Revestimento Cerâmico Elastotec Maior vida útil de serviço

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1 Page 1 of 12 Revestimento Cerâmico Elastotec Maior vida útil de serviço

2 Page 2 of Adesão Superior Adesão superior no corpo do tambor Descolamento do revestimento cerâmico Revestimentos de cerâmica vem sido aplicados nos tambores tradicionalmente usando colas de contato de duas partes de neoprene em um processo geralmente conhecido como Vulcanização a frio. Apesar de ser um sistema muito conveniente existe um número de limitações que podem impactar negativamente na confiabilidade da vida útil do revestimento cerâmico, incluindo: Força de adesão entre a base de borracha do revestimento cerâmico e o corpo metálico do tambor é limitado e não atinge 100% de adesão na borracha. A força de adesão geralmente aceita para a adesão do revestimento nas industrias de transportadores é de 9kN/m isso é bem abaixo do nível requerido para uma adesão de rasgo na borracha em 100%. Este 100% de adesão de rasgo na borracha significa que a força da adesão é superior a da borracha em si, fazendo com que o ponto de falha seja o rompimento da borracha e não o descolamento da mesma. Em aplicações em tambores motrizes com correias de altas tensões, onde as forças de cisalhamento aplicadas pelo tambor na correia transportadora supera a força de adesão entre o revestimento cerâmico e o corpo do tambor, o revestimento pode ser arrancado do corpo do tambor (Vejas as fotos) O Gráfico#1 ilustra quanto de aumento de tensão na correia no tambor motriz aumenta a força de adesão requerida no revestimento, que pode ser muito superior aos valores de adesão de 9kN/m, atualmente usado como exigência para revestimentos de cerâmica vulcanizados a frio. Outras considerações quando usado o sistema de revestimento cerâmico vulcanizado a frio incluem: A força de adesão pode ser afetava negativamente por umidade durante a aplicação. Alta umidade durante a aplicação dos adesivos de adesão a frio podem reduzir a força final de adesão por até 50%. Gráfico#1 Força de adesão requerida estimada A aplicação do revestimento cerâmico utilizando adesivos para adesão a frio depende muito da experiência do operador e do método de aplicação que está sendo usado. Revestimentos colados a frio não possuem força de adesão suficiente O revestimento cerâmico aplicado com adesivos de adesão a frio possui muitas juntas entre as tiras de revestimento. Estas juntas são os pontos fracos que frequentemente permitem a infiltração da água no corpo do tambor o que causa corrosão. No pior cenário, isso pode levar a falha de adesão nas extremidades das tiras do revestimento, causando a falha do revestimento. Para tambores que estão sendo reformados, para remover a corrosão do corpo é necessário usinar o corpo, resultando em diminuição da espessura do corpo e consequentemente diminuindo sua carga máxima de trabalho ou, no pior caso, levando o tambor a refugo Força de adesão (kn/m) Revestimento colado a frio; Elastotec Alta dureza (3050) HVCL no tambor motriz Elastotec Padrão (76511) HVCL Força de adesão requerida

