A INFLUÊNCIA DO ACABAMENTO DE
SUPERFÍCIE NO DESEMPENHO DE
COMPONENTES E EQUIPAMENTOS DE
AÇOS INOXIDÁVEIS UTILIZADOS NA
INDÚSTRIA FARMACÊUTICA E
BIOTECNOLOGIA
A INFLUÊNCIA DO ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE NO
DESEMPENHO DE COMPONENTES E EQUIPAMENTOS DE
AÇOS INOXIDÁVEIS UTILIZADOS NA INDÚSTRIA
FARMACÊUTICA E BIOTECNOLOGIA
Por Eng° Fawler Morellato
Diretor de Desenvolvimento do Grupo Humma
O termo sujidade é usado para identificar qualquer substância como poeira, depósitos, resíduos
ou qualquer outro material que deva ser removido de uma superfície na operação de limpeza.
As sujidades, normalmente, contêm números elevados de microrganismos, que são, na verdade,
os principais agentes responsáveis pelos processos de deterioração dos produtos.
Adesão de Microrganismos às Superfícies
As bactérias aderem e forma os biofilmes nas superfícies para proteger-se das condições adversas
do ambiente como a dessecação, as flutuações de pH e a exposição a agentes antimicrobianos. Ademais,
os nutrientes estão mais concentrados sobre as superfícies do que em soluções; portanto, a adesão
possibilita uma maior sobrevivência ao microrganismo.
Nas indústriais de processamento, a formação do biofilme sobre as superfícies de equipamentos
é de extrema importância como fonte potencial de contaminação dos produtos com microrganismos
patogênicos e deterioradores. A origem destes microrganismos pode ser: a matéria-prima, água, o ar, as
soluções de limpeza, os equipamentos, os animais e o homem.
Um microorganismo pode aderir a uma superfície de três formas:
a) adesão direta à superfície;
b) adesão à sujidade que está aderida à superfície;
c) incorporação à massa de sujidade aderida.
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A NATUREZA DA SUPERFÍCIE
Superfícies, por mais perfeitas que sejam, apresentam particularidades que são herança do método
empregado em sua obtenção, por exemplo: torneamento, fresamento, retífica, lixamento, polimento, etc.
As superfícies assim produzidas, se apresentam como um conjunto de irregularidades, com espaçamento
regular ou irregular e que tendem a formar um padrão ou textura característica em sua extensão, podendo
ser analisadas segundo suas características químicas e mecânicas (composição, dureza, tensões) e suas
características geométricas, as quais podem ser classificadas da seguinte maneira: desvios de medida,
desvios de posição, desvios de forma, ondulação e rugosidade (DIN 4760) (fig. 1). Cada superfície
contém todos estes desvios, pois é impossível produzir superfícies perfeitas.
DIREÇÃO DOS SULCOS
CORTE
Perfil Efetivo
Rugosidade
Ondulação
Desvio de Forma
FIG. 1. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE UMA SUPERFÍCIE
Tais superfícies apresentam como já foi visto, erros de diferentes magnitudes, e sua caracterização
é possível através de meios ou técnicas bem diferentes, sendo que para facilitar seu estudo, se dividem em
dois grandes grupos, que são: erros macro geométricos, chamados também erros de forma ou textura
secundária, e que incluem entre eles, divergências de ondulação, ovalização, multifacetamento, conicidade,
cilindricidade, planicidade, etc. e que são passíveis de medição através de instrumentação adequada,
como micrômetros, comparadores, projetores de perfil, etc. e erros micro geométricos, conhecidos como
erros de rugosidade ou de textura primária, que é formada por sulcos ou marcas deixadas pelo agente
que atacou a superfície no processo de fabricação (ferramenta, rebolo, partículas abrasivas, ação química,
etc.), e se encontra superposta a um perfil de ondulação, provocada por deficiência nos movimentos da
máquina, deformação no tratamento térmico, tensões residuais do trabalho mecânico. Para o segmento
das indústrias de processo, os erros micro geométricos possivelmente sejam o grande problema, pois são
compostos basicamente da ondulação e da rugosidade, sendo esta última um fator que prejudica em
muito o desempenho de superfícies de componentes e equipamentos industriais.
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OBTENÇÃO DE SUPERFÍCIES PREPARADAS MECANICAMENTE
O Tratamento Superficial Mecânico é o método mais comumente utilizado para equipamentos
fabricados em aço inoxidável.
Normalmente é realizada uma operação de lixamento manual ou mecânico, que consiste no trabalho
efetuado com abrasivos específicos para este fim (discos, rodas, folhas ou cintas de lixa), variando desde
granas próximas à 36 até próximas a 400, que produzem na superfície uma textura rugosa composta de
picos e vales (sulcos superficiais), geralmente realizado para uniformizar a superfície, suavizar costuras de
solda ou eliminar o próprio cordão e alcançar apropriadas tolerâncias dimensionais. É comum para o
usuário destes equipamentos especificar o número da grana, geralmente na faixa do n° 80 ao n° 240 (o
qual indica o número de riscos por polegada linear). Eventualmente pode ser seguido de polimento mecânico,
que consiste no trabalho realizado com pastas ou massas abrasivas, aplicadas à superfície com rodas de
pano, feltro ou material similar variando desde grana 320 até próximas a 1000 que produzem na mesma,
um aspecto espelhado em função do trabalho de tombamento dos picos superficiais, originando uma
aparência brilhante e reflexiva.
Muito raramente, são seguidas as recomendações do fabricante do aço inox para realizar um
tratamento químico posterior (desengraxamento, decapagem e passivação), pois freqüentemente é dada
maior importância à aparência do material do que ao seu desempenho.
A utilização apenas de tratamento superficial mecânico não é considerada satisfatória. Como
pode ser visto na fig. 2, a utilização de uma operação de remoção de camada superficial, como lixamento,
dá origem a trabalho a frio combinado com aquecimento localizado, que afeta prejudicialmente a estrutura
das camadas do material na superfície modificando suas propriedades desfavoravelmente, levando a
microfissuras, modificações estruturais e fadiga nestas áreas, podendo ser alterada até uma profundidade
de 50µm.
Pt = tensão de tração
Pc = tensão de compressão
50 µm
Pt
Pc
Metal Base
FIG. 2. EFEITO DE UMA OPERAÇÃO DE REMOÇÃO MECÂNICA NA
CAMADA SUPERFICIAL
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Normalmente as superfícies lixadas ou eventualmente polidas mecanicamente resultam em
problemas e ocorrências superficiais como segue:
* As tensões de tração (Pt), que são criadas na camada superficial do material, através do trabalho
a frio (fig. 2), decorrente do lixamento ou polimento mecânico, estabelecem grandes tensões superficiais,
as quais podem propiciar a corrosão acelerada da superfície ou tornar a mesma de difícil limpeza, se os
contaminantes não forem totalmente solúveis, além de originar corrosão sob tensão fraturante caso o
material seja exposto ao meio contendo halogênios (cloretos).
* O resultado de superfícies lixadas está diretamente associado à rugosidade que o trabalho gera,
podendo nestas superfícies ocorrer aderência e incrustação de produtos, que resulta nos componentes e
equipamentos industriais, decréscimos de vazão, baixa transmissão de calor, e principalmente perda total
de carga de produtos em função de contaminação bacteriológica e cruzada. Em função destes problemas
de incrustação os custos de manutenção acabam sendo elevados, pois as paradas para limpeza são mais
constantes fazendo com que o rendimento do sistema diminua consideravelmente.
* A área superficial absoluta é largamente aumentada (fig. 3). Este aumento de área possibilita a
preferência de depósitos de contaminação ocasionando vários problemas, entre eles a pirogenia, além de
favorecer uma maior possibilidade de corrosão acelerada, já que a área de contato com os prováveis
produtos agressivos tem acréscimo de cerca de 80% em relação à área efetiva.
Perfil Efetivo
Perfil Absoluto
PARTÍCULAS DE ABRASIVOS E LUBRIFICANTES DE
LIXAMENTO E POLIMENTO MECÂNICO
ÓXIDOS COMPLEXOS
RESÍDUOS QUÍMICOS
FIG. 3. AUMENTO DA ÁREA SUPERFICIAL APÓS O TRABALHO DE
LIXAMENTO
METAL BASE / SUPERFÍCIE DO EQUIPAMENTO
FIG. 3a. ILUSTRAÇÃO MOSTRANDO UMA SUPERFÍCIE
APÓS TRABALHO DE LIXAMENTO MECÂNICO
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* Como a operação de lixamento de uma superfície é onerosa, geralmente ela não é repetida
tantas vezes quantas necessárias para alcançar o fundo do perfil superficial original. Portanto, o resultado
é uma superfície aparentemente boa onde o nivelamento e o brilho da mesma é conseguido graças ao
polimento mecânico, que faz com que haja o tombamento dos picos, porém, esta sobreposição de material
resulta nas chamadas micro bolsas de polimento mecânico (fig. 4). Estas micro bolsas tendem a armazenar
impurezas, incluindo lubrificantes de polimento (óleo, grafite, cera parafínica) e partículas dos materiais
abrasivos (silicatos), onde tais substâncias podem vir à tona no futuro, originando condições para o
desenvolvimento de colônias de bactérias possibilitando contaminação bacteriológica e cruzada, quando
os componentes estiverem em serviço. Além disso, a superfície fica engordurada, podendo interagir com
o produto, ou agir como isolante entre o meio e a mesma, o que impede sua auto-passivação, podendo
em função disso causar graves problemas de corrosão, caso tais superfícies venham a ter contato com
produtos agressivos.
