do tipo “L” 
304L S30403 1.4307 Idem acima, mas os tipos “L” são utilizados em construções soldadas. 
Material pode ser comprado normalmente com “Dupla certificação”, 
atendendo os requisitos de ambos 304 e 304L. 
316 S31600 1.4401 / 
1.4436
Resistência à corrosão melhorada nas condições de maior acidez, 
especialmente em altas temperaturas e/ou na presença de cloretos.
316L S31603 1.4404 / 
1.4432
Idem acima, mas os tipos “L” são utilizados em construções soldadas. 
Material pode ser comprado normalmente com “Dupla certificação”, 
atendendo os requisitos de ambos 316 e 316L. 
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Materiais com custo-benefício favorável para a Indústria de Etanol
a seco e úmida. Na moagem a seco, o aço inoxidável 
utilizado é essencialmente do tipo 304 (L). No processo 
de moagem por via úmida, o tipo 316 (L) é especificado 
nos equipamentos, já que o milho será mergulhado em 
uma solução mais corrosiva, contendo dióxido de 
enxofre (SO2) e ácido láctico.
Há um cenário semelhante quanto aos materiais utiliza-
dos em evaporadores e secadores. Em uma planta de 
etanol com moagem seca, os equipamentos serão 
normalmente fabricados a partir do Tipo 304 (L). O 
mesmo equipamento utilizado em instalações de 
moagem úmida será de preferência fabricado com o Tipo 
316 (L), que oferece uma melhor resistência à corrosão. 
A fase de pre-tratamento em tecnologias de 
produção de etanol celulósico
A fase de pré-tratamento dos processos destinados à 
produção de etanol celulósico, pode ser consideravel-
mente mais corrosiva do que o resto do processo de 
produção. Este é particularmente o caso em plantas 
que utilizam a hidrólise ácida para quebrar a lenhina, 
onde a biomassa é tratada com ácido sulfúrico diluído, 
a temperaturas elevadas (até 240 ° C / 460 ° F) e sob 
alta pressão. Este ambiente operacional é altamente 
corrosivo e muitas vezes, ligas de níquel tais como a 
liga de C276 (UNS N10276) e outras ligas do tipo 
níquel-C devem ser utilizadas.
Um processo menos corrosivo , é o processo de 
hidrólise concentrada de ácido, que utiliza concentra-
ções mais elevadas de ácido sulfúrico, porém tempe-
raturas muito mais baixas.
Muitas tecnologias de pré-tratamento de processos, são 
baseadas na hidrólise enzimática que exigem algum 
tipo de processo de pré-tratamento para a quebra da 
estrutura cristalinado material lignocelulósico e para a 
remoção da lignina, liberando celulose e moléculas de 
hemicelulose. Dependendo da matéria-prima de 
biomassa, métodos físicos ou químicos serão utilizados. 
Algumas das mais rentáveis tecnologias podem envol-
ver a combinação de uma fase de pré-tratamento 
ácido e hidrólise enzimática. Vários tipos de aço inoxi-
dável e ligas de níquel foram testados e utilizados em 
equipamentos de produção de pré-tratamento em 
plantas piloto e plantas comerciais. Estes incluem os 
tipos de 316 (L) e 316Ti (S31653) e ligas especiais, tais 
como aço inoxidável 904L (N08904), duplex 2205 
(S32205) e super duplex, tais como 2507 (S32750). Ligas 
Super austeníticas com 6% de molibdênio foram 
testadas e utilizadas, as marcas patenteadas para estas 
classes incluem 254SMO ® e AL-6XN ®.
Tecnologias termoquímicas também podem ser 
usadas no pré-tratamento do processamento de 
biomassa. Ligas especiais, resistentes a altas tempera-
turas podem ser necessárias nos equipamentos 
utilizados nos ambientes de operação relacionados.
Uso de aço inoxidável na Indústria de etanol de 
cana no Brasil.
Os aços inoxidáveis são também cada vez mais 
utilizados no Sistema Integrado nas usinas de açúcar / 
etanol no Brasil. Os aços carbono são mais comumen-
te usados nas usinas de açúcar, enquanto as destilarias, 
normalmente utilizam o aço inoxidável. O uso de aço 
carbono em usinas de açúcar sofre desgaste frequente 
e problemas de corrosão. Muitas usinas têm resolvido 
este problema, mudando para aços inoxidáveis.
