Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
UM NOVO CENÁRIO PARA PINTURA DE FPSO’s
Joaquim Pereira Quintela
PETROBRAS/CENPES/TMEC
Carlos Augusto Reis
PETROBRAS/TRANSPETRO/FRONAPE
Sérgio de Almeida Garrido
PETROBRAS/TRANSPETRO/FRONAPE
6º COTEQ Conferencia sobre Tecnologia de Equipamentos
22º CONBRASCORR
Salvador – Bahia
19 a 21 de agosto de 2002
As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade
do (s) autor (es)
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
SINÓPSE
A conversão de navios em unidades flutuantes de produção e estocagem (FPSO’s),
tem sido muito usada pela PETROBRAS para aumentar sua produção de Petróleo.
Durante a sua vida útil, a unidade fica exposta à atmosfera marinha e, em diversas
áreas, submetida a diferentes meios corrosivos, o que implica na especificação de
sistemas comprovadamente eficazes de proteção contra a corrosão.
A pintura é a mais difundida técnica de proteção anticorrosiva, razão pela qual deve
ser encarada como uma tecnologia complexa, dinâmica, capaz de acompanhar o
desenvolvimento tecnológico em outras áreas e de se adaptar às tendências de um
mundo de economia globalizada, com forte apelo pela preservação do meio do meio
ambiente. A pintura de uma FPSO se constitui num excelente campo de observação,
envolvendo diferentes procedimentos para novas construções e estruturas
reaproveitadas
Este trabalho apresenta novos conceitos, procedimentos, análises técnicas e
econômicas para pintura de FPSO’s. Nele são apresentados resultados de testes de
campo e laboratório com tintas de última geração, discutidas técnicas de preparação
de superfícies, critérios baseados em padrões visuais e formas de contaminação de
substratos metálicos.
Uma nova visão de esquema de pintura, com ênfase na qualidade da especificação,
critérios de inspeção, tintas menos dependentes de condições climáticas, processos
enquadrados em conceitos de proteção ambiental e saúde ocupacional, é apresentada
como fator de redução de custos.
Palavra chaves: Pintura, Meio Ambiente, Custo, Desempenho
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
1. INTRODUÇÃO
Com base no estágio atual de desenvolvimento da tecnologia dos revestimentos
anticorrosivos, pode-se considerar que um esquema de pintura moderno é aquele que
consegue reunir excelentes propriedades de desempenho, custo e preservação
ambiental.
Evidentemente, quando se especifica um esquema de pintura, o objetivo primordial é
a obtenção de excelente desempenho frente ao meio corrosivo. Muitas vezes, um
raciocínio imediatista leva ao descarte de esquemas de alta qualidade devido ao
elevado custo inicial, ou seja, por não se tratar de um fator fácil e imediatamente
mensurável, normalmente a performance de um esquema de pintura não é usada
como um fator de redução de custo. É muito comum optar-se por um esquema de
custo inicial menor que, entretanto, ao longo da vida útil da unidade gera elevados
custos de manutenção. Também pelo lado ambiental, o desempenho do esquema de
pintura exerce influência, visto que, quanto menor o número de intervenções para
manutenção de pintura, menor a agressão ao meio ambiente. Além da visão de longo
prazo, fatores de ordem operacional podem ser decisivos para redução de custos.
Nas pinturas de manutenção, por exemplo, a utilização de esquemas de pintura que
podem ser aplicados sem a parada da unidade ou do equipamento, sem restrições à
temperatura ambiente e umidade relativa e que reduzam o tempo de
indisponibilidade do equipamento, proporciona reduções de custo bastante
significativas.
Em relação à preservação ambiental, as tintas e a preparação de superfície se
constituem nas principais formas de agressão ao meio ambiente. A partir de 1991,
várias alternativas têm sido testadas para substituição do jateamento abrasivo com
areia seca. Atualmente, os jateamentos com areia molhada (slurry blast), conhecido
como jato úmido, com escória de cobre e com granalha de aço são os mais usados.
Mais recentemente, o hidrojateamento a ultra-alta pressão passou a ser utilizado no
Brasil. Este processo, considerado totalmente ecológico, consiste no jateamento com
água sob alta pressão (20.000 a 45.000 psi). Mais direcionado para as pinturas de
manutenção porque não produz perfil de ancoragem, isto é, somente regenera o perfil
da superfície da pintura original e remove os produtos de corrosão originários do
processo corrosivo, não oferece riscos de explosões pois não produz faíscas. O
hidrojateamento pode ser realizado paralelamente a outras etapas da obra tais como
montagem, serviços de caldeiraria, reparos elétricos e pintura, propiciando redução
no prazo de execução e de custos. Assim como o jateamento abrasivo úmido, ao final
da operação, tende a formar na superfície uma oxidação lige ira (flash-rusting), que
pode estar acompanhada de umidade residual. Ao contrário de outros tratamentos
com abrasivos secos, além da limpeza da superfície, outra propriedade muito
importante desse processo é a remoção de sais solúveis que podem ficar aderidos ao
substrato. Alguns estudos indicam que os resíduos de sais, principa lmente cloretos e
sulfatos, sobre a superfície após o hidrojateamento são de zero a 2,0 µg.cm-2 ,
enq uanto no jateamento com abrasivos secos variam entre 5,0 e 20,0 µg.cm-2 [1].