3 Page 3 of 12 Adesão aperfeiçoada do revestimento ao tambor 1.) Revestimento Cerâmico vulcanizado a Quente (HVCL) Revestimentos de borracha vulcanizados a quente são geralmente reconhecidos por ter uma série de vantagens sobre as tiras de borrachas pré-curadas que são aderidas a frio no corpo metálico do tambor. A maior vantagem é que força de adesão entre a borracha e o corpo do tambor é significantemente maior para o revestimento vulcanizado a quente. A segunda vantagem, muitas vezes ignorada, é que não se tem juntas no revestimento quando a borracha foi vulcanizado a quente. Usando revestimento vulcanizado a frio estas juntas podem fornecer o ponto inicial para a corrosão do corpo do tambor, permitindo que a borracha se descole e desprenda do tambor. Foi desenvolvido um processo para a instalação do revestimento cerâmico. Isso resolve todos problemas quanto a adesão do revestimento no corpo do tambor, fornecendo uma ligação mais forte e mais confiável entre não apenas o revestimento e o tambor, mas também, entre cada tira do revestimento. O HVCL garante 100% de rasgo na borracha entre o revestimento e o corpo do tambor, resultando em uma força de adesão consideravelmente maior (Ver tabela #3). TABELA #3 TESTE DE ADESÃO POR VULCANIZAÇÃO A QUENTE BORRACHA/AÇO POLIDO COMPOSTO DE BORRACHA FORÇA DE TENSÃO (MPa) SISTEMA DE ADESÃO ADESÃO DE ARRANCAMENTO (kn/m) min FRIO min QUENTE min QUENTE % de rasgo na borracha O revestimento cerâmico vulcanizado a quente é sujeito de uma atual patente de aplicação. Remoção das juntas Uma vantagem adicional significativa do HVCL é que não tem juntas entre as tiras do revestimento cerâmico (Veja a Imagem#5). Quando o HVCL é vulcanizado usando borracha crua, as extremidades do revestimento seguem juntas e vulcaniza a ponto de formar uma camada continua resistênte e impermeável à água, prevenindo a corrosão do corpo do tambor. Isso remove os potenciais pontos fracos onde as juntas se encontram, que podem levar as falhas do revestimento cerâmico. Aplicação do HVCL O HVCL é instalado usando um processo controlado de autoclave de alta pressão, a temperaturas elevadas e em uma fábrica com operadores treinados, garantindo assim um resultando confiável e consistente. 2.) Revestimento Cerâmico de Adesão Direta (DBCL) O Revestimento Cerâmico de Adesão Direta vem sido usado com sucesso em diversas aplicações na mineração. O DBCL implica em colar as pastilhas de óxido de alumínio diretamente no corpo metálico do tambor com adesivos epoxy especialmente formulado para isso. A chave do sucesso do DBCL é a alta força de adesão obtida entre os adesivos epoxy e o corpo metálico do tambor e assim como entre o epoxy e as pastilhas de óxido de alumínio. Estas forças de adesão são tipicamente >20 MPa e de 3 a 4 vezes maiores da qual pode ser atingida com a borracha. O DBCL tem sido usado tanto para tambores motrizes quanto movidos. Para aplicações em tambores motrizes, alguns cuidados devem ser tomados referentes a potenciais problemas ao desgaste do revestimento da correia transportada e é recomendado o uso do software Lagging Analyst (Overland Conveyor) para esta verificação.

4 Page 4 of Levantamento/Descolamento das extremidades SOLUÇÃO: Vedação das extremidades - Adesão superior no corpo do tambor Maior adesão ao corpo do tambor Uma causa significativa para as falhas dos revestimentos cerâmicos são os levantamentos das extremidades dos revestimentos devido à corrosão ocorrida na interface do revestimento com o tambor. Isso é mais comum de acontecer em tambores operando em ambientes úmidos, e é normalmente visto em aplicações com Revestimentos Cerâmicos Vulcanizados a Frio (CVCL). As causas são as pequenas e irregulares níveis de adesão encontrados entre a base de borracha e o corpo do tambor. REVESTIMENTO CERÂMICO COM SELAGEM LATERAL VULCANIZADO A QUENTE A foto acima à direita mostra um corpo de tambor após a remoção do CVCL. O padrão do adesivo do CVCL pode ser visto (Áreas cinza claro) que permaneceu no corpo do tambor quando o revestimento foi removido. Este padrão corresponde as áreas do revestimento sem pastilhas de cerâmica e contém as ranhuras e as áreas de borracha entre os seguimentos das pastilhas. Quando é aplicada a força de aplicação via martelo de borracha no CVCL para o revestimento produzir ligação. O resultado é uma pequena duração de pressão (<1 segundo), pressão de aplicação irregular (Não é garantido que todas as partes do revestimento foi martelada) e pressão mínima ou inexistente ao longo das ranhuras (Estas ranhuras deveriam sofrer pressão por uma espécie de roda de costura mas normalmente isso não acontece). A adesão irregular gera uma umidade de trabalho entre o revestimento e o corpo do tambor e as juntas das extremidades é o lugar onde isso acontece. Uma adesão melhor e mais uniforme fornecida pelo Revestimento Cerâmico Vulcanizado a Quente (HVCL) e assim como Revestimento Cerâmico de Ligação Direta (DBCL) irá prevenir o levantamento do revestimento nas extremidades dos tambores. Adicionalmente para o HVCL as extremidades do corpo e dos discos laterais do tambor podem ser seladas com uma camada de borracha que também é ligado ao revestimento. Desta forma se sela o revestimento junto ao corpo do tambor e elimina a possibilidade de falha no revestimento devido a descolamento/levantamento nas extremidades. Extremidade da borracha coberta e ligada as extremidades do revestimento

5 Page 5 of Falhas nas juntas Corrosão e Descolamento Remoção das juntas - Adesão superior no corpo do tambor Juntas totalmente vulcanizadas Sem pontos fracos para infiltração de água Justas de Revestimento Cerâmico Vulcanizado a Frio (CVCL) são conhecidas como pontos fracos que permitem infiltração de água que leva a corrosão do corpo do tambor e eventualmente ao desprendimento do revestimento neste ponto. Em condições úmidas de rotação do tambor sob carga gera ação de bombeamento que força a água nas juntas e inevitavelmente encontra uma forma de passar pelo menor ponto fraco. Até a melhor técnica de aplicação não pode eliminar o problema com CVCL. O Revestimento Cerâmico Vulcanizado a Quente (HVCL) que não tem juntas entre as tiras de revestimento elimina este modo de falha do revestimento cerâmico. JUNTA VULCANIZADA A QUENTE TOTALMENTE SELADO.