Como pode-se observar o acabamento mecânico de uma superfície melhora o nivelamento
superficial atendendo os requisitos de lisura, brilho e aspectos dimensionais, todavia não elimina os problemas
mencionados, portanto superfícies obtidas pelo processo mecânico serão aparentemente satisfatórias
porém não atenderão as elevadas demandas de limpeza e sanitariedade requeridas nas indústrias de
processo.
Microbolsa de polimento
Resíduo de gordura e
partículas de abrasivos
Camada de gordura
FIG. 4. MICRO BOLSAS DE POLIMENTO MECÂNICO
As indústrias farmacêuticas e demais indústrias estão preocupadas com a pureza de seus produtos
e com a limpeza dos equipamentos de processo por elas utilizadas. Invariavelmente, o que o cliente
realmente quer saber é como limpar uma superfície que tenha incrustação ou que tenha sido contaminada.
No processo de produção dos produtos, formam-se depósitos pelo uso continuado de instalações e
equipamentos, que devem ser eliminados através de limpeza intensa.
Os depósitos orgânicos e inorgânicos (sujidade oriunda de material animal ou vegetal, óleos, gorduras e
proteínas e sais provenientes da água dura) provocam redução no diâmetro hidráulico, diminuem o
coeficiente global de transferência de calor, além de promoverem paradas mais freqüentes do processo
para a limpeza dos equipamentos, diminuindo a produtividade, aumentando o consumo de detergentes e
o volume de efluentes a serem tratados. Além disso proporcionam um meio propício ao desenvolvimento
microbiano prejudicando a qualidade microbiológica do produto.
6
As sujidades aderem às superfícies de um modo muito complexo. Elas podem enclausurar-se
mecanicamente, em poros, frestas ou quaisquer reentrâncias. Acabamentos de superfície onde se utilizam
operações mecânicas tais como o lixamento ou polimento mecânico dão origem a trabalho a frio combinado
com aquecimento localizado, que afeta prejudicialmente a estrutura das camadas do material na superfície
modificando suas propriedades desfavoravelmente, levando a microfissuras, rugosidade, modificações
estruturais e tensões nessas áreas (ver ilustração a seguir).
Em função disso, acabamentos de superfícies
obtidos por tais métodos não são suficientes para
atender às necessidades operacionais desejadas, já
que superfícies lixadas mecanicamente não possuem
características de sanitariedade 100%. Além disso,
ocorre ainda a ação de forças de ligação
eletrostáticas, que atuam tanto entre a sujidade e as
paredes, como também entre as partículas de sujidade
propriamente ditas, (exemplo: entre sais minerais e
proteínas). A soma dessas condições pode ser
expressa como energia de adesão.
Material aço cromo-níquel 18/8
A lixado
1
2
3
4
5
6
7
B retificado
C eletropolido
Austenita
Austenita e ferrita deformada a frio
Ferrita deformada a frio
Ferrita deformada a frio e austenita deformada
Austenita deformada
Grãos deformados com inclusões e óxidos
Óxidos
FIGURA 5.
Assim, para se alcançar um estado ótimo de
desempenho e se obter um produto de boa qualidade,
é indispensável uma limpeza e desinfecção adequada
e eficiente dos equipamentos e ainda com uma
qualidade de superfície de contato que garanta uma
boa higienização.
A superfície de determinado equipamento
pode aparentar estar limpa, mas na verdade ainda
estar coberta por produtos químicos prejudiciais e
microorganismos danosos.
Para procedimentos de higienização eficientes em equipamentos nas indústrias de processo, é
fundamental analisar o tipo e grau dos resíduos aderidos às superfícies, a qualidade da água empregada,
os métodos de higienização aplicados, os tipos e níveis de contaminação microbiológica e principalmente
a natureza da superfície a ser higienizada.
Vale a pena ressaltar aqui a natureza da superfície pois sob o ponto de vista técnico da limpeza, é
comprovado que quanto menor a rugosidade superficial melhores são os resultados da higienização.
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Informação publicada sobre a relação entre acabamento de superfície e níveis de sujeira, na
indústria de alimentos (Timperley e Lawson 1980) mostrou que uma superfície de 1,0 µm Ra demora
aproximadamente duas vezes o tempo gasto na limpeza de uma de 0,5 µm Ra (Veja o gráfico acima). (O
valor Ra, ou CLA, de uma superfície interna de aço inox é atualmente o método mais comum de quantificar
a rugosidade da mesma).
A Figura acima mostra que uma sucessão de vales e picos de aproximadamente 4 µm de tamanho
esconde com sucesso contaminação por bactéria, as quais são tipicamente 0,5 µm - 1 µm de diâmetro.
Este perfil seria comparável àquele encontrado em uma superfície de aço inox não polida. Por comparação,
o perfil de uma superfície eletropolida de aço inox com um Ra menor que 0,2 µm permitiria que a
contaminação por bactéria fosse removida durante os ciclos de limpeza ou esterilização.
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Quanto à qualidade de superfície para uma boa higienização, as superfícies eletropolidas atendem
totalmente a esse conceito pois, a aplicação do eletropolimento garante uma excelente qualidade à superfície
pois promove na mesma um nivelamento uniforme das saliências, eliminando a rugosidade e as imperfeições
superficiais permitindo a obtenção de um lustro e brilho superficial de elevado nível.
CONCEITO DE SANITARIEDADE
A disponibilidade de componentes e equipamentos industriais para uso em sistemas com exigências
de alta sanitariedade dependem de dois fatores: a construção com concepção sanitária e ao mesmo
tempo a superfície com acabamento sanitário.
Normalmente a construção com concepção sanitária envolve equipamentos que em uma
primeira etapa possam ser desmontados com facilidade e permitam uma limpeza rápida, e ainda não
possua em sua geometria regiões que possam reter produtos em macro escala, pois nesses casos
torna-se necessário realizar limpezas periódicas com maior frequência, o que causa perdas de
produção, com elevação dos custos de produção. Quando se especifica um acabamento de superfície
como sendo sanitário, tais superfícies não devem, se possível, transferir quaisquer substâncias para o
meio (produto) e por outro lado nenhuma partícula ou produto (do meio) deve aderir a estas
superfícies, nem reagir com substâncias dos arredores. A primeira propriedade é chamada de pureza
interna e a segunda propriedade de pureza externa.
A pureza interna da superfície é determinada
principalmente pela resistência à corrosão,
propriedades de emissão de partículas e
propriedades de difusão do material. Nos aços
inoxidáveis, estas propriedades ficam em uma
grande extensão, determinada pela condição da
camada da subsuperfície, oriunda do tipo de
acabamento superficial realizado.
A pureza externa da superfície é
determinada pela condição de energia e estrutura
da superfície, bem como sua passividade e
comportamentocatalítico.
Durante o curso de fabricação, as superfícies técnicas são submetidas a uma série de tratamentos
mecânicos que levam a alterações com respeito à topografia, textura estrutural, composição de liga,
pureza e condição de energia. No final do processo de fabricação a superfície produzida mecanicamente
difere consideravelmente e adversamente do material base quanto às propriedades superficiais não
atendendo as propriedades de pureza interna e externa. Por outro lado, as camadas da superfície danificadas
e alteradas podem ser tratadas por eletropolimento até uma profundidade na qual o material ainda se
encontre de forma pura e ordenada sem qualquer dano adicional resultante na superfície.
Esta performance é alcançada graças à superfície de contato se apresentar, após aplicação do
processo, isenta de rugosidade e ainda com formação de uma camada homogênea e protetiva de óxido
de cromo que confere a mesma elevada resistência à corrosão e um alto grau de pureza garantindo
propriedades de total sanitariedade aos componentes e equipamentos industriais.
