As esferas de armazenamento, também conhecidas como tanques esféricos, são vasos de pressão concebidos para armazenar gases liquefeitos e outros produtos industriais em condições controladas. Este tipo de instalação é utilizado em setores como Oil & Gas, petroquímica, energia e siderurgia, embora seja especialmente comum em refinarias, complexos petroquímicos, terminais de armazenamento e centros de distribuição de gases.
Durante a fabricação e a montagem de uma esfera, as operações de soldadura geram ciclos localizados de aquecimento e arrefecimento. Como consequência, podem surgir tensões residuais no material, que devem ser controladas para garantir a estabilidade e a fiabilidade do equipamento.
Para reduzir e redistribuir essas tensões, recomenda-se a aplicação de um tratamento térmico pós-soldadura, ou PWHT, sigla de Post Weld Heat Treatment. Em esferas de grandes dimensões, o aquecimento pode ser realizado por meio de queimadores a gás instalados no interior do recipiente, utilizando um procedimento de combustão interna cuidadosamente planeado.
Assim, o tratamento térmico de uma esfera de armazenamento não consiste simplesmente em aquecer a estrutura. Trata-se de um processo industrial controlado no qual devem ser definidos parâmetros como temperaturas, tempos de permanência, velocidades de aquecimento e arrefecimento, distribuição do calor e sistemas de monitorização adequados a cada situação ou projeto.
O que são esferas de armazenamento industrial?
As esferas de armazenamento são vasos de pressão cuja geometria permite distribuir uniformemente as tensões geradas pela pressão interna. Esta característica torna-as uma solução habitual para o armazenamento de produtos gasosos ou liquefeitos.
Entre os produtos que podem ser armazenados neste tipo de recipiente encontram-se o GPL, o propano, o butano, o amoníaco e outros gases ou produtos utilizados em processos petroquímicos e industriais.
Embora possam ser encontradas em diferentes contextos, as aplicações mais comuns estão relacionadas com:
- Refinarias e unidades de processamento de hidrocarbonetos.
- Complexos petroquímicos.
- Terminais de armazenamento e distribuição.
- Instalações de produção e tratamento de gases.
- Instalações energéticas.
- Determinados processos siderúrgicos e industriais.
Nos setores de Oil & Gas e petroquímica, estas estruturas fazem parte de instalações críticas. Por esse motivo, a sua fabricação, soldadura, inspeção e tratamento térmico devem ser realizados de acordo com procedimentos técnicos definidos e com rastreabilidade total.
O que é o tratamento térmico de uma esfera de armazenamento?
O tratamento térmico de uma esfera é um processo controlado de aquecimento, manutenção da temperatura e arrefecimento, aplicado ao recipiente após a realização de determinadas operações de fabricação ou soldadura.
Neste tipo de estrutura, o principal objetivo é geralmente o alívio das tensões residuais geradas durante a soldadura. Estas tensões surgem porque as zonas próximas da união soldada aquecem e arrefecem de forma diferente do restante material.
O tratamento térmico pós-soldadura permite reduzir ou redistribuir essas tensões por meio de um ciclo térmico previamente estabelecido. Dependendo do material, da espessura, do projeto e de outros requisitos, também pode contribuir para:
- Estabilizar o conjunto soldado.
- Melhorar o desempenho do material em serviço.
- Reduzir o risco de deformações posteriores.
- Favorecer uma distribuição mais uniforme das tensões.
- Adequar o recipiente aos requisitos do código de projeto ou fabricação.
- Fornecer registos térmicos que comprovem a correta execução do processo.
A necessidade de aplicar o tratamento, bem como os parâmetros utilizados, deve ser determinada com base na documentação técnica e nas características específicas da esfera.
Porque surgem tensões residuais durante a soldadura?
Durante a construção de uma esfera, as diferentes virolas, segmentos ou secções metálicas são unidas por soldadura. Cada cordão de soldadura introduz calor de forma localizada no material.