6 Page 6 of Perda/Descolamento de pastilhas Aumento de adesão das pastilhas na borracha mais resistência de adesão ao envelhecimento ao ar livre Aumento da força de adesão Aumento da resistência de adesão Projeto de engenharia para aumentar a força de desprendimento das pastilhas Falhas de adesão de pastilhas cerâmicas Existe um número de causas que levam a falha de adesão das pastilhas cerâmicas, incluindo as seguintes: Teste de adessão das pastilhas O Primer e o adesivo que é usado pela a maioria dos fabricantes de revestimentos cerâmicos, fornece uma boa adesão inicial quando aplicado a um peso de cobertura específico, mas experiências de campo atestam que a falha de adesão aumenta com o tempo de trabalho. Testes de laboratório pela Elastotec também identificaram que alguns componentes de adesão comumente usados para revestimento cerâmico se deterioram quando expostos a umidade. Uma adesão eficaz entre as pastilhas de cerâmico e a borracha requer um mínimo de peso de cobertura do primer e adesivo. Uma parte de fabricantes de revestimentos cerâmicos aplicam primer e adesivo usando spray, deixando difícil de garantir que o mínimo de peso de cobertura de primer/adesivo requerido é obtido em todas as pastilhas e levando a falhas de adesão nas pastilhas com a borracha. Projetos de revestimento que aderem apenas a base das pastilhas cerâmicas resulta em menor área de contato colado, deixando as extremidades das pastilhas expostas para potenciais pontos fracos para falha de adesão (Veja fotos abaixo) Forças de adesão entre as pastilhas cerâmicas e a base de borracha pode ser menor do que as forças de cisalhamento aplicados pelas altas tensões dos transportadores de correia, resultando em arrancamento. A seleção da melhor combinação de primer/ adesivo/borracha é crucial na obtenção da alta resistência de adesão as tensões entre as pastilhas e o composto de borracha. Teste de adesão das pastilhas A Elastotec tem realizado extensivos testes ao ar livre quanto ao desempenho de adesão cerâmica/borracha e descobriu que uma boa parte dos primers/adesivos recomendados pelos fornecedores de adesivos, fornece uma adesão que inicialmente oferece a borracha uma boa resistência ao cisalhamento mas, após prolongada exposição a umidade e UV, se deteriora rapidamente. A Elastotec checa a integridade das adesões através dos testes ao ar livre, onde a adesão da pastilha/borracha está sob constante tensão. O teste é feito flexionando uma tira de revestimento cerâmico até formar um pequeno circulo, com as pastilhas cerâmicas do lado externo do circulo. A amostra é então presa nesta posição durante o período de exposição ao ar livre. Os resultados são registrados em intervalores regulares e tem sido usado para identificar o melhor primer/adesivo para adesões com desempenho à longo prazo.