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ELETROPOLIMENTO
Princípio do Eletropolimento
O eletropolimento é a remoção
eletroquímica de metal de uma superfície de trabalho
onde a peça a ser tratada é conectada ao pólo
positivo de uma fonte energia d.c., enquanto é imerso
em um eletrólito adequado (Figura ao lado). O
eletropolimento opera anodicamente e é basicamente
o inverso da eletrodeposição. A remoção de metal
ocorre preferencialmente nos picos do perfil da
superfície resultando em um nivelamento e alisamento
do micro-perfil enquanto a forma macro da superfície
não é alterada.
A aplicação do eletropolimento em superfícies
de aços inoxidáveis resulta na formação de um filme
anódico sobre a mesma; ocorrendo a difusão dos íons
dissolvidos do metal através desse filme. Os pontos
altos das irregularidades superficiais (picos), ou áreas
de alta densidade de corrente, são seletivamente
removidos numa velocidade maior do que o restante
da superfície (vales).
No curso do eletropolimento, a peça de
trabalho é manipulada para controlar a quantidade
de remoção de metal de maneira que o polimento
possa ser realizado e, ao mesmo tempo, tolerâncias
dimensionais serem mantidas. O eletropolimento
literalmente disseca o cristal do metal átomo por
átomo, com rápido ataque nas áreas de alta densidade
de corrente e menos ataque nas áreas de baixa
densidade de corrente. O resultado é uma redução geral do perfil da superfície com um nivelamento e
abrilhantamento da superfície do metal. Este nivelamento geralmente produz um acabamento brilhante
reflexivo mas somente uma pequena quantidade de metal (30 -40 µm) é removida.
No caso de ligas de aço inox, um efeito importante é causado pelas diferenças de quantidade de
remoção dos componentes da liga. Por exemplo, átomos de ferro e níquel são mais facilmente extraídos
do retículo cristalino do que os átomos de cromo. O processo de eletropolimento remove o ferro e o
níquel preferencialmente, deixando uma camada superficial acentuada consistindo de óxido de cromo
resistente à corrosão. Este fenômeno divulga a importante propriedade de “passivação” das superfícies
eletropolidas.
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Eletropolimento HUMMA - Tecnologia EPL-H Process®
A aplicação da tecnologia desenvolvida pela Humma em aços inoxidáveis permite que se obtenha
superfícies com ótimas características, possibilitando um desempenho acentuadamente melhor de
componentes e equipamentos industriais.
Este processo consiste na remoção de material sem danificar a superfície, originando um nivelamento
uniforme das saliências, o que permite a obtenção de um lustro superficial de elevado nível. Além disso,
remove metal da superfície de trabalho sem transformação mecânica, térmica ou química, eliminando as
camadas danificadas mecanicamente, permitindo ainda que as propriedades originais do material sejam
completamente restabelecidas.
CONCEITUAÇÃO: a Tecnologia EPL-H Process® se baseia em um processo de corrosão
eletrolítica controlada, obtida através da passagem de corrente elétrica retificada entre um catodo e a
peça (anodo) através de um eletrólito, a qual provoca o nivelamento e o brilho da superfície metálica
pela remoção dos picos e riscos superficiais.
As Figuras abaixo ilustram o comportamento descrito sobre irregularidades superficiais (picos e vales)
durante a aplicação do processo.
O Eletropolimento HUMMA é influenciado por vários fatores, tais como, o tamanho de grão
metalúrgico do material, a rugosidade original da superfície, a composição e temperatura do eletrólito, a
voltagem e a densidade de corrente, bem como o tempo de execução do processo.
Há diversas composições de eletrólito para aplicação da Tecnologia EPL-H Process®. Esses eletrólitos
contém normalmente ácidos inorgânicos e orgânicos, sais, álcoois, etc. Dependendo do tipo de eletrólito,
a temperatura pode variar desde a temperatura ambiente até cerca de 100°C. A perda de material é
variável, mas, normalmente, está na faixa de 0,02 a 0,04 mm para superfícies não preparadas.
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OPERADOR
FONTE DE
ALIMENTAÇÃO
SISTEMA DE
REFRIGERAÇÃO
A maioria dos aços inoxidáveis das séries 300
normalmente utilizados na prática podem ser
eletropolidos com a Tecnologia EPL-H Process®,
como por exemplo: 301, 302, 303, 304, 309, 310,
316, 317, 347 e 321. Além desses mais comuns, os
demais tipos de aço inox também podem ser
eletropolidos, inclusive as ligas especiais.
O Eletropolimento HUMMA - Tecnologia EPL-H
Process® também é chamado de seletivo ou
localizado pois processa-se através de um dispositivo
que um homem movimenta na superfície da peça ou
equipamento, sem a necessidade da mesma(o) estar
imersa(o) em um banho.
O Eletropolimento HUMMA - Tecnologia EPL-H Process® é caracterizado principalmente pela
técnica de aplicação e suas principais características são conforme abaixo:
- pode ser aplicado seletivamente;
- a homogeneidade do eletropolimento é garantida pela movimentação contínua e uniforme de um dispositivo
projetado para polimento localizado;
- neste processo, a movimentação é sempre do cátodo em relação à peça;
- as soluções eletrolíticas utilizadas neste processo possuem características diferenciadas em termos de
condutividade elétrica, inibição de corrosão e passivação.
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Como principais vantagens deste processo, podemos citar:
- pode ser aplicado em superfícies irregulares (não planas), regiões soldadas e em posições diversas,
através da elaboração de dispositivos convenientes;
- dispensa preparações onerosas e grandes movimentações de peças complexas, pesadas ou de
grandes dimensões, resultando numa sensível redução de custos de preparação;
- dado a versatilidade inerente ao processo, pode ser aplicado no campo, mesmo em equipamentos
montados, dispensando a remoção e transporte dos mesmos;
- possibilita controle total do processo ponto a ponto em termos de resultados, garantindo uma melhor
qualidade quanto ao acabamento superficial desejado.
O grau de acabamento da superfície obtida após aplicação do Eletropolimento HUMMA Tecnologia EPL-H Process® obviamente depende da rugosidade anterior, entretanto, após aplicação
os resultados melhoram em no mínimo 50%, como pode ser observado na Tabela abaixo, que mostra
os vários tipos de acabamentos técnicos disponibilizados pela HUMMA para o mercado usuário dos
vários segmentos da industria de processo.
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ACABAMENTO TÉCNICOS DE SUPERFÍCIE HUMMA
PARA AÇOS INOXIDÁVEIS
DESIGNAÇÃO
HUMMA
RA (µm)
RMS
RA (µ”)
SFH1
Eletrodecapagem
(Padrão Acetinado)
-
-
-
SFH2
Eletrodecapagem e Passivação
(Padrão Semi-brilhante)
-
-
-
SFH3
Polimento Mecânico
( Acetinado)
-
-
-
SFH4
Padrão Mirror Finish
Polimento Mecânico Espelhado
-
-
-
SFH5
Laminado Quente + EPL-H
2,00 - 2,60
92 - 120
80 - 104
SFH6
Lixamento Mecânico GR 50
(LME-H)
1,02 - 1,30
47 - 60
41 - 52
SFH7
SFH6 + EPL-H
0,57 - 0,70
26 - 32
23 - 28
SFH8
Lixamento Mecânico GR 80
(LME-H)
0,67 - 0,80
31 - 37
27 - 32
SFH9
SFH8 + EPL-H
0,35 - 0,47
16 - 22
14 - 19
SFH10
ELixamento Mecânico GR 120
(LME-H)
0,42 - 0,50
19 - 23
17 - 20
SFH11
SFH10 + EPL-H
0,25 - 0,32
11 - 15
10 - 13
SFH12
Lixamento Mecânico GR 150
(LME-H)
0,40 - 0,47
18 - 22
16 - 19
SFH13
SFH12 + EPL-H
0,22 - 0,29
10 - 13
9 - 12
SFH14
Lixamento Mecânico GR 180
(LME-H)
0,35 - 0,42
16 - 19
14 - 17
ACABAMENTO
SFH15
SFH14 + EPL-H
0,17 - 0,25
7,5 - 11,5
7 - 10
SFH16
Lixamento Mecânico GR 220
(LME-H)
0,27 - 0,32
12 - 15
11 - 13
SFH17
SFH16 + EPL-H
0,12 - 0,20
5,5 - 9
5-8
SFH18
Lixamento Mecânico GR 320
(LME-H)
0,23 - 0,27
10,5 - 12,5
9 - 11
SFH19
SFH18 + EPL-H
0,07 - 0,15
3-7
3-6
SFH20
Laminado a Frio (2B)
5-9
4-8
+
0,10 - 0,20
EPL-H
LME-H - Lixamento Mecânico HUMMA
EPL-H - Eletropolimento HUMMA
Os quadros da Figura a seguir mostram os valores médios obtidos em escala de rugosidade µm
Ra em algumas superfícies lixadas e eletropolidas respectivamente.