Nas mesas alimentadoras onde a cana é transportada 
para ser moída, o aço de carbono sofre erosão e 
desgaste. Os Chute Donnelly são muitas vezes feitos 
de Tipo 304 (L) ou S20400. O aço inox contendo 12% 
de Cr (S41003) denominado no Brasil 410D, tem sido 
utilizado com maior frequência, pois ele tem melhora-
do as resistências à erosão e abrasão, se comparado 
ao aço carbono e com um custo menor, se compara-
do aos de aços inoxidáveis mais ligados.
Para várias outras áreas das usinas de açúcar, onde a 
corrosão é mais grave, o Tipo 304 (L) deve ser usado. Na 
América do Sul, os aços inoxidáveis ferríticos S43932 
(uma versão modificada do tipo 439) e 444 (S44400) são 
comumente disponíveis, especialmente em chapas com 
espessuras finas e, são portanto, muitas vezes utilizados.
Os aços inoxidáveis 304L, S43932 e / ou 444 são 
adequados para a maioria das aplicações nas usinas de 
açúcar, tais como o processo de extração de suco de 
Interior de uma planta de etanol - logen Corporation.
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Aços Inoxidáveis 
cana (dutos, topo do difusor), processo de geração de 
vapor, tratamento do caldo de cana e processo de eva-
poração e no processo de moagem. Os tipos 444 e 
439 não são recomendados na fase de sulfitação 
(adição de SO2), onde as colunas são de 316 (L). As 
colunas de destilação são frequentemente também 
feitas dos tipos 304 (L) ou (L) 316.
Sistemas de Tubulação
As usinas de etanol necessitam de quantidades 
substanciais de tubulações, tubos e acessórios - dos 
quais cerca de 75% são de aço inoxidável. O tipo 304 
(L) constitui a grande maioria dos tubos e acessórios 
necessários. Nos EUA, cerca de 80-90% dos tubos com 
costura utilizados, estão de acordo com a norma ASTM 
A 778, com conexões soldadas de acordo com a 
norma ASTM A 774, também em Tipo 304 (L). No 
Canadá, as usinas de etanol optaram pela melhor 
qualidade dos produtos, usando ASTM A 312 (soldado 
e recozidos) em Tipo 304 (L), mas também 316 (L) 
sempre que necessário. Os acessórios tipo 304 (L) e 
316 (L) utilizados no Canadá, são especificados pela 
norma ASTM A WP Classe 403, da mesma forma os 
soldados e recozidos.
Os sistemas de lavagem CIP (limpeza no local) neces-
sários em usinas de etanol, para a limpeza dos tanques 
de fermentação, utilizam soda cáustica e um ácido 
para a lavagem. Os evaporadores necessitam de uma 
limpeza regular, devido à formação de crosta. Os aços 
inoxidáveis utilizados no sistema de CIP (limpeza no 
local), são do Tipo 316 (L) em trocadores de calor e 
nos sistemas de tubulação associados. Vários compo-
nentes dentro dos sistemas de derrapagem de ácido 
sulfúrico normalmente usam N08020 (liga 20).
TABELA 2: AÇOS INOXIDÁVEIS ESPECIAIS E LIGAS DE NÍQUEL, UTILIZADOS NAS USINAS DE ETANOL.
Tipo UNS EN Atributos
316Ti S31635 1.4571 Resistência à corrosão similar ao 316, maior resistência 
mecânica em temperaturas elevadas.
317L S31703 1.4438 Resistência à corrosão levemente superior ao 316L
904L N08904 1.4539 Excelente resistência á corrosão em ácido sulfúrico
Alloy 20 N08020 2.4460 Excelente resistência á corrosão em ácido sulfúrico
6% Mo alloys various various S31254, N08367 – usados em condições muito ácidas ou alta 
concentração de cloretos
N30 S20400 - Melhores propriedades de abrasão e desgaste por 
deslizamento que o 304
2101 S32101 1.4162 Um dos vários tipos lean- duplex com alta resistência, 
adequado para grandes tanques
2205 S32205 1.4462 Liga Duplex, maior resistência e melhor resistência à erosão-
corrosão do que as ligas da série 300 
2507 S32750 1.4410 Uma das várias ligas superduplex, maior resistência à corrosão 
do que o 2205
410D S41003 1.4003 Aço inoxidável de baixa liga, resistência ao desgaste 
melhorada em relação ao aço carbono, especialmente 
utilizado em Chute Donnelly.