Embora as especificações de pintura mais modernas incluam, ta mbém, teores
máximos de sais solúveis permitidos na superfície, e o assunto comece a ganhar
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
importância e atenção por parte os técnicos que atuam na área, no Brasil ainda
prevalece a cultura de se especificar tratamentos de superfície baseados somente em
padrões visuais e perfis de ancoragem. Outro ponto favorável ao hidrojateamento é o
tratamento dos resíduos sólidos gerados na preparação de superfícies. Enquanto o
hidrojateamento produz cerca de 1,0 kg/m², tratamentos com abrasivos secos podem
gerar 60 kg/m², que devem ser tratados para separação dos contaminantes tóxicos.
Nos últimos anos, devido ao apelo maior pela preservação ambiental, em alguns
países foram criadas leis que regulamentam o teor de compostos orgânicos voláteis
(VOC), que resultaram no surgimento das “tintas ecológicas”. Limites de VOC
foram especificados, inicialmente em 340 g/l de tinta e atualmente reduzidos para
valores entre 240 e 270 g/l [2,3]. Não somente os solventes, mas, também, outras
substâncias consideradas muito tóxicas, tiveram sua utilização proibida ou restrita,
como, por exemplo, zarcão, cromato de zinco, isocianatos, alcatrão-de-hulha e outros
compostos betuminosos. Tornaram-se comuns no mercado as tintas “Low VOC” e
“No VOC” e, além desses produtos, também ganharam destaque e aumento de
demanda as tintas de base aquosa e tintas em pó [4]. A tecnologia de tintas também
avançou no sentido de criar opções para bom desempenho frente à corrosão em
situações de preparação de superfície menos sofisticadas e condições ambientais
desfavoráveis, como por exemplo, umidade relativa acima de 85% e superfícies
molhadas. Estas tintas, denominadas “surface tolerant”, em virtude de permitirem
condições de aplicação menos rigorosas, se tornaram excelente opção na pintura de
manutenção, além de poderem proporcionar reduções de custos pela possibilidade da
diminuição do número de demãos, dos gastos com preparação de superfície e do
prazo de execução dos serviços.
Muito embora a mídia explore a questão ambiental, o Brasil, ao contrário de outros
centros, é um país praticamente sem leis que a regulamente na área das tintas. Este
fato, de certa forma, impede que este tema impulsione, isoladamente, grandes
mudanças nos conceitos tradicionais de pintura, daí a necessidade de atrelá -lo a
fatores de custo e desempenho. Este cenário levou a PETROBRAS a realizar um
grande programa de avaliação dessas novas tecnologias, comparando-as com as até
então por ela normalizadas, com o objetivo de melhorar a performance dos esquemas
de pintura, averiguar a possibilidade de redução de custos e preparar a Companhia
para possíveis restrições de ordem ambiental.
2- PROJETO DE PESQUISA PETROBRAS
No projeto de pesquisa empreendido pela PETROBRAS [5], a primeira etapa se
constituiu de testes de labor atório e a segunda, de avaliações de campo dos produtos
que apresentaram os melhores resultados na etapa inicial. Ao final dos testes
concluiu-se que as tintas “low VOC” e “No VOC” apresentaram desempenhos muito
superiores aos das anteriormente normalizadas. Estes resultados culminaram com a
proposta de normalização de três novas tintas enquadradas em parâmetros de
preservação do meio ambiente e alta performance. Por outro lado, poderiam,
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
também, oferecer reduções de custo em virtude da redução do número de demãos e
menor número de intervenções para manutenção durante a vida útil da estrutura.
O hidrojateamento foi amplamente aprovado como técnica de preparação de
superfície, depois de testado na bacia de campos e em algumas refinarias e terminais.
Além da qualidade, produtividade, do caráter ecológico e da possibilidade da
execução da pintura sem a paralisação dos equipamentos, constatou-se que este
tratamento reduz a valores próximos de zero os teores de sais solúveis presentes no
substrato. Este é considerado, de forma unânime, pelos especialistas como fator
preponderante para o desempenho e um revestimento ao longo do tempo, visto que, a
presença de sais solúveis no substrato, pode induzir a falhas prematuras no esquema
de pintura, principalmente empolamento, devido ao efeito osmótico através da
película [6]. Em recente publicação, Trotter [7] comparou os teores de cloretos,
sulfatos e íons ferrosos no substrato após diferentes formas de tratamento de
superfície: lixamento pneumático, agulheiro pneumático, jateamento abrasivo com
escória de cobre e hidrojateamento a ultra-alta pressão. As determinações de teores
de sais solúveis variaram de aproximadamente zero, para o hidrojateamento, até
65µg/cm2,para o agulheiro pneumático. A presença de cloretos, nos tratamentos
secos foi comprovada em avaliação com microscópio eletrônico de varredura. Outro
fator importante, foi a recontaminação de substratos em atmosferas agressivas. Neste
mesmo trabalho, realizado em atmosfera industrial marinha, chapas preparadas por
hidrojateamento foram recontaminadas em aproximadamente duas horas, to rnandose inadequadas para a pintura segundo a norma NACE SSPC-12, que estabelece os
teores máximos permissíveis para cloretos, sulfatos e íons ferrosos na superfície.