ACABAMENTO SFH 14 / SFH 15
ACABAMENTO SFH 14 / SFH 15
Ra = 0.36 µm
Ra = 0.18 µm
Ra = 0.25 µm
Lixamento Mecânico
GR 180 - Humma
Eletropolimento
Humma
Lixamento Mecânico
GR 320 - Humma
14
Ra = 0.11 µm
Eletropolimento
Humma
Como já foi dito, no Eletropolimento HUMMA Tecnologia EPL-H Process® há uma dissolução
seletiva concentrada nas saliências da superfície que, desse modo, promove o nivelamento microscópico
da superfície.
O nivelamento das saliências grosseiras é chamado macro polimento e a dissolução das muito
menores irregularidades microscópicas é denominada micro polimento.
Quando há ocorrência simultânea de macro e micro polimento, são gerados alisamento e
abrilhantamento da superfície. Entretanto, em certas circunstâncias, qualquer um dos dois pode ocorrer
independentemente do outro. Brilho nem sempre significa lisura e, alternativamente, lisura pode existir
sem brilho.
Nivelamento: é obtido pela remoção dos picos e arredondamento dos vales tendo como principais fatores
o acabamento preparatório da superfície, o controle e a densidade de corrente aplicada, a distância
cátodo - peça, a tensão aplicada e a utilização de um eletrólito conveniente.
Brilho: é função do nivelamento conforme acima, da película passivada formada após o eletropolimento e
da natureza do material.
A macro rugosidade é um fator muito menos importante do que a micro rugosidade com relação
às propriedades de antiincrustação, de fácil descolamento de produtos e de facilidade de limpeza e/ou
higienização em uma superfície eletropolida, portanto, uma superfície com eletropolimento poderá apresentar
valores relativamente altos de Ra e assim mesmo terá ótimas propriedades de anti-incrustação.
Isto explica-se pelo fato de que nas superfícies eletropolidas não verificamos rugosidade e sim, somente
ondulações, já que a aplicação da Tecnologia EPL-H Process® em superfícies de aço inox elimina o fator
rugosidade (Padrão Eletro 100) (Figura abaixo). Neste processo a superfície é trabalhada de um modo
diferente em relação aos métodos de polimento mecânico e por isso mesmo é que não pode ser determinada
apenas pela medida numérica da rugosidade, devendo ser levado em conta também o seu perfil.
Ra = 2.67 µm
Ra = 1.65 µm
Superfície lixada com grana 36 e decapada
Mesma superfície após Eletropolimento Humma
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Efeitos do Eletropolimento Humma - Tecnologia EPL-H Process®
* Geometria e Topografia
A forma e estrutura das superfícies de aços inoxidáveis são principalmente alteradas pelo
Eletropolimento Humma em micro escala. Toda a rugosidade e linhas de fissuras na estrutura são aplainadas
e removidas. A semelhantes valores de índice de rugosidade, a superfície eletropolida mostra, em
comparação com uma superfície mecanicamente produzida uma redução da real expansão de
aproximadamente 80% a qual leva a uma redução correspondente de interações com os arredores. Em
micro escala a superfície fica plana e isenta de rugosidade, em macro escala ela mostra uma certa ondulação
residual dependendo da estrutura em sua condição inicial. Ao mesmo tempo é livre de rebarbas, buracos,
dobras e resíduos de material, o que elimina por definitivo os problemas de incrustação e aderência de
produtos nas paredes internas dos equipamentos nas indústrias de processo.
* Pureza Interna
Processos mecânicos produzem partículas até uma profundidade de vários micrometros na
superfície. Essas partículas só podem ser removidas debilitando as camadas impuras do material utilizando
o Eletropolimento Humma. Além disso as superfícies produzidas corresponderão em sua pureza ao grau
de pureza da liga.
QUALIDADE DA SUPERFÍCIE
PARTÍCULA/UNIDADE DE ÁREA
Mecanicamente polida
20.000
Quimicamente decapada
15.000 - 16.000
Eletropolida
(Tecnologia EPL-H Process®)
500 - 1.000
* Estrutura do Material
Após a remoção das camadas danificadas e alteradas do material por processos mecânicos, a
superfície eletropolida com Tecnologia EPL-H Process® fica formada pela estrutura básica ordenada
em sua estrutura característica e com suas propriedades inalteradas. Há quase uma completa ausência
de desintegração cristalina e heterogeneidades como centros para adesão, adsorção, localização de
elementos, corrosão nuclear e reações catalíticas.
* Condições de Energia
Com o Eletropolimento Humma as camadas subsuperficiais do material, como as tensões
superficiais localizadas em potencial, são debilitadas sem qualquer energia adicional. A superfície
eletropolida subseqüentemente exibe um mínimo de energia potencial e um resultado de alta
passividade e não suscetibilidade. Processos de adesão e reações catalíticas, principal causa de
formação de depósitos e impureza externa são consideravelmente reduzidos.
16
* Difusão
A difusão de gases e substâncias homogêneas da superfície são largamente causadas por impurezas
das camadas mais externas do material. O que principalmente determina a difusão são o tipo de impureza,
sua pressão local e a frequência de trilhas de difusão na forma de deslocamentos na estrutura. O
Eletropolimento Humma oferece aqui duas vantagens: experiências têm mostrado que a maioria das
impurezas estão concentradas nas camadas subsuperficiais do material e são removidas desgastando-se
estas camadas. O número de trilhas de difusão na forma de defeitos estruturais e fissuras de linha são
reduzidos a um mínimo.
* Passivação e resistência à corrosão
A resistência à corrosão de um aço inox depende de um filme superficial protetor (Cr2O3), a
chamada película passiva, que o próprio aço desenvolve quando é exposto a meios oxidantes.
Para que este filme cubra completamente a superfície do aço inox e possibilite uma proteção
adequada contra a corrosão, é necessário que ele se desenvolva sobre uma superfície metálica
completamente limpa. A limpeza de superfície é também importante do ponto de vista higiênico. Elevadas
demandas de limpeza de superfície são impostas em vários segmentos industriais, tais como, nas indústrias
farmacêutica, nuclear, cervejeira e alimentícia.
A composição química da película superficial de um material passivável é muito importante quando
se considera a intensidade da passivação. Os aços inoxidáveis devem conter um mínimo de 12% de
cromo para assegurar passivação suficiente para resistir a ataques brandos de corrosão, como, por
exemplo, a ação das intempéries. Todavia, quando se faz o recozimento dos aços inox, pode-se,
eventualmente, chegar a níveis de apenas 9-10% de cromo na película superficial, e esta perda é atribuída
ao esgotamento do cromo contido do óxido e da matriz logo abaixo do óxido. Durante o tratamento
térmico, a temperatura elevada força o cromo a sair da matriz para interface óxido-matriz, por isso a
camada de liga matriz torna-se deficiente de cromo. O cromo que foi forçado para fora da matriz, e
também do óxido recentemente formado, nestas temperaturas elevadas propaga-se constantemente para
a interface óxido-gás, onde reage com o oxigênio. Isto acontece mesmo quando se usa atmosfera protetora
durante o recozimento. Por esta razão é que se utiliza decapagem química de chapas laminadas a frio
mesmo quando o recozimento é feito em atmosfera protetora. Em geral, a decapagem química remove
apenas parcialmente a película superficial empobrecida em cromo. Conseqüentemente, a decapagem
química gera uma superfície relativamente grosseira, tendo em vista que o tempo de dissolução da película
de óxidos varia ao longo da superfície.
Além disso, o óxido formado em alta temperatura não é homogêneo em composição (provável
mistura de CrxOy,, FexOy, NixOy), e tem uma solubilidade diferente na solução decapante, por isso
algumas áreas são dissolvidas preferencialmente a outras. Quando o óxido é removido destes lugares, a
solução começa a dissolver a liga matriz com evolução de hidrogênio, o qual em determinadas proporções
penetra no metal. Do ponto de vista teórico, considera-se que o aço inox consiste de muitos elementos
com solubilidades diferentes na solução decapante e a superfície é um estado não equipotencializado e
permanece como tal após o final do processo. Esta superfície não equipotencializada é um local ideal para
nucleação de corrosão, e a decapagem não é capaz de restaurar a condição inicial da superfície.
17
Pelas razões acima, a decapagem é seguida de tratamento de passivação a fim de tornar a superfície
mais passiva. Devido a dissolução preferencial de ferro durante o processo, a solução de passivação
enriquece a camada mais externa em cromo. O cromo nesta camada enriquecida é oxidado a óxido de
cromo III, o qual oferece excelente resistência à corrosão de aço inox. Por outro lado, a passivação não
remove completamente a camada degenerada e hidretada originada durante o processo de decapagem.
