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De todas as vistas em uma sala de máquinas, um PHE gotejando, chorando ou esguichando é, talvez, a mais inquietante. Não só você perde fluido, como também um vazamento representa uma falha inaceitável entre dois sistemas fundamentais — normalmente entre o sistema de refrigeração do motor e o sistema de água bruta, ou entre o óleo lubrificante e o líquido refrigerante do motor. Um vazamento de orifício minúsculo não detectado ou mal gerenciado pode rapidamente se transformar em um evento de contaminação cruzada, gerando óleo lubrificante emulsionado, componentes do bloco do motor corroídos ou até mesmo uma falha total do sistema de água de camisa. Nos últimos 22 anos, o Grupo SME concluiu mais de 500 projetos anuais de serviço marítimo e modernização, e nossos especialistas técnicos identificaram centenas de vazamentos em PHEs em todos os tipos de embarcações, atribuindo-os a cerca de meia dúzia de causas-raiz comuns. O artigo abaixo discute as causas mais frequentes e fornece dicas sobre como minimizar as chances de seu PHE apresentar vazamentos.
Degradação da Junta: Envelhecimento, Endurecimento e Extrusão
As juntas são os principais elementos de vedação do PHE e constituem o elo fraco. À medida que envelhecem e suportam altas temperaturas, água do mar clorada corrosiva e compressões cíclicas, o material elastomérico perde a capacidade de recuperação após deformação por compressão. Verificou-se que uma junta de nitrila (NBR) utilizada em refrigeradores de óleo torna-se frágil quando exposta continuamente a temperaturas acima de 90 °C e não consegue adaptar-se às imperfeições da superfície. Uma junta de EPDM é adequada para o lado da água do mar, mas pode inchar ou amolecer (levando à extrusão através das lacunas entre as placas) devido à contaminação por névoa de óleo ou graxa. A extrusão é um problema particularmente grave, pois a deformação assume a forma de uma fina saliência de material que deforma permanentemente o perfil da junta — uma vez extrudida, uma junta de EPDM nunca mais vedará, mesmo que seja reapertada. Na SME, nossos engenheiros de serviço frequentemente removem juntas com até cinco anos de uso que sofreram perda superior a 30 % na recuperação da deformação por compressão (independentemente da aparência externa). Preferimos um cronograma proativo de substituição, correlacionado às horas totais de operação e à exposição térmica prévia da junta, em vez de um cronograma reativo, no qual a substituição só ocorre quando o PHE apresenta vazamentos e seu desempenho está gravemente degradado. A data de instalação e os ciclos térmicos (sequências de partida-parada) pelos quais a junta já passou avaliam muito melhor sua vida útil do que uma simples referência cronológica.
Torque Incorreta de Montagem e Compressão Irregular
Um PHE é um equipamento mecânico de precisão, não simplesmente uma tubulação que exige torque até o fim extremo. Uma das razões mais comuns que identificamos para vazamentos em serviço numa instalação de PME relaciona-se à forma como os parafusos de fixação são apertados novamente após limpeza ou desmontagem para inspeção. Cada quadro possui uma dimensão definida de compressão — frequentemente especificada como espessura total da junta e das placas — que deve ser alcançada de modo uniforme ao longo das placas, aplicando-se o torque em padrão diagonal. Aperto excessivo resultará na esmagamento e compressão da junta, danos às placas corrugadas extremamente finas (geralmente com apenas 0,5 a 0,6 mm de espessura) e sobrecarga da barra sobre os mancais do quadro. Aperto insuficiente causará pressão inadequada sobre a junta, permitindo vazamento em operação através de cada canal individual e escapamento para os lados; ainda mais criticamente, aperto unilateral provocará desalinhamento das placas, gerando microfolgas que se ampliarão ainda mais quando a expansão térmica entrar em ação. Quando recomendamos torque, indicamos sua aplicação calibrada segundo padrão cruzado/estrela em todas as etapas de montagem, com no mínimo três incrementos até atingir o comprimento de compressão especificado, além de medir o comprimento da pilha de juntas antes e após a aplicação do torque (caso esse valor difira em mais de 2 mm da especificação constante na placa de identificação, recomendamos interromper o processo e reavaliar a pilha de placas quanto à presença de contaminação entre elas ou placas deformadas no ponto de contaminação).