Com base nestes resultados, fica clara a necessidade de se rever alguns conceitos de
pintura adotados no Brasil. A grande maioria das especificações ainda adota
somente padrões visuais para a preparação de superfície, não fazendo menção à
determinação de sais solúveis no substrato e, tampouco estabelece o intervalo de
tempo entre a preparação de superfície e aplicação da primeira demão de tinta.
A possibilidade de recontaminação do substrato implica na conveniência de aplicar a
primeira demão de tinta, o mais rapidamente possível, após a última etapa do
processo de preparação da superfície, normalmente uma lavagem qua ndo se trata de
tratamentos com água. Neste contexto, ganham importância tintas surface tolerant
aplicáveis em superfícies com umidade residual ou até completamente molh adas.
Nesse projeto de pesquisa, tintas com estas características foram avaliadas e
aprovadas, com destaque para uma tecnologia de tinta epóxi sem solventes que, além
não ter restrições em relação a ponto de orvalho, permite a aplicação sob condições
de umidade relativa acima de 85%, nas quais uma pintura convencional não deve ser
aplicada. Por apresentar características e propriedades diferentes das tintas epóxi
sem solventes tradicionais, neste trabalho esta tinta será chamada de epóxi sem
solvente especial (ESSE). Com base nesta tecnologia, executou-se, em navio da
TRANSPETRO, pinturas de tanques de lastro com hidrojateamento e jateamento
abrasivo com escória de cobre e posterior lavagem, sem a necessid ade de
climatização dos mesmos. Uma inspeção após dois anos de operação revelou que a
performance dos esquemas foi super ior a dos conve ncionais. Em pintura de
manutenção offshore, a utilização de esquemas de pintura baseados em
hidrojateamento e epóxi sem solvente especial se constituiu na melhor opção em
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
termos de custo e desempenho, passando a predominar na PETROBRAS a partir de
1997.
Com os objetivos em relação a desempenho e proteção ambiental alcançados, faltava
a abordagem do aspecto custo. Uma análise preliminar indicou a possibilidade de
sucesso, também, nesta questão. Partiu-se, então, para a normalização de três tintas
na PETROBRAS com base nos resultados do projeto. A avaliação definitiva sobre
os possíveis impactos relacionados ao custo foi feita quando da licitação para a
pintura de um tanque de armazenagem num terminal da PETROBRAS, podendo a
empreiteira optar pelos esquemas baseados nas normas antigas e nas normas novas.
As propostas recebidas com os esquemas novos apresentaram reduções de custos
inic iais e de voláteis orgânicos liberados para atmosfera da ordem de 15% e 79%,
respectivamente. O projeto atingiu plenamente seus objetivos, demonstrando ser
possível conseguir, paralelamente, progressos nos três fatores mais importantes para
avaliação de um revestimento anticorrosivo; desempenho, custo e preservação
ambiental.
3. ESPECIFICAÇÃO DE REVESTIMENTOS ANTICORROSIVOS PARA
FPSO
Paralelamente aos estudos para o conhecimento e implantação de novas tecnologias,
a PETROBRAS se deparava com muitos problemas de pintura em unidades
(plataformas e FPSO’s) recentemente recebidas.
Os sistemas de pintura
convencionais, especificados pela Companhia, apresentavam falhas prematuras e
tempo de vida útil variando entre 3 e 7 anos, acarretando custos de manutenção
muito elevados, com tendência a aumentarem com a degradação imposta pelo meio.
Em algumas, inclusive, serviços de manutenção na pintura foram feitos um ano após
a entrada da plataforma em operação. As falhas de aplicação, desrespeito às
condições ambie ntais (umidade acima de 85%), presença de contaminantes e má
preparação de superfícies foram as causas mais apontadas para os fracassos dos
esquemas de pintura.