Em uma superfície onde é aplicada a Tecnologia EPL-H Process® a mesma é muito mais passiva
do que aquela obtida por decapagem e passivação convencional. Sendo o Eletropolimento Humma um
processo anódico, há a liberação de oxigênio simultaneamente com a remoção de metal. Considerando a
complexidade da Tecnologia EPL-H Process®, é impossível incluir todas as reações químicas que ocorrem,
mas seguindo as regras básicas e mantendo o papel conclusivo que o cromo desempenha no Eletropolimento
Humma para aços inoxidáveis, um modelo simplificado pode ser escrito como segue:
1 - Dissolução e transferência de íons cromo na solução.
Cr = Cr6+ + 6e2 - Evolução do oxigênio da superfície anódica.
4OH- = O2 + 2H2O + 4e3 - Formação de um filme passivo na superfície anódica.
2Cr + 6OH- = Cr2O3 + 3H2O + 6ePortanto, ocorre a exposição de uma superfície completamente limpa à oxigênio com elevada
atividade química, gerando o recobrimento de toda a superfície do aço inoxidável por uma película passiva
de óxidos metálicos ricos em cromo de inigualável qualidade e homogeneidade.
Conforme estudos e experiências em laboratório ficou constatado que a aplicação da Tecnologia
EPL-H Process® confere à superfície dos aços inoxidáveis um aumento na sua resistência à corrosão 4
a 5 vezes maior que uma superfície tratada de outra maneira, sendo que os principais fatores responsáveis
por isto são a grande redução da área e da energia superficial e a obtenção de uma superfície altamente
limpa e super passiva.
Testes em laboratório comprovaram que após um período de teste igual a 4 anos, em ambiente
marinho, não foi possível notar diferença quanto à resistência à corrosão entre amostras de aço 18%Cr /
9%Mn / 5%Ni e 25%Cr / 24%Ni / 2%Mo, ambas polidas eletroliticamente com Tecnologia EPL-H
Process®. Portanto, apesar da primeira liga ser menos nobre que a segunda, o Eletropolimento Humma
possibilitou que o seu desempenho fosse igual ao da segunda liga. Todavia, durante a realização do
mesmo teste em amostras lixadas e não pós tratadas quimicamente, a liga menos nobre apresentou corrosão
após 2 meses.
A figura abaixo mostra os resultados de um trabalho recente sobre resistência à corrosão de aços
inoxidáveis em ambiente marinho. Este trabalho exibe a influência do tratamento de superfície na resistência
à corrosão da qualidade AISI 304.
18
As curvas representam as seguintes condições superficiais:
Curva A: acabamento laminado a frio 2D, polido eletroliticamente com Tecnologia EPL-H Process®.
Curva B: acabamento laminado a frio 2D, polido mecanicamente com alto lustro, passivado.
Curva C: acabamento laminado a frio 2D, escovado com escova de fibra, passivado.
Curva D: acabamento laminado a frio 2D, acabamento padrão.
Curva E: acabamento laminado a frio 2D, lixado grana 120 + grana 180.
Curva F: acabamento laminado a frio 2D, lixado grana 120 + grana 180, passivado.
Os índices de corrosão referem-se a diferentes intensidades de ataque. Os índices de corrosão
variam de 0 a 7, sendo que o índice 0 significa superfície livre de óxidos de ferro e de manchas, enquanto
que o índice 7 significa, superfícies 75% e 100% cobertas por óxidos de ferro.
Analogamente, o AISI 304 na condição eletropolido apresentou o mesmo desempenho que o
AISI 317 e o AISI 329, ambos na condição recozido e decapado. Cumpre ressaltar que o lixamento
piorou o desempenho destas duas qualidades.
19
Os resultados destes testes mostram claramente que é possível substituir uma qualidade de aço
mais nobre por uma menos nobre que tenha sido submetida a eletropolimento. Entretanto, como o tempo
de duração dos testes e outros fatores podem influir no desempenho em condições práticas, não se deve
renunciar à recomendação clássica de material para um dado ambiente. Mas, em função do que foi
exposto, também não se deve subestimar o efeito benéfico do eletropolimento, que pode ajudar
significativamente a aumentar a resistência à corrosão do material e, conseqüentemente, a sua vida útil.
Ataques localizados, tais como, corrosão sob tensão fraturante, corrosão por frestas e corrosão
por pite, podem ocorrer em aços inoxidáveis quando estes são expostos a meios contendo cloretos. A
corrosão sob tensão fraturante, em aços inox, normalmente aparece como resultado da ação combinada
de tensões de tração no material, um meio contendo cloretos e temperatura acima de cerca de 60°C.
Cumpre ressaltar que a corrosão sob tensão é considerada como sendo o “calcanhar de Aquiles” dos
aços inoxidáveis austeníticos tipo padrão.
Como já foi mencionado anteriormente, um tratamento superficial mecânico, tal como lixamento,
induz tensões de tração no material. Em nosso laboratório foram realizados testes em um tubo de aço inox
lixado externamente, sendo que metade deste tubo foi eletropolido com Tecnologia EPL-H Process®
após o lixamento. Esta amostra foi submetida a um ensaio de corrosão sob tensão em uma solução de
cloreto de cálcio a 40% a 100°C. A superfície lixada e não eletropolida exibiu uma grande quantidade de
fissuras por corrosão sob tensão, enquanto que a metade lixada e com Eletropolimento Humma apresentouse completamente livre de corrosão.
Influência nas Propriedades Mecânicas
A aplicação do Eletropolimento Humma - Tecnologia EPL-H Process® não causa absorção de
hidrogênio e também não prejudica as propriedades mecânicas do material. A figura abaixo mostra os
resultados de ensaios de tração de tubos AISI 304 trefilados.
ACABAMENTO DA SUPERFÍCIE
RESISTÊNCIA
LIMITE DE
ALONGAMENTO
DUREZA ESCOAMENTO À TRAÇÃO
( 2” ) %
Kp/mm2
(0.2) Kp/mm2
Recozido, Decapado
150 - 155
27,9
60,6
57
Recozido, Decapado, Eletropolido
(Tecnologia EPL-H Process®)
140 - 150
27,7
59,8
57
20
Capacidade Humma para Eletropolimento
Grandes Equipamentos
Estamos capacitados para eletropolir grandes equipamentos tanto em nossa fábrica como nas
instalações do cliente, instalados ou em fase de fabricação, que podem variar de 50.000 a 200.000 litros
ou até maiores conforme a necessidade.
Tubos e Tubulações
Nossa unidade de tubos pode processar bitolas de ¼” à 4" normalmente até 12 tubos por vez
(bitola ½” à 2").
Bitolas maiores são processadas conforme projetos especiais podendo chegar a 48" até maiores.
Tubulações já instaladas são processadas graças ao desenvolvimento de um método especial
para esta finalidade específica.
Equipamentos Longos e Curtos com Geometria Altamente Complexa
Nós recebemos serviços de todos os tamanhos e podemos aplicar o eletropolimento graças à
versatilidade da Tecnologia EPL-H Process®.
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Peças com Características Críticas de Aplicação
A HUMMA mantém tratamento especial para estes tipos de peças desde o recebimento até a
embalagem, obedecendo as mais rigorosas exigências de norma ASME BPE e outras normas aplicáveis
nestes casos.
Eletrólito EPL-H
A HUMMA ao longo destes 10 anos tem desenvolvido seus próprios eletrólitos “EPL-H” para
as mais diversas aplicações em aço inox, sendo que estes têm se mostrado incomparáveis na produção
de acabamentos finos e uniformes.
Aplicações do Eletropolimento Humma - Tecnologia EPL-H Process®
A HUMMA oferece serviços de eletropolimento para uma larga faixa de indústrias, incluindo:
Processamento de Alimentos & Bebidas - Farmacêutica - Cosmética - Petroquímica - Nuclear - Papel e
Celulose - Biotecnologia - Criogênicas- Semi-condutores - Vácuo - Aeroespacial
* Processamento de Alimentos & Bebidas.
Neste segmento, os maiores problemas são a formação de depósitos e incrustação nas paredes
internas dos componentes e equipamentos industriais. Estes problemas, como já foi visto, ocorrem em
grande parte em função do acabamento incorreto da superfície. O uso do Eletropolimento Humma em
tais superfícies evita a formação de depósitos produzindo excelentes resultados.
Normalmente neste segmento, são utilizados tubos com construção sanitária (tipo OD), com
superfícies lixadas e decapadas internamente. Estas superfícies são comparativamente grosseiras em função
da dificuldade de se obter uma qualidade superficial uniforme, principalmente em tubos de pequenos
diâmetros. Isto pode causar aderência e incrustação de resíduos na superfície interna do tubo, originando
colônias de bactérias localizadas e conseqüentemente a contaminação generalizada do produto em
processamento.