Corrosão por Pites na Superfície da Placa
Embora os PHEs marítimos modernos (trocadores de calor de placas) feitos de titânio ou aço inoxidável 316L não sejam totalmente resistentes à corrosão localizada. A corrosão por pites, caracterizada por pequenos orifícios profundos nas superfícies das placas, tende a iniciar-se no sulco da junta ou em áreas de estagnação formadas pela zona de distribuição do fluxo. Concentrações agressivas de cloretos (prevalentes na água do mar de clima tropical ou em águas salobras) e baixa velocidade do fluido são as duas principais causas de corrosão por pites, uma vez que um depósito sedimentado pode formar uma célula de concentração sob si mesmo quando o fluxo é lento o suficiente para permitir a deposição de sedimentos. Assim que a corrosão por pites perfurar toda a espessura da placa, a separação entre os dois fluxos de fluido desaparece, resultando em vazamentos internos (mistura) e externos. Na SME, observamos que a corrosão por pites é frequentemente diagnosticada erroneamente como falha da junta, levando a substituições rotineiras desnecessárias de juntas sem abordar a causa raiz. Uma detecção precoce de corrosão por pites consiste em realizar um ensaio com penetrante colorido nas placas durante revisões manuais, especialmente na superfície de transferência de calor ao redor das bocas de entrada. Além disso, nunca deixe que a velocidade do fluxo de água do mar através do PHE caia abaixo de 1,5 m/s para evitar sedimentação. Se sua embarcação operar majoritariamente em carga reduzida, considere instalar uma linha de desvio ou de recirculação para manter a velocidade do fluxo acima desse limite.
Desalinhamento da Placa e Deslocamento da Junta Durante a Remontagem
Um problema ainda maior, porém – e certamente o mais fácil de evitar – é o vazamento resultante de uma má remontagem de uma unidade. As placas têm uma orientação "correta" (com juntas em faces dianteira/traseira alternadas) e devem ser adicionadas à pilha em sequência. Se uma placa for colocada de cabeça para baixo ou, muito mais comumente, invertida (com a junta na face errada), os canais de fluido nas placas adjacentes não ficarão alinhados, e a junta não conseguirá formar uma interface verdadeira, metal-a-metal, com a placa vizinha. Em muitos casos, isso não só resulta em desvio interno imediato, mas, se a placa adjacente se aproximar suficientemente, causará vazamento do canto mais distante da junta oposta para o ar externo. Por fim, é extremamente fácil que a junta, durante o processo de adição de placas subsequentes à pilha, simplesmente se solte e saia de seu encaixe (especialmente se este ainda contiver adesivo antigo ou resíduos). Um deslocamento vertical de apenas 2–3 mm já é suficiente para tornar a junta ineficaz, levando tanto ao desvio interno quanto ao vazamento externo potencial. É por isso que, nos procedimentos da oficina da SME, cada placa é limpa meticulosamente, o sulco da junta é inspecionado sob ampliação e cada junta é levemente batida no lugar (com um martelo de face macia) antes da adição da placa vizinha. Uma seta permanente indicando o topo e a base da pilha permite que nossa equipe de engenharia realize uma inspeção visual para garantir pilhas montadas na "orientação correta".
Conclusão: A vigilância é o melhor selante
Não é uma questão de se ou quando o seu trocador de calor de placas vazará, mas sim de quando você terá controle total sobre isso. Através da aplicação cuidadosa de uma abordagem planejada para gerenciar o desgaste natural das juntas, da aplicação correta dos procedimentos de aperto, da inspeção atenta à fadiga dos materiais e às evidências de tensões mecânicas, e, por fim, da remontagem meticulosa e cuidadosa, é possível acrescentar décadas à vida útil operacional do seu PHE e evitar contaminações dispendiosas e chamadas de emergência igualmente onerosas. No Grupo SME, com mais de 100 engenheiros à disposição e operando sob um quadro de normas ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001, podemos prestar serviços em seus equipamentos a bordo, com inspeções completas, fornecimento de peças de reposição e revisões integrais em oficinas nos estaleiros ao redor do mundo — inclusive na China continental. A garantia de serviço de 12 meses reflete nossos padrões; e, ao adotarmos nossa filosofia de ir além da sua preocupação, só ficamos satisfeitos quando cada junta for verificada, cada linha de desgaste registrada e cada possível caminho de vazamento identificado.