Com base neste quadro, uma nova filosofia foi adotada para a proteção contra a
corrosão nos novos empreend imentos, começando pelos FPSO’s P-43 e P-48. O
conceito básico foi especificar revestimentos com, comprovadamente, bom
desempenho em condições campo e expectativa de vida útil de 20 anos, ou mesmo,
reduzida manutenção durante este período. Respaldada pelos resultados do projeto
de pesquisa e pelo histórico de bom desemp enho em condições de manutenção
offshore, para a especificação de pintura, optou-se pela tecnologia baseada em
hidrojateamento e tinta epóxi sem solventes especial, menos sensível a variações e
controles de parâmetros ambientais e, também, compatível com hidrojateamento em
regiões confinadas. Em locais ou equipamentos com dificuldade de execução de
pintura, excessivas interrupções para manutenção, temperatura elevada ou condições
de operação que provoquem uma degradação acelerada das tintas, o revestimento
escolhido foi aspersão térmica de alumínio (TSA) com selante orgânico.
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
A tecnologia adotada na especificação técnica de pintura da PETROBRAS para estas
novas unidades é baseada em epóxi sem solventes com propriedades que a indicam
para aplicação como primer e acabamento. Além da baixa viscosidade e pot-life
longo, o sistema epoxídico da sua composição permite aplicação sobre subtratos
molhados e ambientes com umidade relativa acima de até 100%. Comprovou-se,
inclusive, que em presença de umidade a reação se processa mais rapidamente,
tornando-a imune a uma das variáveis mais citadas como causadora das falhas de
pintura observadas em plataformas e FPSO’s recebidos pela PETROBRAS.
3.1 Tintas Epóxi sem Solventes
A tecnologia das tintas epóxi sem solventes é bastante antiga porém, nos últimos
anos, tem sido muito explorada e dese nvolvida devido às restrições impostas aos
teores de voláteis orgânicos e outras substâncias tóxicas nas tintas.
3.1.1 Sistemas Epóxi-Aminas Aromáticas
As tintas epóxi sem solventes de prime ira geração tinham como principais
características, viscosidade elevada, tempo de vida útil da mistura (“pot-life”) muito
curto e pequeno intervalo para repintura. Esses fatores, que implicam em dificuldade
de aplicação, se tornaram empec ilhos fortes para utilização dessas tintas, que ficava
restrita às condições nas quais excelente resistência química era requisito
fundamental. Os sistemas epoxídicos mais usados nestas tintas eram baseados em
resinas epoxi líquidas e adutos de aminas aromáticas, principalmente DDM (diamino
difenil metano). Por serem sólidas e pouco reativas, essas aminas são dissolvidas em
plastificantes, principalmente ftalatos, e necessitam ácidos orgânicos, principalmente
o salicílico, para acelerar a reação. As aminas aromáticas, embora produzam
revestimentos epóxi de elevada resistência química, apresentam péssima retenção de
cor quando expostas a luz solar e são muito tóxicas (cancerígenas), razão pela qual
sua utilização como agente de cura está proibida em vários países.
3.1.2 Sistemas Epóxi-Aminas Cicloalifáticas
Num segundo estágio, o desenvolvimento de novas matérias primas, especialmente
diluentes reativos e agentes de cura, possibilitou um significativo avanço nas
propriedades de aplicação de tintas epoxi sem solventes e permitiu que alguns
problemas fossem minimizados, principalmente os relacionados à viscosidade e o
caráter cancerígeno do agente de cura [8,9]. A questão do “pot-life” sempre foi mais
difícil de solucionar devido às características da reação da resina epóxi e os agentes
de cura a base de poliaminas. Esta reação é altamente exotérmica, fortemente
influenciada pela temperatura, cuja elevação reduz drasticamente o “pot-life”. A
quantidade e a temperatura da massa reacio nal também o afetam, o que torna mais
complicada a mistura d e grandes volumes de tinta. Nestas tintas epóxi sem solventes
o agente de cura normalmente mais utilizado é uma amina cicloalifática modificada,
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
principalmente os derivados de isoforona diamina (IPD). Estas aminas apresentam
boa resistência química, embora inferiores às aminas aromáticas, porém são líquidas,
claras e mais reativas.
O pré-requisito para o uso de sistema epóxi sem solvente é ter condições de se obter
todas as características a ele inerentes, principalmente resistência química e
propriedades mecânicas. Para que isso ocorra, elevado grau de conversão da reação
da resina epóxi / diamina cicloalifática deve ser alcançado. As diaminas
cicloalifáticas puras, isto é, não modificadas normalmente fornecem grau de
conversão da ordem de 70 a 80% à temperatura ambiente. Para que essa taxa atinja
valores entre 97 e 100% é necessária a adição de um produto auxiliar, normalmente
álcool benzílico. Outros produtos podem ser adicionados para melhorar certas
propriedades. A fig. 1 mostra o grau de conve rsão, após sete dias de cura, de uma
reação 1:1 em equivalente de IPD e DGEBA (resina epóxi padrão) em função da
quantidade de álcool benzílico na mistura. Observa-se que no sistema livre de álcool
benzílico obtém-se 75% de grau de conversão, resultando num filme que não exibe
resistência química e propriedades mecânicas satisfatórias e, também, que para um
agente de cura baseado em IPD, o nível de álcool benzílico presente no sistema deve
ser maior que 20%. Embora o sistema apresente boas propriedades mecânicas e
elevada resistência química, tem algumas limitações porque pode formar carbamatos
insolúveis pela reação com CO 2 em baixas temperaturas e umidade relativa alta. Isto
pode provocar turbidez e danificar o filme [10].