22
Eletrólito EPL-H
A HUMMA ao longo destes 10 anos tem desenvolvido seus próprios eletrólitos “EPL-H” para
as mais diversas aplicações em aço inox, sendo que estes têm se mostrado incomparáveis na produção
de acabamentos finos e uniformes.
Aplicações do Eletropolimento Humma - Tecnologia EPL-H Process®
A HUMMA oferece serviços de eletropolimento para uma larga faixa de indústrias, incluindo:
Processamento de Alimentos & Bebidas - Farmacêutica - Cosmética - Petroquímica - Nuclear - Papel e
Celulose - Biotecnologia - Criogênicas- Semi-condutores - Vácuo - Aeroespacial
Por outro lado o Eletropolimento Humma assegura esta uniformidade na qualidade da superfície,
eliminando todas as imperfeições ao longo do tubo, onde a mesma atenda a demanda de alta pureza e
sanitariedade exigida.
Aqui o eletropolimento oferece superfícies lisas, de fácil limpeza e esteticamente agradáveis, condições
exigidas por este segmento.
Em trocadores de calor de placas, o uso de placas eletropolidas, possibilita uma grande
neutralização da formação de depósitos. A ocorrência de depósitos a serem formados, impregnando a
superfície eletropolida, é tão acentuadamente reduzida que, se a velocidade de vazão for suficiente, a
lavagem da formação de depósitos resulta na auto-limpeza das placas. Este efeito também é usado com
grande sucesso em várias áreas das indústrias química e de papel e celulose.
23
Exemplos de itens normalmente eletropolidos incluem sistemas de distribuição de produto seco,
filtros, telas, coadores, bandejas e secadores de produto, misturadores, impelidores de produto, tubulações
e tubos, vasos de fermentação, e tanques de armazenagem.
* Indústria Química e Química Fina
Um dos maiores problemas reside em trocadores de calor tubulares, na formação de depósitos
ou incrustações nas paredes dos tubos. Normalmente a formação de incrustações causa o aceleramento
de processos de corrosão, podendo gerar corrosão por fresta mesmo em meios não severos, tais como,
água. As condições existentes nas frestas geradas pelas incrustações podem ser muito diferentes daquelas
do meio ambiente. Pode haver a ocorrência localizada de elevação de concentração de agentes corrosivos,
tais como, cloretos, diminuição no valor do pH, etc., que torna o meio sob a incrustação fortemente
corrosivo. Como exemplo, podemos mencionar que há a ocorrência de corrosão por fresta associada à
corrosão sob tensão embaixo de incrustações, apesar do meio ambiente apresentar um conteúdo muito
baixo de íons cloreto e nenhuma outra condição severa.
Além disso, a formação de incrustações nas paredes dos tubos também origina outros problemas
com a diminuição na transmissão de calor e diminuição da vazão do fluido pelo tubo. Isto torna necessário
realizar limpezas periódicas com maior freqüência, o que causa perdas de produção, ou seja, elevação do
lucro cessante. Um acabamento superficial correto é um modo seguro para diminuir a tendência à formação
de incrustações. Esta é uma das razões para a utilização de tubos com superfícies polidas eletroliticamente
em equipamentos, tais como, trocadores de calor e evaporadores.
24
A experiência diz que qualquer container usado em processos de mistura, homogeneização ou
armazenagem para líquidos ou pós é um excelente candidato ao eletropolimento HUMMA. A qualidade
de não aderência de uma superfície eletropolida tem óbvias vantagens nestas aplicações.
* Tecnologia do Vácuo
Em condições de elevado vácuo e ultra elevado vácuo, superfícies altamente puras de aço
inoxidável eletropolidas apresentam reduzida adsorção de gás purificado em comparação com superfícies
polidas mecanicamente, decapada ou jateada. O período de tempo necessário para produzir o vácuo
pode desta forma ser reduzido até um fator de dez e a qualidade do vácuo alcançável pode ser melhorada
correspondentemente.
* Tecnologia Nuclear
O Eletropolimento Humma é aplicado com dois objetivos na indústria nuclear. Superfícies com
contaminação radioativa, mas não ativadas, podem ser confiavelmente e efetivamente descontaminadas
(limpas). A remoção da camada subsuperficial do material, com os núcleos de radioatividade presentes,
possibilita que a descontaminação seja feita sob nível de segurança. A atividade removida é absorvida
pelos eletrólitos. Ao mesmo tempo, o efeito do campo elétrico, faz com que não haja ocorrência de
difusão regressiva à superfície, mesmo com eletrólitos altamente carregados. Superfícies limpas desta
maneira, podem ser seguramente reparadas.
O uso de superfícies eletropolidas, na indústria nuclear, reduz a formação de contaminação radioativa
durante a operação, e torna o serviço posterior de descontaminação mais fácil ao mesmo tempo em que
melhora o seu efeito. O grande perigo da equipe e funcionários serem expostos à radiação durante o
serviço operacional e de manutenção pode por isso ser largamente reduzido.
Uma aplicação muito efetiva para o eletropolimento é o polimento de tubulações de recirculação
de fábricas nucleares para alívio de tensões de superfícies internas que já foram mecanicamente polidas.
25
* Indústria de Papel e Celulose
O uso de superfícies de aço inoxidável eletropolidas, na indústria de polpa de madeira e de papel,
para evitar a formação de depósitos, tem produzido excelentes resultados.
Um exemplo típico ocorre mais precisamente no sistema de evaporação de lixívia. Tem-se
constatado recentemente, que tubos de inox eletropolidos internamente com Tecnologia EPL-H Process®,
apresentam muito menor tendência para formar incrustações do que tubos de inox normais. Além disso,
os tubos eletropolidos podem ser limpos mais facilmente durante a lavagem. Geralmente não são necessários
os ácidos fortes nem a limpeza a altas pressões. Só as economias com a limpeza a altas pressões podem
atingir os US$ 50.000/ano, no caso de evaporadores de lixívia de uma fábrica de celulose típica. Os
tubos eletropolidos permitem um processamento mais eficiente do licor, com menor número de lavagens
dos tubos, maior eficiência de troca térmica e, conseqüentemente, custos menores de geração de energia.
Sistemas tubulares de atenuamento de papel e caixas principais são duas das várias aplicações
nos negócios de laminação de papéis.
* Processamento Farmacêutico
Como as exigências de controle de contaminação da FDA têm crescido, o uso de superfícies
eletropolidas de equipamento desta indústria importante tem aumentado.
Hoje, qualquer sistema de tubulação ou tubos de alta pureza é eletropolido, tanto quanto o interior de
superfícies de misturadores farmacêuticos, sistemas de distribuição de produto seco, filtros, coadores,
vasos, matrizes, secadores, talhadores, serpentinas de resfriamento, serpentinas de lâmina, trocadores de
calor e outros equipamentos importantes.
Para problemas de produto-a-produto, microbiológico ou outro problema de contaminação, o
Eletropolimento HUMMA oferece a solução final para componentes farmacêuticos de aço inox.
.
26
* Processamento Petroquímico
As companhias petroquímicas, confiam no eletropolimento HUMMA para produzir macro
superfícies fáceis de limpar. Para tubos de trocador de calor, tubulações de transferência de produto e
componentes de tubulação relacionados, ou grandes tanques de armazenamento e vasos de processo, o
eletropolimento aumenta o tempo entre limpezas e reduz dramaticamente a quantidade de homens hora e
esforços associados com a limpeza requerida. O resultado é mais produtividade devido a menos tempo
perdido.
* Medicina
Por muitos anos, o campo médico foi o maior beneficiário do eletropolimento. Todos os
equipamentos hospitalares, médicos e cirúrgicos (escalpelos, grampos, serra, implantes de osso e junta,
dispositivos protéticos, base para corte e sorvedouro de reabilitação) são normalmente eletropolidos
para facilitar a limpeza e alcançar altos níveis de descontaminação. Todos os artigos de metal expostos à
radiação e requerendo descontaminação regular também são grandes candidatos ao eletropolimento
HUMMA.
27
* Peças Usinadas
Parafusos, rolos, impelidores, pinos, lavadores, hastes e corpos de válvula, e outras partes usinadas
são beneficiadas significantemente pelo eletropolimento HUMMA.
O processo oferece um número de vantagens, incluindo remoção de rebarbas e alívio de tensão
da superfície das peças, facilidade de limpeza; acabamento anti-aderente, descontaminado, não particulado;
e uma aparência estética agradável.
* Tratamento de Água
A indústria de tratamento e destilação de água emprega o Eletropolimento HUMMA para melhorar
a resistência à corrosão de componentes de aço inox, tanto quanto reduzir o nível de contaminação
microbiológica que pode ser acumulada dentro destes sistemas. Componentes comuns normalmente
eletropolidos na indústria de tratamento e destilação de água incluem filtros, telas e coadores, bombas e
válvulas, condensadores, e tubulações.
