MATERIAIS REFRATARIOS

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Jorge Luis de Brito Sallum
SELEÇÃO DE MATERIAIS
REFRATÁRIOS -
CONCRETOS, TIJOLOS E
FIBRA CERÂMICA
Jorge Luis de Brito Sallum
Refratário
 Material cerâmico, natural ou artificial,
conformado ou não, geralmente não
metálico, que retém a forma física e a
identidade química quando submetido a
altas temperaturas.
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Propriedades de um refratário
ideal
� Alto ponto de fusão
� baixa expansão térmica
� resistência mecânica em alta temperatura
� matéria prima abundante e barata
� facilmente sinterizado
� resistência a corrosão, erosão e choque térmico
� sem transformação de fase
� estabilidade em atmosfera redutora e oxidante
Dificuldade no desenvolvimento: associar as propriedades.
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 Classificação geral
� ABNT NBR 10237 -
 Material Refratário
 Classificação Geral
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A ABNT classifica:
�quanto à forma
�quanto ao processo de fabricação
�quanto ao processo de conformação
�quanto à natureza química e mineralógica
dos constituintes
�quanto ao grau de porosidade
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Revestimentos Refratários
�A principal aplicação é no revestimento de
equipamentos fabricados com chapas de aço
carbono e submetidos a altas temperaturas.
Evitando-se a utilização de chapas de aço
liga, de elevado custo de fabricação.
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Revestimentos Refratários
� Locais de utilização na Petrobras:
• Conversores de UFCC
• Fornos
• Caldeiras
• Incineradores
• Queimadores
• Outros
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Tipos de revestimentos
�Usamos basicamente 3 tipos:
…alvenarias refratárias
† revestimentos em concretos
‡ revestimentos flexíveis
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1-Alvenaria Refratária
�Construída com tijolos de tamanho e
formatos padronizados
�Tamanho de 229x114x76 ou 63 mm
�Tijolos isolantes, densos sílico-aluminosos e
densos aluminosos
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Alvenaria Refratária
�Sua resistência estrutural depende:
– da resistência do tijolo
– da forma como são empilhados
– da argamassa
�Função dos pisos:
– conservação de energia
– prevenir superaquecimentos nas estruturas
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Alvenaria Refratária
�Função das paredes:
– conter o calor produzido nos queimadores
– O tijolo isolante é normalmente utilizado para
temperaturas inferiores a 1000 C, com
espessura de 1/2 tijolo, com ou não
isolamento de encosto (back-up)
Norma ABNT
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2-Revestimentos em Concreto
Um concreto é:
⇒mistura de agregados refratários
⇒distribuição granulométrica balanceada
⇒cimento de aluminato de cálcio ou não
⇒aditivos com diversas funções
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Revestimentos em Concreto
Aspectos no crescimento do uso:
¹redução no tempo de parada do eqto.
¹Facilidade e rapidez em reparos localizados
¹características similares ou superiores aos
produtos conformados
¹facilidade no abastecimento
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Revestimentos em Concreto
Considerações gerais:
·principais aplicações:
- com objetivos estruturais e
- como revestimento refratário, sob condições
severas de serviço a altas temperaturas.