Pode-se depreender que para a preparação de tintas epoxi sem solventes baseadas
neste sistema, a quantidade de álcool benzílico é um fator muito importante. Como
vimos, sua presença é fundamental para alcançar o grau de conversão da reação
desejado, entretanto, aumenta a velocidade da reação, diminuindo o “pot-life ” e, por
ser uma substância higroscópica, tende a absorver água para o filme de tinta,
aumentando a susceptibilidade a empolamento e perda de aderência. Por ser
considerado um diluente não reativo, e não um solvente, muitos formuladores
adicionam álcool benzílico para baixar a viscosidade e facilitar a aplicação da tinta,
correndo o risco, entretanto, de se formarem películas com tendência a absorção de
água ao longo do tempo. Isso se torna crítico para pinturas de áreas confinadas sob
umidade elevada, como também, para a resistência dessas tintas à imersão total ou
parcial em água doce ou salgada. Conclui- se que, a aplicação deste tipo de tinta
epóxi sem solventes requer cuidados especiais e controle das condições ambie ntais,
principalmente umidade relativa e ponto de orvalho.
Embora nas tintas epóxi sem solventes formuladas com esse sistema os problemas de
viscosidade e retenção de cor fossem reduzidos, outros como o “pot-life ” e intervalos
para repintura curtos, não foram satisfatoriamente solucionados, levando muitos
especialistas e fabricantes de tintas se mostrarem receosos da indicação de tintas
epóxi sem solventes para aplicação direta sobre substratos metálicos. Nesta condição,
o poder de umectação da tinta é fundamental para a sua aderência sobre o substrato
metálico. Esta propriedade, especialmente nas tintas sem epóxi sem solventes, é
influenc iada pelo “ pot-life”, por meio do qual se tem idéia do estágio da reação entre
a resina e o agente de cura. A reação começa na hora da mistura dos componentes da
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
tinta e, à medida que avança, ocorre aumento do peso molecular do polímero e da
viscosidade da tinta, acarretando redução do poder de umectação. Quando aplicada
diretamente sobre o substrato metálico, num está gio mais avançado da reação,
mesmo que dentro do “pot-life”, a aderência pode não ser a mesma se comparada
com a tinta aplicada ainda num estágio inicial da reação. A energia desenvolvida na
reação pode gerar contrações durante a cura, enfraquecendo as lig ações com o
substrato metálico e diminuindo a aderência. Vale ressaltar, que o “pot-life” destas
tintas, varia, normalmente, de 20 a 90 minutos para uma mistura de
aproximadamente 1 litro a 25°, e que, com o aumento da temperatura ambiente ou da
tinta, ou ainda, com o aumento do volume de tinta, esse tempo de vida útil da mistura
será drasticamente reduzido, complicando a aplicação e aumentando as perdas de
material. Para atenuar estes problemas, as tintas com “pot- life” curto devem ser
aplicadas logo após a homogeneização dos componentes, de forma a evitar que
processo exotérmico da reação se estabeleça de forma irreversível, porém esta
condição nem sempre é fácil e operacionalmente viável . O desenvolvimento de
equipamentos especiais para aplicação de tintas sem solventes proporcionou aumento
da utilização desses produtos, mas nem sempre a melhor tecnologia está disponível
ou se pode empregar em todas as situações.
A película seca desse tipo de tinta epóxi sem solvente, dependendo da temperatura
ambie nte, tende a se tornar vítrea num intervalo de tempo que inviabiliza a perfeita
aderência de uma demão subseqüente da mesma tinta. Isto pode causar sérios
problemas para a performance do revestimento final, ou tornar a sua utilização
tecnicamente desacons elhável.
3.1.3 Sistemas Epoxi-Aminas Alifáticas Modificadas
Apesar das limitações, é crescente a demanda para utilização das tintas isentas de
solventes, o que estimula o desenvolvimento de tecnologias mais direcionadas para
esta finalidade. Especificamente sobre as tintas epóxi sem solventes, as limitações
em relação à viscosidade, “pot-fife”, intervalo para repintura, custo, aplicação sob
umidade elevada e tratamentos de superfícies úmidos e uso de equipamentos de
aplicação sofisticados são obstáculos a ultrapassar.
As poliaminas alifáticas têm baixa viscosidade, elevada volatilidade, são mais
reativas que as cicloalifáticas e formam películas de péssimo acabamento. Esses
fatores contra-indicam essas aminas, quando puras, como agentes de cura para tintas
epóxi sem solventes. Entretanto, algumas dessas poliaminas podem ser modificadas
pelo bloqueio dos grupamentos amínicos reativos da molécula, diminuindo muito a
reatividade sem grandes alterações na viscosidade e possibilitando a obtenção de
sistema epóxi-amínico com “pot-life ” extremamente longo. Outra vantagem desse
sistema é a possibilidade de reversibilidade da reação de bloqueio dos grupamentos
amínicos da poliamina sob condições de umidade elevada.