28
Resultados Alcançados com a Aplicação do Eletropolimento Humma
Tecnologia EPL-H Process®
* Maior facilidade de limpeza e menor aderência e incrustação
A forma e estrutura das superfícies de aços inoxidáveis são principalmente alteradas pelo
Eletropolimento HUMMA em micro escala. Toda a rugosidade e linhas de fissuras na estrutura são
aplainadas e removidas. A semelhantes valores de índice de rugosidade, a superfície eletropolida mostra,
em comparação com uma superfície mecanicamente produzida uma redução da real expansão de
aproximadamente 80% a qual leva a uma redução correspondente de interações com os arredores. Em
micro escala a superfície fica plana e isenta de rugosidade com lisura microscópica comparável ao vidro.
Ao mesmo tempo é livre de rebarbas, buracos, dobras e resíduos de material, o que elimina por definitivo
os problemas de incrustação e aderência de produtos nas paredes internas dos equipamentos nas indústrias
de processo.
Diminui o tempo de limpeza. Superfícies eletropolidas podem ser efetivamente hidrojateadas em
menos tempo e com menos pressão. Algumas empresas relataram que superfícies de equipamentos de
processo eletropolidas têm reduzido o tempo de limpeza em mais de 50%.
Melhora a esterilização e manutenção de superfícies higienicamente limpas para equipamentos de
processamento de alimentos, remédios, bebidas e química.
* Maior resistência à corrosão
Com o eletropolimento as camadas subsuperficiais do material, como as tensões superficiais localizadas
em potencial, são debilitadas sem qualquer energia adicional. A superfície eletropolida exibe um mínimo
de energia potencial e um resultado de alta passividade e não suscetibilidade.
Uma superfície eletropolida é hiperpassiva se comparada à obtida por decapagem e passivação
convencional. Sendo o eletropolimento um processo anódico, há a liberação de oxigênio simultaneamente
com a remoção de metal.
Melhora a esterilização e manutenção de superfícies higienicamente limpas
para equipamentos de processamento de alimentos, remédios, bebidas e química.
29
Portanto, ocorre a exposição de uma superfície completamente limpa ao oxigênio com elevada
atividade química, gerando o recobrimento de toda a superfície do aço inoxidável por uma película passiva
de óxidos metálicos ricos em cromo de inigualável qualidade e homogeneidade.
O requisito mais significativo é a geração de cromo na superfície. As causas para as mudanças na
composição química são complexas, mas os resultados são quantificáveis. Medidas das razões e
profundidades da camada de óxido de cromo resultante oferece um bom teste da qualidade do
eletropolimento. Os valores geralmente aceitos para aço inox são em média os seguintes:
Espessura do óxido 25 - 50 Angstrom
Razão de Cr/Fe 1.5 ou maior, geralmente encontrada na metade da espessura do óxido.
Razão de CrO/FeO 2.00 ou mais
Profundidade de Enriquecimento 18 -23 Angstrom
Em estudos e experiências de laboratório constatou-se que a aplicação do eletropolimento confere
à superfície dos aços inoxidáveis um aumento na sua resistência à corrosão 4 a 5 vezes maior que uma
superfície tratada de outra maneira, sendo que os principais fatores responsáveis por isso são a grande
redução da área e da energia superficial e a obtenção de uma superfície altamente limpa e hiperpassivada.
* Pureza e elevada sanitariedade
Processos mecânicos produzem partículas até uma profundidade de vários micrometros na
superfície. Essas partículas só podem ser removidas debilitando as camadas impuras do material por
eletropolimento. Além disso as superfícies produzidas corresponderão em sua pureza ao grau de pureza
da liga. Após a remoção das camadas danificadas e alteradas do material por processos mecânicos, a
superfície eletropolida fica formada pela estrutura básica ordenada em sua estrutura característica e com
suas propriedades inalteradas.
Com o Eletropolimento HUMMA as camadas subsuperficiais do material, como as tensões
superficiais localizadas em potencial, são debilitadas sem qualquer energia adicional. A superfície eletropolida
subseqüentemente exibe um mínimo de energia potencial e um resultado de alta passividade e não
suscetibilidade. Processos de adesão e reações catalíticas, principal causa de formação de depósitos são
consideravelmente reduzidos.
Por ser metalicamente limpa, livre de tensões superficiais e minimizada em relação a sua área
absoluta apresenta ótimas condições de pureza e sanitariedade eliminando definitivamente os problemas
de contaminação química, bacteriológica e cruzada.
* Melhor vazão de fluidos
O Eletropolimento HUMMA elimina a rugosidade da superfície de contato, consequentemente
diminui o atrito do produto com as paredes do duto, melhorando a vazão.
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* Reduzido custo de polimento e lixamento
Eletropolimento produz uma combinação de propriedades em tempo reduzido, que não podem
ser alcançadas por qualquer outro método de acabamento de superfície. Lixamento mecânico, e polimento
podem produzir resultados bonitos como espelho em aço inox, mas o processo é de trabalho intensivo e
custoso, deixa a camada superficial distorcida, altamente tensionada, e contaminada com compostos de
lixamento. Os métodos de passivação normalmente empregados posteriormente produzem superfícies
limpas, resistente à corrosão, mas não alcançam o brilho, aparência lustrosa obtida pelo eletropolimento.
A resistência à corrosão de aço inox eletropolido excede aquela de processos de passivação posteriores
aos trabalhos de lixamento e polimento mecânico.
* Ausência de fragilidade por hidrogênio
O eletropolimento produz os mais espetaculares resultados nas classes 300 de aço inox sem
fragilidade por hidrogênio já que por ser um processo de corrosão anódica libera oxigênio ativo na
superfície da peça.
* Microacabamento
O processo normal de eletropolimento melhora o microacabamento por um fator de 2, 0,8 µm Ra
é reduzido para 0,4 µm Ra. Com processo especial, isto pode ser reduzido ainda mais. A lisura obtida tem
um número de aplicações: onde antifricção e não-atrito são exigidos como na produção de instrumentos
e válvulas, onde propriedades de liberação são necessárias dentro de vasos e tubos; ou onde calor e
reflexividade da luz é um fator importante.
* Aparência
Um uso muito difundido do eletropolimento está na melhoria da aparência de um produto. Nenhum
outro acabamento pode oferecer este efeito brilhante e uniforme em peças prontas. Além de imperfeições
como manchas, descoloração por calor, marcas de solda e riscos serem eliminados ou minimizados.
31
* Preparação de Superfícies
Como um pré-tratamento para posterior processamento, como soldagem, deposição ou
anodização, o eletropolimento é usado para remover a superfície contaminada gerada durante a fabricação,
deixando uma superfície lisa, quimicamente limpa com superior qualidades de adesão.
* Inspeção
Operações de acabamento mecânico sempre mascaram a superfície do metal dando uma ilusória
aparência lisa, a qual eventualmente se deteriorará. O eletropolimento revela as falhas na superfície do
metal não detectáveis por outros meios mostrando a verdadeira microestrutura do metal e além disso
torna-se uma efetiva ferramenta de inspeção.
Como especificar o melhor acabamento?
Quanto ao acabamento a ser realizado na superfície devemos considerar os seguintes fatores:
* O equipamento ou componente vai ser construído para qual finalidade? (armazenamento, reação
química, processamento)
* O acabamento tem finalidade estética?
* Quais as características do produto fabricado? É líquido, é pó, é viscoso, é corrosivo, é aderente?
* Qual material inoxidável mais apropriado ao meu uso?
Uma vez definidas as questões acima, o próximo passo é seguir algumas etapas, a saber:
I. Grau de sanitariedade desejada.
II. Acabamento de superfície que melhor atenda as necessidades.
III. Como especificar um dado acabamento?
IV. Como garantir o Recebimento do acabamento especificado?
I. Grau de Sanitaridade
Aqui deve-se avaliar o grau de sanitariedade da superfície, ou seja, definir uma superfície de
modo que para a aplicação especificada a mesma tenha pureza interna e externa, ou em outras palavras
o meio (produto) não interaja com a superfície e vice-verso.
32
II. Acabamento de Superfície que melhor atenda as necessidades.
Uma vez definido o grau de sanitariedade consequentemente se estará definindo o melhor
acabamento que atenda às necessidades.