A zona soldada atinge temperaturas elevadas e arrefece posteriormente. No entanto, o arrefecimento não ocorre de forma completamente uniforme em toda a estrutura. Enquanto uma zona se dilata devido ao calor, outras partes do recipiente permanecem a uma temperatura mais baixa e limitam esse movimento.
Estas diferenças de temperatura e de contração podem gerar tensões internas, mesmo antes de a esfera ser submetida à pressão de serviço.
A presença de tensões residuais não significa necessariamente que exista um defeito, uma vez que são uma consequência habitual dos processos de soldadura. No entanto, devem ser avaliadas e controladas, sobretudo em recipientes de grandes dimensões, com espessuras elevadas ou em aplicações sujeitas a requisitos técnicos exigentes, com o objetivo de evitar fissuras e deformações.
O tratamento térmico pós-soldadura é utilizado precisamente para elevar a estrutura a uma determinada temperatura durante um período controlado, facilitando o relaxamento e a redistribuição dessas tensões.
O papel da Intec-Heat no tratamento térmico de esferas
O tratamento térmico de uma esfera de armazenamento exige experiência, equipamentos adaptados e capacidade para coordenar uma intervenção complexa diretamente em obra.
A Intec-Heat realiza tratamentos térmicos industriais em recipientes e estruturas de grandes dimensões, com especial presença em projetos dos setores de Oil & Gas e petroquímica.
No caso das esferas de armazenamento, o trabalho pode incluir a definição do sistema de aquecimento, a instalação dos queimadores, o isolamento, a colocação de termopares, a monitorização do ciclo e a elaboração dos respetivos registos.
A correta execução de um PWHT neste tipo de equipamento exige, além de experiência técnica e meios específicos, um planeamento rigoroso, uma coordenação permanente com as diferentes equipas envolvidas e capacidade de adaptação às condições reais da obra.
A Intec-Heat oferece a flexibilidade necessária para ajustar cada intervenção aos requisitos do projeto, mantendo um controlo preciso do processo e elevados padrões de segurança, especialmente importantes em refinarias, complexos petroquímicos e outras instalações industriais de elevada exigência.
O objetivo é executar o procedimento térmico definido para o equipamento, mantendo um controlo contínuo das temperaturas, dos tempos de permanência e dos gradientes térmicos do recipiente.
Quando é necessário aplicar um tratamento pós-soldadura?
A necessidade de realizar um PWHT não depende apenas de o recipiente ter uma forma esférica. Deve ser determinada de acordo com o material, as espessuras, o procedimento de soldadura, o serviço previsto e o código de fabricação aplicável.
Pode ser necessário quando:
- É exigido pelo código aplicável ou pela especificação técnica do projeto.
- A espessura do material ultrapassa determinados limites.
- São utilizados materiais que requerem um controlo específico após a soldadura.
- É necessário reduzir as tensões residuais do conjunto.
- As condições de serviço do recipiente são particularmente exigentes.
- O fabricante ou a engenharia responsável o estabelece como parte do processo de fabricação.
A decisão deve ser sustentada pela documentação técnica. Do mesmo modo, os parâmetros do ciclo não devem ser improvisados, mas definidos antes do início do tratamento.
Perguntas frequentes
Uma esfera de armazenamento é o mesmo que um tanque esférico?
Sim. Ambos os termos são utilizados para descrever vasos de pressão de geometria esférica destinados ao armazenamento de gases liquefeitos ou de outros produtos industriais.
Para que serve o tratamento térmico pós-soldadura?
A sua principal finalidade é reduzir e redistribuir as tensões residuais geradas durante a soldadura. Também contribui para estabilizar a estrutura e cumprir os requisitos técnicos estabelecidos para o recipiente.
Porque é que o tratamento é realizado dentro da própria esfera?
As dimensões destas estruturas geralmente impedem o seu tratamento num forno convencional. A combustão interna permite aquecê-las diretamente no local por meio de queimadores instalados no interior do recipiente.