Proteção contra corrosão em trocadores de calor
A proteção contra corrosão em trocadores de calor ganha importância quando o equipamento trabalha em ambientes agressivos.
Umidade, sais e contaminantes atmosféricos podem acelerar a deterioração das superfícies metálicas. Em trocadores de calor, esse problema ganha uma particularidade: parte das superfícies expostas ao ambiente também exerce função direta na transferência de calor.
Por isso, proteger um trocador contra corrosão exige mais do que selecionar um revestimento resistente. É necessário considerar material, ambiente, geometria, espessura do revestimento, cobertura, processo de aplicação e impacto sobre a transferência de calor.
Quando a proteção contra corrosão se torna necessária?
A corrosividade de uma atmosfera depende de diferentes fatores. A ISO 9223:2012 estabelece uma classificação da corrosividade atmosférica e considera como fatores-chave a relação temperatura–umidade, a poluição por dióxido de enxofre e a salinidade transportada pelo ar. A norma também relaciona a corrosividade ao tempo em que a superfície permanece úmida.
Na prática, isso significa que dois equipamentos construídos com o mesmo material podem estar submetidos a condições de corrosão bastante diferentes.
Algumas aplicações merecem atenção especial:
- ambientes costeiros e marítimos;
- equipamentos expostos à atmosfera salina;
- instalações industriais com contaminantes no ar;
- sistemas HVAC-R instalados em ambientes de maior agressividade;
- equipamentos submetidos a ciclos frequentes de umidade;
- aplicações nas quais a durabilidade do trocador é um requisito importante do projeto.
A necessidade de proteção deve ser definida a partir das condições reais de exposição e dos requisitos do equipamento.
Por que a corrosão é particularmente relevante em trocadores de calor?
A corrosão em um trocador de calor não representa somente uma questão estética.
Em trocadores com aletas de alumínio, processos corrosivos localizados podem comprometer a durabilidade do componente e afetar as condições da superfície responsável pela transferência de calor.
Esse comportamento é discutido especificamente na literatura sobre proteção de trocadores de calor. Fedrizzi et al. avaliaram sistemas de revestimento orgânico aplicados a trocadores de alumínio para HVAC-R e destacaram que fenômenos de corrosão representam uma questão de durabilidade e eficiência da troca térmica.
O estudo também mostrou a importância da cobertura adequada das superfícies e dos defeitos existentes no revestimento.
Outro estudo, realizado por Kim, Kang e Kim, avaliou tratamentos superficiais em alumínio com espessuras de 20 e 40 μm. Nos corpos de prova analisados, os tratamentos melhoraram as propriedades de resistência à corrosão sem alterações relevantes na condutividade térmica do alumínio. Os próprios autores tratam o trabalho como uma etapa fundamental para estudos posteriores em trocadores de calor reais.
O resultado não deve ser generalizado para qualquer revestimento ou aplicação. Ele reforça, porém, a importância de avaliar proteção contra corrosão e comportamento térmico em conjunto.
O desafio: proteger sem comprometer a troca térmica
Em uma superfície estrutural, o revestimento pode ser analisado principalmente sob a ótica da proteção e da durabilidade.
Em uma aleta de trocador, a análise é diferente.
A superfície possui uma função térmica. Por isso, o revestimento precisa oferecer proteção sem criar uma camada que prejudique de forma relevante a transferência de calor.
No caso do Agraz Corrosion Protection, a documentação da WEG especifica uma espessura de filme seco entre 20 e 30 μm e informa menos de 1% de influência na troca térmica, nas condições de aplicação indicadas pelo fabricante.
Esse dado é específico do sistema e das condições de aplicação recomendadas. Não significa que qualquer revestimento, em qualquer espessura ou condição de aplicação, apresentará o mesmo comportamento.
A relação entre proteção, espessura e desempenho térmico precisa fazer parte da especificação.
A geometria do trocador também interfere
Trocadores de calor possuem geometrias que tornam a aplicação de revestimentos mais complexa do que em uma superfície plana.
Aletas próximas, extremidades e regiões de difícil acesso podem dificultar a obtenção de uma cobertura uniforme.
