Identificar e dimensionar corretamente as zonas críticas da fornalha

Porque é que o zonamento faz a diferença

Uma fornalha não é um sistema homogéneo. Em zonas diferentes atuam combinações de solicitações completamente distintas: a temperatura, o ataque químico, a erosão, os ciclos térmicos e o esforço mecânico variam muito consoante a posição e a função de cada zona do revestimento. Quem reveste toda a fornalha com um único material ou desperdiça dinheiro nas zonas não críticas ou arrisca uma falha prematura nas zonas de elevada solicitação. O zonamento direcionado, ou seja, a atribuição do material mais adequado a cada zona de solicitação, é a chave para um revestimento refratário económico e duradouro.

Os pontos fracos típicos

• Contorno dos queimadores: picos de temperatura extremos e ciclos térmicos causados pelo contacto direto com a chama exigem materiais resistentes a altas temperaturas e ao choque térmico
• Zona de escória: o ataque químico de escórias fundidas agressivas, combinado com a erosão, exige materiais densos e resistentes à corrosão
• Transição grelha-parede: a solicitação mecânica causada pela limpeza da grelha e pela queda de cinzas, aliada a uma temperatura elevada, torna esta zona particularmente vulnerável
• Estrangulamento e entrada da caldeira: a aceleração do fluxo e a carga de cinzas volantes provocam uma forte erosão que exige materiais resistentes à abrasão
• Juntas e transições: as mudanças de material e as juntas de dilatação são potenciais pontos fracos que têm de ser resolvidos construtivamente com todo o cuidado

Dimensionamento das zonas críticas

O dimensionamento correto de uma zona crítica vai além da escolha do material certo. A espessura da parede tem de ser suficiente para assegurar tanto a perda por desgaste ao longo da duração prevista da campanha como o isolamento térmico necessário. O sistema de ancoragem tem de absorver a dilatação térmica do material sem provocar fissuras de tensão. E a ligação construtiva às zonas adjacentes tem de compensar os movimentos relativos entre as diferentes zonas de materiais.

Na prática, o dimensionamento move-se frequentemente num equilíbrio entre o custo do material e a vida útil. Os materiais especiais de alta qualidade aumentam o custo de investimento por metro quadrado, mas podem duplicar ou triplicar a vida útil nas zonas críticas. A ponderação económica tem de considerar a totalidade dos custos do ciclo de vida: custos de material, custos de montagem, tempos de paragem e perdas de produção. Na grande maioria dos casos, o material de maior qualidade nas zonas críticas é a escolha economicamente mais vantajosa.

Monitorização preventiva e atuação atempada

Mesmo com um dimensionamento ótimo, as zonas críticas estão sujeitas a um desgaste natural. O decisivo é monitorizar esse desgaste e iniciar atempadamente as contramedidas. Inspeções regulares, monitorização da temperatura na parede exterior do forno e a documentação sistemática dos padrões de desgaste permitem planear as reparações de forma direcionada e evitar paragens não planeadas. Uma projeção de manutenção no momento certo pode adiar um dispendioso novo revestimento completo por mais uma campanha.