439-modified S43932 1.4510 Semelhante ao 304 na resistência à corrosão, utilizado 
principalmente no Brasil
444 S44400 1.4521 Semelhante ao 316 na resistência à corrosão, utilizado 
principalmente no Brasil
Alloy C-276 N10276 2.4819 Liga a base de Níquel utilizada em condições extremamente 
corrosivas
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Materiais com custo-benefício favorável para a Indústria de Etanol
Outras aplicações para aço inoxidável
Os numerosos misturadores utilizados nas usinas de 
etanol os são feitos principalmente de aço inoxidável 
Tipo 304 (L), mas também do tipo 316 (L) ou liga 20. 
Espera-se que a utilização do Tipo 316 (L) deva 
aumentar, quando as plantas de etanol celulósico 
forem construídas, em escala comercial.
Centrífugas de decantação são fabricadas principal-
mente com o Tipo 316 (L), mas também com o Tipo 
317L, Tipo (S31703) e dúplex 2205. As numerosas 
bombas de processamento presentes nas plantas de 
etanol, são fabricadas a partir de aço inoxidável 
fundido do tipo 316 (ACI CF8M) ou 316L Tipo (CF3M), 
mas também, cada vez mais, a partir de ligas fundidas 
duplex, tais como a ASTM 1B Grau 890 (CD4MCuN), 3a 
(CD6MN) ou 4A (CD-3MN).
Os principais fabricantes de bombas, indicam que cerca 
de 60-70% das bombas fornecidas às plantas de etanol, 
são feitas do Tipo 316 (L) e 30-40% de uma das ligas 
duplex. Tem havido um aumento claro na utilização de 
graus duplex nos últimos 5 anos. Ligas duplex são mais 
resistentes à corrosão/erosão, com bom desempenho 
onde as partículas sólidas estão presentes.
Usinas de etanol também utilizam válvulas de aço 
inoxidável, filtros, reguladores, canela, termo-com-
pressores, ejetores de vapor, telas e várias outras 
peças e componentes, principalmente dos Tipos 304 
(L) e 316 (L). Liga 20 é também usada em ambientes 
com ácido sulfúrico. Aplicações do aço inoxidável 
Tipo 304 (L) também podem ser encontradas em 
equipamentos de controle de emissões utilizados por 
usinas de etanol para controlar os poluentes do ar e 
emissões de odores.
Tanques para etanol grau alimentício, são construídos 
utilizando-se aços inoxidáveis, principalmente o Tipo 304 
(L). Alguns dos novos tipos de alta resistência lean-du-
plex, tais como S32101 são adequados para tanques 
muito grandes que utilizam chapas mais grossas.
Resumo
Os aços inoxidáveis são amplamente utilizados na 
indústria atual de etanol, proporcionando uma vida 
útil longa e livre de manutenção. Com novos proces-
sos sendo comercializados, a sua utilizaçãosó vai 
aumentar. Devidamente escolhidos e fabricados, os 
aços inoxidáveis serão os materiais padrão para as 
gerações vindouras.
Para informações adicionais sobre aço inoxidável 
e outras ligas de níquel:
Nickel Institute – www.nickelinstitute.org
ISSF (International Stainless Steel Forum) 
www.worldstainless.org
EuroInox (European Stainless Steel Development 
Association) 
www.euro-inox.org
BSSA (British Stainless Steel Association) 
www.bssa.org.uk
SSINA (Specialty Steel Industry of North America) 
www.ssina.com
ASSDA (Australian Stainless Steel Development Asso-
ciation) 
www.assda.asn.org
NZSSA (New Zealand Stainless Steel Development 
Association) 
www.hera.org/nz/nzssda/
ISSDA (Indian Stainless Steel Development Association) 
www.stainlessindia.org
SASSDA (South African Stainless Steel Development 
Association) 
www.sassda.co.za
Outras Associações de Desenvolvimento 
do Aço Inoxidável:
Brazil – www.abinox.org.br
China – www.cssc.org.cn
Japan – www.jssa.gr.jp
Mexico – www.cendi.org.mx
Thailand – www.tssda.org
Outras associações:
IMOA (International Molybdenum Association) 
www.imoa.info/
ICDA (International Chromium Development Association) 
www.icdachromium.com
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Aços Inoxidáveis 
Para informações adicionais, visite nosso site.
www.nickelinstitute.org