Esse ponto foi observado por Fedrizzi et al. em sua avaliação de sistemas de proteção para trocadores de alumínio. O estudo identificou dificuldades de obtenção de espessura uniforme nas extremidades das aletas e mostrou que regiões de difícil acesso exigem atenção especial durante a aplicação. Também observou que defeitos no revestimento podem afetar o comportamento eletroquímico do sistema.
A geometria do trocador determina os desafios de cobertura. Por isso, além de selecionar o revestimento, é necessário controlar o processo de aplicação para alcançar as superfícies previstas e respeitar a espessura especificada.
Agraz Corrosion Protection (ACP) : tecnologia de revestimento WEG
Os desafios de proteção, cobertura e desempenho térmico precisam ser considerados na escolha do revestimento e na definição do processo de aplicação. Para projetos que demandam proteção anticorrosiva, a Agraz oferece o Agraz Corrosion Protection — Coated by WEG, sistema que utiliza o revestimento HereShield WB-506®, da WEG cuja formulação e características técnicas foram especificadas para aplicações em equipamentos HVAC-R e superfícies de troca térmica.
A tecnologia combina proteção anticorrosiva com requisitos específicos de aplicação sobre componentes de cobre e alumínio.
O HereShield WB-506® é um revestimento acrílico à base de água, monocomponente e de secagem ao ar. Segundo a documentação da WEG, é aplicado por pulverização em superfícies internas e externas de trocadores de calor para climatização e refrigeração e equipamentos relacionados.
Entre as características técnicas informadas pela WEG estão:
- base de água;
- produto monocomponente;
- secagem ao ar;
- aplicação por pulverização;
- aplicação em cobre e alumínio, conforme preparação indicada pelo fabricante;
- espessura de filme seco de 20–30 μm;
- utilização em ambientes químicos de baixa a alta agressividade;
- influência inferior a 1% na troca térmica, nas condições de aplicação recomendadas.
O que os ensaios mostram?
Os ensaios de laboratório ajudam a caracterizar o comportamento de um sistema de revestimento em condições controladas.
A tabela a seguir reúne os resultados informados pela WEG para o HereShield WB-506®, obtidos por diferentes métodos de ensaio, cada um destinado a avaliar propriedades específicas do revestimento.
Esses resultados caracterizam o desempenho do sistema nos respectivos métodos de ensaio. Eles não devem ser interpretados isoladamente como previsão direta da vida útil do equipamento em campo.
O que significam 22.000 horas de ensaio de névoa salina?
Essa é uma interpretação que exige cuidado.
A ASTM B117 estabelece um ambiente corrosivo controlado para obter informações relativas sobre a resistência à corrosão de materiais e revestimentos. A própria ASTM informa que a previsão de desempenho em ambientes naturais raramente apresenta correlação suficiente quando o ensaio de névoa salina é utilizado isoladamente. A correlação e a extrapolação devem ser tratadas com cautela e, quando aplicáveis, apoiadas por exposições atmosféricas de longo prazo.
Por isso, 22.000 horas de Salt Spray não devem ser convertidas diretamente em “X anos de vida útil”.
O resultado caracteriza o comportamento do sistema dentro de um método de ensaio específico. A durabilidade em campo dependerá das condições reais de exposição e de fatores relacionados ao próprio sistema de proteção e ao equipamento.
Entre eles:
- ambiente de instalação;
- umidade;
- presença de sais e contaminantes;
- temperatura;
- condições de exposição;
- preparação da superfície;
- espessura e uniformidade do revestimento;
- danos mecânicos;
- condições de operação e manutenção.
Esse cuidado é importante para qualquer especificação técnica baseada em ensaios acelerados.
Proteção contra corrosão e desempenho térmico
A preocupação com o desempenho térmico não termina quando o revestimento é aplicado.
A própria literatura mostra que processos de corrosão e seus produtos podem alterar as condições da superfície do trocador e afetar seu comportamento térmico e hidráulico.
Wang, Zhao e Hrnjak avaliaram os efeitos de testes acelerados de corrosão sobre o desempenho térmico de trocadores de calor de alumínio. No estudo, depósitos de sal e produtos de corrosão formados durante os ensaios afetaram o comportamento térmico e a perda de carga do trocador. Os autores também alertam que esses depósitos podem não reproduzir exatamente as condições encontradas durante a operação real.