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Revestimentos em Concreto
�Fatores a serem considerados na SELEÇÃO
DO CONCRETO:
2.a- fatores operacionais
2.b- fatores de projeto
2.c- fatores do material refratário
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Revestimentos em Concreto
 SELEÇÃO DO CONCRETO:
2.a- fatores operacionais:
Àfunção do equipamento
Ànatureza do produto processado
Àvelocidade de operação
Àtemperatura nas diversas regiões
Àfonte de calor
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Revestimentos em Concreto
SELEÇÃO DO CONCRETO:
2.b- fatores de projeto:
Àtipo do equipamento
Àconsumo de combustível
Àcarga suportada pelo revestimento
Àmétodo de assentamento e fixação
Àprevisão de junta de expansão
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Revestimentos em Concreto
SELEÇÃO DO CONCRETO:
2.c- fatores do material refratário:
Àpropriedades a altas e baixas temperaturas
Àmétodo de aplicação
Àfatores econômicos (custos)
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Revestimentos em Concreto
MÉTODOS DE APLICAÇÃO:
- Por derramamento
- Por projeção pneumática a seco
- Por socagem manual ou pneumática
- Por vibração externa
- Por bombeamento (fluência livre)
- Por projeção pneumática a úmido
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Revestimentos em Concreto
Tipos:
™Concretos convencionais
šConcretos de baixo teor de cimento
›Concretos de ultra baixo teor de cimento
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Revestimentos em Concretos
1-Concretos Convencionais:
�cimento de aluminato de cálcio; 20 a 30%
�água; 8 a 15%
�Apresentam excelente resistência
mecânica a 110oC, devidos as ligações
hidraúlicas, que se modificam durante o
aquecimento
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Revestimentos em Concretos
2-Concretos BTC:
�cimento entre 5 e 8%
�pouca impureza
�quantidade pequena de água para
aplicação
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Revestimentos em Concretos
3-Concreto de Ultra Baixo Teor de Cimento:
�mesma tecnologia dos BTC
�cimento de 1 a 3%
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Principais componentes de um
concreto:
�Agregado
�Cimento de Aluminato de Cálcio
�Aditivos
�Água
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Agregado:
�Inorgânico
� estabilizado química e fisicamente
� esqueleto estrutural dos corpos cerâmicos
� distribuição granulométrica segundo curva
pré definida (empacotamento compacto)
�matérias primas: argilas, alumina, mulita, etc
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Cimento de aluminato de
cálcio:
- Constituído de cal e alumina que formam
os componentes principais
- Desenvolvido devido ao elevado grau de
corrosão sofrida pelo cimento portland
quando na presença de sulfetos
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Aditivos:
- Permitem a obtenção de melhores
características nos produtos, pois
modificam sensivelmente as propriedades
dos concretos.
- Usados em pequenas quantidades, em
excesso prejudica as características
- Redução da quantidade de água
- Acelerador do tempo de pega e reação
- Retardador de pega e reação
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Água:
- é fundamental para a aplicação dos
concretos
- adicionada só no momento da
aplicação
- na quantidade recomendada pelo
Fabricante
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Normas Petrobras
N-1728 - Concreto refratário
Fixa as condições para aquisição:
- de concretos (especificação)
- de dispositivos de ancoragem
- dos materiais complementares (agulhas)
N-1728
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Normas Petrobras
N-1910 - Projeto de revestimentos de
concretos refratários
Fixa as condições para:
- seleção do material refratário
- seleção da ancoragem
N-1910
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Normas Petrobras
N-1617 - Aplicação de concreto refratário
Fixa as condições de :
- armazenamento
- aplicação
- inspeção
N-1617
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Normas Petrobras
N-1951 - Inspeção de revestimentos de
concretos refratários
Fixa as condições para:
- Inspeção de revestimentos já
submetidos às condições operacionais
N-1951
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Vantagens dos concretos
sobre os tijolos
– facilidade na aplicação, principalmente em locais
não planos e na execução de reparos
– maior facilidade no projeto, sem custo adicional
– não necessitam estoques excessivos de materiais,
enquanto os tijolos necessitam de grandes