Assim sendo,
teoricamente, tintas epoxi sem solventes concebidas com base nesse sistema podem
apresentar baixa viscosidade, “pot-life” e intervalo para repintura longos e ajustáveis,
excelente poder de umectação e não sofrerem restrições para aplicação sob umidade
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
relativa elevada. Evidentemente, a formulação de tinta epóxi sem solventes com
estas propriedades, requer muito estudo e testes de campo, entretanto se apresenta
como excelente alternativa para solução para falhas de pintura relacionadas umidade
alta no ambiente e no substrato metálico.
Quando aplicadas sobre superfícies molhadas em tubulações sob condensação
permanente, duas tintas epóxi sem solventes testadas no projeto de pesquisa
mencionado no item 2, apresentam desempenhos diferentes. Apesar de ambas serem
indicadas para aplicação sob esta condição, na avaliação feita dez meses após
aplicação, enquanto a tinta à base de sistema epóxi/amina alifática modificada não
foi significativamente afetada pelo meio, a película da tinta curada com amina
cicloalifática apresentou-se macia e muito permeável, evidenciando diminuição das
propriedades mecânicas e da resistência química. Acreditamos que o mecanismo de
atuação dos dois sistemas epoxídicos foi preponderante para os comportamentos
observados. Os sistemas com agentes de cura a base de aminas cicloalifáticas, atuam
por deslocamento de água, ou seja, são imiscíveis e não reativos com água, podendo
exibir alguma afinidade inicial pela presença de substâncias higroscópicas, como por
exemplo álcool benzílico e aditivos. Algumas aminas alifáticas especialmente
modificadas, além de não necessitarem da adição de produtos auxiliares para
aumento da taxa de conversão da reação, se decompõem em presença de umidade
liberando grupamentos amínicos reativos, aumentando a reatividade do sistema
nestas condições.
3.2 Pintura de Estruturas Novas
Quando se trata da pintura de estruturas novas, as vantagens técnicas, econômicas e
ambientais dos sistemas de pinturas que empregam o hidrojateamento, esbarram na
impossibilidade desse tratamento não conferir perfil de ancoragem. Muito embora o
perfil inicial de uma estrutura, principalmente no que se refere à remoção da carpa de
laminação, deva ser obtido por tratamento com abrasivos sólidos, alguns dos
procedimentos usados, principalmente em construção naval, podem ser revistos com
o objetivo de enquadrá- los numa nova realidade.
A utilização de “shop-primer” na construção naval é bastante antiga e tem como
principais objetivos, proteger temporariamente as estruturas contra a corrosão e
facilitar os processos de soldagem reduzindo os consumos de oxigênio e acetileno.
Os procedimentos de pintura tradicionais impõem a remoção da camada de “shopprimer” antes da aplicação do esquema de pintura definitivo. Um “shop-primer”
convencional (epóxi-poliamida/ó xido-de-ferro) tem baixo teor de sólidos, distante
portanto, dos modernos requisitos exigidos para os teores de voláteis orgânicos e
apresenta película seca de baixa coesão, o que justifica sua remoção em sistemas de
pintura de elevada performance. “Shop-primers ” ricos em zinco passaram a
substituir os pigmentados com óxido de ferro, mas, apesar da melhor qualidade,
também, são de baixa coesão e não representaram sensível melhoria no desempenho
nos esquemas de pintura nas obras recebidas pela PETROBRAS.
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
Devido a problemas de redução de custos e continuidade operacional, os estaleiros
evitam um segundo jateamento, mantendo a camada de “shop-primer” no esquema
de pintura definitivo. Embora esse assunto ainda possa ser desenvolvido, alguns
estudos preliminares já mostram certa evolução na concepção de “shop-primers ” e
novos procedimentos estão sendo propostos para esquemas de pintura com tintas
epóxi sem solventes e hidrojateamento. A pintura de estruturas novas em estaleiro
pode ser dividida em dois tipos; a de chapas em unidades automáticas de jateamento
e pintura e a de grandes estruturas executada por processo convencional.