Isso reforça uma questão importante de projeto:
O estudo de Wang, Zhao e Hrnjak reforça que a corrosão pode alterar tanto o desempenho térmico quanto o comportamento hidráulico de trocadores de calor. Para a especificação de um revestimento, portanto, é importante considerar simultaneamente a proteção da superfície e os requisitos de funcionamento do equipamento.
O processo de aplicação influencia o resultado
Para que o revestimento alcance o desempenho especificado, o processo precisa controlar as condições da superfície, o método de aplicação, a cobertura, a espessura e a cura.
Preparação da superfície, limpeza, método de aplicação, cobertura, espessura, uniformidade e cura fazem parte do processo.
A documentação da WEG indica preparação por jateamento ou limpeza, conforme a condição da superfície e o sistema de aplicação, e aplicação por pulverização.
Em geometrias complexas, esse controle é ainda mais importante.
Na prática, isso significa que o sistema de proteção precisa ser tratado como um processo, e não simplesmente como uma etapa de pintura.
Onde o ACP pode ser aplicado?
A indicação do Agraz Corrosion Protection deve considerar as condições de exposição e os requisitos de cada projeto. O sistema pode ser avaliado para equipamentos sujeitos a ambientes em que a corrosão representa um fator relevante para a durabilidade das superfícies metálicas.
Entre as aplicações que podem demandar proteção anticorrosiva estão:
- trocadores instalados em regiões costeiras;
- equipamentos sujeitos à atmosfera salina;
- aplicações industriais com maior agressividade ambiental;
- sistemas HVAC-R instalados em ambientes externos;
- equipamentos nos quais a durabilidade das superfícies de troca seja um requisito do projeto;
- aplicações em que a proteção das aletas faça parte da especificação do cliente.
A definição do revestimento deve considerar o conjunto da aplicação: ambiente, material, geometria, exposição, processo de aplicação e desempenho térmico. Essa avaliação orienta a especificação do sistema de proteção mais adequado.
Precisa avaliar proteção anticorrosiva para um novo trocador de calor?
Compartilhe com a equipe Agraz as condições de operação, o ambiente de instalação e os requisitos do seu projeto. Nossa equipe pode avaliar a aplicação do Agraz Corrosion Protection e os critérios técnicos envolvidos na especificação.
Fontes técnicas e referências
Normas e métodos de ensaio
1. ISO 9223:2012 — Corrosion of metals and alloys — Corrosivity of atmospheres — Classification, determination and estimation. Referência para classificação da corrosividade atmosférica e fatores ambientais relevantes, como umidade, temperatura e salinidade do ar. Consultar norma ISO 9223 .
2. ASTM B117-26 — Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus. Referência para o método de exposição em névoa salina. A ASTM ressalta que os resultados do ensaio, isoladamente, não permitem prever diretamente o desempenho em ambientes naturais nem converter horas de ensaio em anos de vida útil. Consultar ASTM B117 .
Estudos técnicos e científicos
3. FEDRIZZI, L. et al. Heat exchangers corrosion protection by using organic coatings. Progress in Organic Coatings, v. 63, n. 3, p. 299–306, 2008. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2008.01.009. Estudo sobre proteção anticorrosiva de trocadores de calor de alumínio para HVAC-R, incluindo cobertura de superfícies, aplicação de revestimentos e influência de defeitos no comportamento eletroquímico.
Acessar artigo
4. KIM, J.-S.; KANG, T.-H.; KIM, I.-K. Surface treatment to improve corrosion resistance of Al plate heat exchangers. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, v. 19, supl. 1, p. s28–s31, 2009. DOI: 10.1016/S1003-6326(10)60240-3. Pesquisa sobre tratamentos superficiais em trocadores de calor de alumínio, avaliando resistência à corrosão e propriedades térmicas.
Acessar artigo
5. WANG, Y.; ZHAO, H.; HRNJAK, P. An Evaluation of the Effect of Corrosion Tests on Thermal Performance of Aluminum Heat Exchangers. International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 2021. Estudo sobre os efeitos da corrosão acelerada na performance térmica e hidráulica de trocadores de calor de alumínio.
Acessar publicação — Purdue University
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