estoques com diversas dimensões e formatos
– normalmente dispensam a introdução de juntas de
dilatação com materiais especiais, diminuindo os
custos e tempo de instalação
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Vantagensdos concretos sobre
os tijolos
– maior resistência a choques térmicos e ao
descascamento superficial da parede (spalling)
– maior estabilidade da parede refratária devido a
maior facilidade de ancoragem à parede metálica
– execução de construções simples e complexas,
totalmente ancoradas
– instalação relativamente rápida e barata
– manutenção reduzida e simplificada
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3-Revestimentos Flexíveis em
fibras cerâmicas
{ Introdução
G fabricadas a partir da eletrofusão de alumina
e sílica de alta pureza, seguida de sopragem
com ar ou vapor
G entrelaçamento das fibras
G natureza amorfa devido ao resfriamento
rápido, na fase de fabricação
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Sopragem radial
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Características:
G Diâmetro de 1 a 6 micrômetros
G Comprimento de 100 a 250 mm
G Condutividade térmica baixa
G 60% alumina e 40% sílica
G Temperatura limite de 1260oC e 1400oC
G Em mantas, painéis, flocos e módulos
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Revestimentos Flexíveis
GEndurecedor para melhorar o
desempenho a ação mecânica dos
gases
GUsados como juntas de dilatação
GCoating para aumentar a resistência à
velocidade dos gases
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Revestimentos Flexíveis
| Instalação
& inicialmente era feita em varias camadas
de mantas - papel de parede
&desvantagens: contração das mantas a altas
temperaturas, rasgando-as na região da
ancoragem e expondo os grampos que se
oxidam e provocam a sua queda
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Revestimentos Flexíveis
&Desenvolvimento de novo método de
aplicação, por MÓDULOS, que atenuam
estes problemas:
 - revestimento quase sem contração no
sentido paralelo ao costado
 - ancoragem não fica exposta
 - dimensões 305 x 305 mm e espessuras de
100 a 300 mm
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Vantagens dos flexíveis sobre os
refratários convencionais
• menor condutividade térmica
• menor densidade (estruturas menos
robustas)
• baixa capacidade de armazenamento de
calor- aquecimento e resfriamento mais
rápidos
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Vantagens dos flexíveis sobre os
refratários convencionais
• Elevada resistência a choque térmico
• fácil aplicação, manuseio e
manutenção
• alta flexibilidade e resiliência
• excelente isolação acústica
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Desvantagens dos flexíveis sobre
os revestimentos convencionais
• baixa resistência mecânica
• ácido fluorídrico e fosfórico, álcalis
concentrado e gases de combustão com
teores elevados de vanádio e enxofre
• impossibilita a lavagem da serpentina
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Desvantagens dos flexíveis sobre
os revestimentos convencionais
• Baixa resistência a erosão pelas
chamas
• baixa resistência a altas velocidades
dos gases (até 15 m/s para as mantas)
• alta permeabilidade aos gases (aplicar
barreira de vapor)
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Normas Petrobras
N-1618 - Material para isolamento térmico
N-1890 - Revestimentos internos de fibra
cerâmica
	SELEÇÃO DE MATERIAIS REFRATÁRIOS - CONCRETOS, TIJOLOS E FIBRA CERÂMICA
	Refratário
	Propriedades de um refratário ideal
	Classificação geral
	A ABNT classifica:
	Revestimentos Refratários
	Revestimentos Refratários
	Tipos de revestimentos
	1-Alvenaria Refratária
	Alvenaria Refratária
	Alvenaria Refratária
	2-Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concreto
	Revestimentos em Concretos
	Revestimentos em Concretos
	Revestimentos em Concretos
	Principais componentes de um concreto:
	Agregado:
	Cimento de aluminato de cálcio:
	Aditivos:
	Água:
	Normas Petrobras
	Normas Petrobras
	Normas Petrobras
	Vantagens dos concretos sobre os tijolos
	Vantagens dos concretos sobre os tijolos
	3-Revestimentos Flexíveis em fibras cerâmicas
	Sopragem radial
	Características:
	Revestimentos Flexíveis
	Revestimentos Flexíveis
	Revestimentos Flexíveis
	Vantagens dos flexíveis sobre os refratários convencionais
	Vantagens dos flexíveis sobre os refratários convencionais
	Desvantagens dos flexíveis sobre os revestimentos convencionais
	Desvantagens dos flexíveis sobre os revestimentos convencionais
	Normas Petrobras