A velocidade do processo das unidades automáticas exige a utilização de tintas de
secagem ultra-rápida. Neste caso, para obtermos um sistema mais uniforme em
termos de coesão, sugerimos a aplicação de uma tinta de fundo (“shop-primer”
modificado) que, além de todas as características de um “ shop-primer” convencional,
tenha melhores propriedades mecânicas e de resistência química. Nos ensaios
realizados em nossos laboratórios, esse “shop-primer” modificado, formulado com
relação PVC/CPVC próxima à da tinta de epoxi sem solvente de acabamento,
quando comparada com um “shop-primer” convencional, apresentou resultados
muito superiores em termos de aderência, coesão e resistência à corrosão. A relação
entre espessura da tinta de fundo e rugosidade do substrato influencia diretamente as
propriedades anteriormente mencionadas. A tinta com melhores propriedades de
coesão, mantidas as características de soldabilidade, pode ser aplicada com maior
espessura e assim proteger melhor, e por mais tempo, o aço contra a corrosão,
facilitando a pintura definitiva. Após as operações de corte, soldagem, montagem,
recomenda-se hidrojateamento a alta pressão (20.000 a 25.000 psi), para remoção de
produtos de corrosão e pontos com baixa aderência da primeira camada, preparação
de áreas danificadas, retirada de sais solúveis e, em seguida, aplicação do esquema
de pintura definitivo. Com a adoção desse procedimento, não consideramos
necessária a remoção da camada inicial, se bem aderida ao substrato.
Para grandes estruturas sugere-se jateamento abrasivo e aplicação de uma camada
fina da tinta epóxi sem solvente, da ordem de 60 a 80 µm, dispensando-se a tinta de
fundo, e repetição do procedimento anterior após a montagem das estruturas. Em
ambas os casos, as tintas aplicadas diretamente na chapa devem ser qualificadas para
receber processos de soldagem. Estudos de aderência à tração feitos no CENPES
indicaram valores de coesão, em ambos os procedimentos, bem maiores que
esquemas de pintura utilizam “shop-primer” conve ncional.
4 - ANÁLISE DE CUSTOS DE SISTEMAS DE PINTURA PARA FPSO
A princípio, imagina-se que a introdução de nova tecnologia associada a produtos
especiais onere os esquemas de pintura. Realmente, quando comparado com uma
tinta epóxi sem solvente convencional, o preço dessas tintas se apresenta como um
entrave à sua utilização. Inicialmente, a relação de custo entre tinta epóxi sem
solvente especial/ epoxi sem solvente convencional era cerca de 3,0, passando para
2,2 quando empregado em maior escala. Quando se trata de custos de sistemas de
pintura, o assunto deve ser encarado de maneira global, o que o torna bastante
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
complexo em função das variáveis envolvidas. De forma simplificada apresenta-se,
nas tabelas 1 e 2 quadros comparativos entre custos de sistemas de pintura para
FPSO, incluindo-se somente os custos da preparação de superfície, tintas e aplicação.
Como base de cálculo estabelecemos para a preparação de superfície os preços
médios pagos pela TRANSPETRO em docagens no exterior, que podem ser
estendidos para obras de conversão. Os preços das tintas sem solventes convencional
e especial foram baseados nas cotações para a pintura das unidades P-43 e P-48,
respectivamente U$ 8,00 e US 18,00 por litro. O custo de aplic ação foi o mesmo
para os dois sistemas, U$ 1,00 por m2/demão. Para facilitar o cálculo, o FPSO foi
divido em quatro grandes áreas: tanques de lastro, tanques de carga, convés e
superestruturas. As relações entre essas áreas podem variar de acordo com as
características do navio sem, contudo, influenciar significativamente o resultado
final. Os teores de sólidos por volume das tintas foi fixado em 90% e perdas de 30%.
A análise dos custos é apresentada nas tabelas 1 e 2.
Pode-se observar que, a possibilidade se utilizar o hidrojateamento em tanques de
carga, lastro e áreas confinadas reduz sensivelmente os custos de pintura nestas
áreas, devido à dificuldade de execução e remoção de abrasivos nestes locais.
Entretanto, isso somente será possível se a tinta se apresentar boa performance nas
condições de execução da preparação de superfície e poder dispensar a climatização
do tanque. É fácil constatar que, nestas regiões, o preço da tinta especial é altamente
compensador levando-se em consid eração a economia com a preparação de
superfície. Embora mais caro nas áreas de convés, casco e superestrutura, sistema
hidrojateamento + tinta epóxi sem solventes espec ial, além do aspecto ecológico,
apresenta, a luz desta análise, redução no custo global da obra. Enfatizando que uma
análise de custo é algo mais complexo do que o apresentado neste trabalho, uma vez
que não estão incluídos acessórios, andaimes, pessoal, tempo de execução, e
interrupções de ordem climática e análises financeiras, esse levantamento nos oferece
uma noção do assunto e evita conclusões precipitadas que não representam a
realidade.
5 – CONCLUSÕES
O desempenho ao longo do tempo deve ser fator determinante na seleção do
revestimento anticorrosivo. A experiência de campo deve nortear as especificações
das novas unidades de modo a evitar problemas operacionais e custos de manutenção
elevados. Embora a pintura seja o sistema de proteção contra corrosão mais
difundido, nem sempre será a melhor alternativa técnica e econômica.