A HUMMA tem disponibilizado para o mercado 20 acabamentos técnicos de superfície como
segue:
ACABAMENTO TÉCNICOS DE SUPERFÍCIE HUMMA
PARA AÇOS INOXIDÁVEIS
DESIGNAÇÃO
HUMMA
RA (µm)
RMS
RA (µ”)
SFH1
Eletrodecapagem
(Padrão Acetinado)
ACABAMENTO
-
-
-
SFH2
Eletrodecapagem e Passivação
(Padrão Semi-brilhante)
-
-
-
SFH3
Polimento Mecânico
( Acetinado)
-
-
-
SFH4
Padrão Mirror Finish
Polimento Mecânico Espelhado
-
-
-
SFH5
Laminado Quente + EPL-H
2,00 - 2,60
92 - 120
80 - 104
SFH6
Lixamento Mecânico GR 50
(LME-H)
1,02 - 1,30
47 - 60
41 - 52
SFH7
SFH6 + EPL-H
0,57 - 0,70
26 - 32
23 - 28
SFH8
Lixamento Mecânico GR 80
(LME-H)
0,67 - 0,80
31 - 37
27 - 32
SFH9
SFH8 + EPL-H
0,35 - 0,47
16 - 22
14 - 19
SFH10
ELixamento Mecânico GR 120
(LME-H)
0,42 - 0,50
19 - 23
17 - 20
SFH11
SFH10 + EPL-H
0,25 - 0,32
11 - 15
10 - 13
SFH12
Lixamento Mecânico GR 150
(LME-H)
0,40 - 0,47
18 - 22
16 - 19
SFH13
SFH12 + EPL-H
0,22 - 0,29
10 - 13
9 - 12
SFH14
Lixamento Mecânico GR 180
(LME-H)
0,35 - 0,42
16 - 19
14 - 17
SFH15
SFH14 + EPL-H
0,17 - 0,25
7,5 - 11,5
7 - 10
SFH16
Lixamento Mecânico GR 220
(LME-H)
0,27 - 0,32
12 - 15
11 - 13
SFH17
SFH16 + EPL-H
0,12 - 0,20
5,5 - 9
5-8
SFH18
Lixamento Mecânico GR 320
(LME-H)
0,23 - 0,27
10,5 - 12,5
9 - 11
SFH19
SFH18 + EPL-H
0,07 - 0,15
3-7
3-6
SFH20
Laminado a Frio (2B)
0,10 - 0,20
5-9
4-8
+
EPL-H
LME-H - Lixamento Mecânico HUMMA
EPL-H - Eletropolimento HUMMA
Cabe ao especificador encontrar o acabamento que melhor se ajusta às especificações desejadas
(lixamento mecânico, polimento mecânico, eletropolimento ou eletrodecapagem).
III. Como especificar um dado acabamento?
Especificações rigorosas estão cada vez mais sendo exigidas para acabamento de superfície em
componentes e equipamentos das indústrias de processo e muitos fornecedores estão quantificando a
rugosidade da superfície de seus produtos.
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A especificação de referência de grana não pode ser equalizada a um acabamento de superfície
consistente. Variáveis afetando o acabamento resultante são tamanho de grana, carga de ferramenta,
condição de ferramenta, razão de alimentação, razão da condição tranversal do metal a ser polido e
lubrificante quando usado.
Para resultados precisos e consistentes, o acabamento de superfície deve ser especificado em
uma faixa ou nível máximo de rugosidade expressa em Ra (desvio médio aritmético) que quando medido
em microns denomina-se simplesmente Ra ou quando medido em micropolegadas denomina-se AA ou
CLA ou simplesmente µ” Ra.
Exemplo: Acabamento HUMMA SFH10 - Lixamento mecânico GR 120: 0,42 à 0,50 µm Ra;
17 à 20 µ”Ra ou AA ou CLA.
Como já foi dito, especificar acabamento dando como referência a grana ou “grit” pode ser a
fonte de vários equívocos e discussões desnecessárias.
Porém qualquer polimento mecânico requerido para alcançar o acabamento final especificado
deve ser considerado. Passagens múltiplas de cada grana abrasiva mais fina são recomendadas como
obrigatórias para melhores resultados. A qualidade de superfície obtida, por exemplo, pelo eletropolimento
está diretamente relacionada à qualidade de superfície pré-eletropolida, já que o eletropolimento não
pode remover soldas, mordeduras, riscos profundos ou outras distorções de superfície similares. Discussão
quanto às exigências de lixamento mecânico com o eletropolidor ajudará a assegurar a qualidade do
acabamento final desejado.
Para especificar corretamente um acabamento final de superfície é necessário então que se detalhe
o tipo de acabamento que se deseja e a faixa ou nível máximo de rugosidade aceitável.
Exemplo:
Acabamento a ser realizado na superfície interna de um dado equipamento:
Ex. 1: Lixamento mecânico com rugosidade máxima de 0,50 µm Ra.
Ex. 2: Eletropolimento com grau máximo de 0,30 µm Ra.
Nota: Não importa como o fabricante vai chegar até tal resultado!!! ... O importante é após o
tratamento estar com o resultado esperado.
IV. Como garantir que vou receber o acabamento especificado?
Aprender a reconhecer a qualidade do acabamento é como aprender a distinguir entre uma nota
de um real e uma imitação. A melhor maneira de dizer a diferença é aprender como as coisas reais se
parecem, são sentidas e são desempenhadas. Acabamento inferior poderá então ser identificado, tanto
por exame visual ou através de exame fotomicrográfico.
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Por exemplo, o eletropolimento é preferido em muitas indústrias como o acabamento final para
muitos metais por causa de sua superfície enriquecida, não contaminada, não particulada, não aderente
com qualidades estéticas. Se o objetivo é um acabamento estético agradável, eletropolimento de alta
qualidade pode ser julgado por inspeção visual. Uma avaliação microscópica da superfície é necessária,
contudo, onde um acabamento “máximo”é requerido e onde é imperativo que a condição da superfície
seja documentada para futura avaliação.
Por exemplo, uma superfície polida (tal como um acabamento SFH4) sempre parece ter sido
eletropolido para um olho mal educado. Ainda o acabamento pode produzir as mesma leituras de
rugosidade do acabamento de superfície (Ra). Somente uma fotomicrografia das duas superfícies mostraria
a diferença substancial entre elas. A superfície eletropolida seria vista como sem saliências, enquanto a
superfície polida mostraria camadas de metal engorduradas, perturbadas e danificadas, tanto quanto
compostos abrasivos e de polimento.
A fotomicrografia é altamente recomendada sempre que substancial investimento de capital está
envolvido e onde uma superfície eletropolida desempenha o papel chave nos resultados de um projeto de
pesquisa ou processo de fabricação. Para manter um rigoroso programa de controle de qualidade, o uso
de corpos de prova de amostra comparativa é recomendado.
Sendo assim, a inspeção mínima a ser realizada no equipamento para observação quanto ao
acabamento especificado, deveria seguir o procedimento a saber:
1. Inspeção visual do tipo de acabamento (comparar com amostras testemunhas quando for o
caso).
2. Perfil de rugosidade e valores medidos na superfície através do rugosímetro.
3. Exame fotomicrográfico.
4. Solicitação do Certificado de Garantia dos serviços realizados.
Inspeção e Garantia da Qualidade
Inspeção
A HUMMA mantém um setor de inspeção ligado ao Controle de Qualidade que realiza testes e
ensaios em todos os serviços efetuados em conformidade com as nosrmas aplicáveis.
* Teste de corrosão de “Salt-Spray”
* Teste de Ferroxyl
* Medição de rugosidade
* Análise de superfície por Emissão Remota
* Fotomicrografia até 1000X amplitude
* Análise visual prévia para verificação de falhas
* Videoscopia Industrial
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INSPEÇÃO POR ENDOSCOPIA INDUSTRIAL
INSPEÇÃO POR ENDOSCOPIA INDUSTRIAL
INSPEÇÃO POR RUGOSIDADE
INSPEÇÃO POR RUGOSIDADE
INSPEÇÃO POR FOTOMICROGRAFIA
INSPEÇÃO VISUAL
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Garantia da Qualidade
A HUMMA emite certificado de
Garantia de Qualidade dos serviços
realizados sem custos adicionais, sempre em
conformidade com as especificações do
cliente ou à própria especificação
HUMMA para acabamento de superfície.
Também encontram-se disponíveis
em nosso laboratório, relatórios de testes e
ensaios realizados.
Relação com o Meio Ambiente
A HUMMA mantém uma política de proteção ao meio ambiente e está totalmente enquadrada
nas leis e exigências dos órgãos competentes, sendo que para isso toma os devidos cuidados:
* Todas as soluções usadas em nossos serviços voltam para HUMMA oara tratamento de efluentes.
* Todo resíduo líquido de lavagem após os nossos trabalhos também volta para HUMMA para
tratamento de efluentes.
* A HUMMA isenta o cliente de qualquer problema com as autoridades relacionadas ao descarte
de resíduos líquidos.
* Uma estação de tratamento de efluentes instalada na HUMMA manipula todos os resíduos
provenientes do processo.
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