Esquemas de pintura com melhor desempenho e enquadrados em leis de preservação
ambiental, não acarretam, obrigatoriamente, aumento de custos. Consideramos que
os esquemas de pintura modernos são aqueles que conseguem associar esses três
fatores.
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
O desenvolvimento de novas matérias primas permitiu que os problemas atribuídos
às tintas epoxi sem solventes fossem resolvidos, de tal forma que, atualmente, as
propriedades de aplicação de algumas dessas tintas não são diferentes de uma tinta
epoxi alta espessura com solventes.
O sistema epóxi/agente de cura é determinante para as características de viscosidade,
“pot-life”, intervalo para repintura e condições de aplicação sob umidade elevada e
superfícies molhadas. Os sistemas que necessitam da adição de álcool benzílico para
aumentar a taxa de conversão da reação, podem induzir perda de aderência e de
propriedades mecânicas ao longo do tempo.
A simplificação dos procedimentos de execução de pintura e, a conseqüente redução
dos custos, pode ser conseguida, mas deve estar associada à utilização de produtos de
melhor qualidade. Nos novos procedimentos, recomendamos a aplicação de tintas de
fundo com elevada aderência, coesão e resistência à corrosão e, também,
hidrojateamento a alta pressão antes da pintura definitiva.
Ao se analisar custos de pintura industrial e marítima deve -se tomar cuidado para que
conclusões precipitadas, baseadas unicamente no preço das tintas, impeçam a
utilização de sistemas mais modernos em relação a desempenho e proteção
ambiental. O tema é bastante complexo e merece uma abordagem mais profunda do
que a apresentada neste trabalho. Entretanto, a base de cálculo empregada, embora
muito simples, indica que o sistema hidrojateamento + tinta epóxi sem solvente
especial não apresentou, para um FPSO, custo global maior do que um sistema
convencional.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] SUPERJET, Vantagens do Sistema Hydroblasting, Boletim Técnico, Brasil 1995.
[2] NICK P. D. & ASSOCIATES , A Guide to Understanding the United States
Environmental Regulations. 1ª Ed.Ohio: 1991.p.7-12.
[3] DEPARTMENT OF ENVIRONMENT - SCOTISH OFFICE, Environmental
Protection Act 1990, Part I, March 1997.
[4] MITCHELL M., Implications of Moving to Low VOC for Offshore Corrosion
Protection, Corrosion Matters Annual Co nference Institute of Corrosion, London,
1997.
[5] QUINTELA, J.P., SILVA, A.M.T, Esquemas de Pintura Menos Agressivos ao
Meio Ambiente19º Congresso Bras ileiro de Corrosão, Rio de janeiro, 1999.
[6] FRAGATA, F. L., Sistemas de Pintura para Superfícies Ferrosas Preparadas por
Meio de Ferramentas Mecânicas, Relatório CEPEL DPP/EVR-299/95, Rio de
Janeiro, 1995.
[7] TROTTER L.E.O., Comparação de Tratamento de Superfícies por Diferentes
Métodos, 5ª COTEC, São Paulo, 2001.
[8]AIR PRODUCTS CO., Epoxi Curing Agents and Diluents, Product Guide,
U.S.A., 1996.
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
[9]WITCO GMBH, Surface Protection II, Technical Information Product Guide,
Germany, 1996.
[10] WEISS ,J., Agentes de Cura Epóxi Baseados em Isoforona Diamina e
Trimetilhexametileno Diamina, 5º Congresso Internacional de Tintas, São Paulo,
1997.
H2N
NH2
C
Diamino Difenil Metano (DDM)
ISOFORONA DIAMINA (IPD)
Grau de Conversão em Função da
Quantidade de Álcool Benzílico
Grau de Conversão %
100
95
90
85
80
75
70
0
5
10
15
% de Adição de Álcool Benzílico em mistura IPD/DGEBA 1:1Equivalente
Figura 1 - Grau de Conversão em função da adição de álcool benzílico
20
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
Tabela 1: Custos (U$) de Tintas e Preparação de Superfície para Pintura de FPSO
ÁREA
JAS
HAP
ESSC
ESSE
LASTRO**
CARGA*
39,0
47,0
22,0
22,0
5,7
3,8
12,9
8,6
CASCO**
11,0
15,0
5,7
12,9
CONVÉS*
11,0
15,0
3,8
8,6
JAS: Jateamento Abrasivo Seco; HAP: Hidrojateamento a Ultra Alta Pressão; ESSC:
Epóxi Sem Solventes Convencio nal ESSE: Epóxi Sem Solventes Especial.
* Duas demãos de 150 µm ** Três demãos de 150 µm
Tabela 2: Comparação de Custos (U$) entre Sistemas de Pintura
ÁREA
LASTRO
CARGA
CASCO
CONVÉS
TOTAL
% do
TOTAL
19,6
41,4
7,2
31,8
100
JAS + ESSC
47,7
52,8
19,7
16,8
37,9
HAP +
ESSE
37,9
32,6
30,9
25,6
31,2