7 Page 7 of 12 Teste de envelhecimento da adesão das pastilhas cerâmicas ao ar livre. Primer Adesivo Adesão inicial de fábrica Perda de força de adesão após envelhecimento 1 Meses 2 Meses 3 Meses 4 Meses 5 Meses 6 Meses 12 Meses 25% 27% 27% 29% 29% 29% >50% A1 B2 0% 33% 39% 42% 43% 43% 45% >70% A2 B1 0% 0% 1% 1% 1% 1% 1% 6% A2 B2 0% 10% 19% 26% 30% 33% 36% >40% A3 B1 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 1% A3 B2 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% - B2 1% 6% 9% 11% 14% 16% 17% >40% A4 B1 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% A4 B2 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% * Cada amostra de teste dos revestimentos contia 168 pastilhas. Falhas de adesão foram reportadas como porcentagem do número total de adesões que falharam. Adesivo/Primer usado para o HVCL da Elastotec. Testes adicionais tem sido conduzidos para aumentar a força de adesão entre a base de borracha e as pastilhas de óxido de alumínio, assim como para o metal do corpo do tambor. Este teste foi realizado usando o método tensão de tração (Veja foto e tabela ao lado). Baseado nos resultados do teste de envelhecimento de adesão das pastilhas ao ar livre, o teste de adesão por tensão de tração e considerações de produção, o sistema de adesivo com Primer A3 e Adesivo B2 foi selecionado para o Revestimento Cerâmico Vulcanizado a Quente (HVCL), por este ter fornecido o melhor desempenho. Importante, o programa de testes identificou melhoras na força de adesão da cerâmica/ borracha, assim como a eliminação da deterioração da força de adesão devido a exposição à umidade e UV. Essa tecnologia é um componente importante e único do HVCL. Cobertura das pastilhas Primer e Adesivo A Elastotec trabalha com um processo de imersão patenteado para atingir a cobertura de primer e adesivos das pastilhas cerâmicas, o que garante que todas as superfícies das pastilhas recebam o mínimo de peso de cobertura necessário de primer e adesivo. Até hoje, mais de de pastilhas foram recobertas usando este método e não temos nenhum comunicado de falha de adesão. Teste de adesão das pastilhas Teste de tração / arrancamento PRIMER ADESIVO TENSÃO DE TRAÇÃO (MPa) MODO DE FALHA A3 B % R A3 B % R A4 B % R A4 B % R 100% R = 100% Falha de rasgo na borracha por arrancamento. Adesivo/primer usado para o HVCL da Elastotec. Revestimento Cerâmico de Adesão Direta O Revestimento cerâmico de Adesão Direta (DBCL) com o Adesivo de Adesão Direta (DBA) da Elastotec, fornece os maiores níveis de adesão entre as pastilhas de óxido de alumínio e o metal do corpo do tambor com forças de adesão normalmente entre 20-25Mpa. A Elastotec definiu uma especificação interna de no mínimo 20 Mpa de adesão das pastilhas Isso é a grosso modo 3 vezes a força de adesão que pode ser atingido com a borracha. A adesão do DBCL é rígida e como resultado não tem amortecimento nas pastilhas cerâmicas pelo impacto quando o material entra entre a correia e o tambor. Um fator adicional a ser considerado, com a adesão rígida há uma falta de flexibilidade sob cargas de cisalhamento como encontrado em aplicações onde correias de alta tensão são usadas. Isso pode resultar em desgaste excessivo do revestimento inferior da correia transportadora.

8 Page 8 of Quebra das Pastilhas Projeto de revestimento com amortecimento mais cerâmica de alta permormance Aumento de resistência à fratura Projeto de engenharia para fornecer amortecimento do impacto Trinca/Quebra das Pastilhas Cerâmicas Trincas nas pastilhas levam ao desprendimento e pode conduzir a falha prematura do revestimento cerâmico, certas causas que conduzindo a este problema: O projeto do revestimento que tem pastilhas de cerâmica encostadas umas nas outras pode resultas em trincas devido os impactos entre as pastilhas quando submetidos a cargas do impacto, o que pode ocorrer quando o material penetra entre a correia transportadora e o revestimento cerâmico (Veja fotos ao lado). As pastilhas de cerâmicas com baixa qualidade do óxido de alumínio são propicias a trincas e quebras/desgaste dos perfis em alto relevo. Oitenta por cento do custo da matéria prima do revestimento cerâmico são as pastilhas de óxido de alumínio e esta é o melhor potencial de economia para os fabricantes de revestimento cerâmico de baixo custo. Infelizmente, reduzindo a qualidade das pastilhas de óxido de alumínio tem um impacto direto no desempenho do revestimento cerâmico. Com o aumento do teor de óxido de alumínio, a dureza Vickers, resistência ao desgaste e resistência a trincas também aumentam. O custo da pastilha também aumenta conforme o teor de óxido de alumínio (referência Tabela#2 abaixo). TABELA#2 PROPRIEDADES DO AI203 HVCL MATERIAL UNIDADE AI203 AI203 AI203 85% 92% 96% Dureza Vickers (Hv 10) Resistência ao impacto (MPa m1/2) Custo da pastilha cerâmica 20x20x5 ($US/pc) $0.03 $0.06 $0.09

9 Page 9 of 12 Projeto do revestimento O projeto singular da Elastotec, Revestimento Cerâmico Vulcanizado a Quente (HVCL) e o Revestimento Cerâmico Vulcanizado a Frio (CVCL) assegura que as pastilhas estão aderidas a borracha nas suas laterais e em sua base, fornecendo uma camada mais confiável à proteção do impacto e reduzindo significantemente o risco de trinca das pastilhas. Um beneficio adicional do projeto de revestimento é o aumento de área para ligação entre a pastilha e a borracha. Para a pastilha de tamanho típico de 20 x 20 mm usado por vários fabricantes de revestimentos cerâmicos as áreas de ligação são: Adesão da pastilha unicamente na sua base: 400 mm2/ pastilha Adesão da pastilha na sua base e laterais: 720 mm2/pastilha Isso é um aumento de 80% de área de adesão, resultando em aumento de força requerida para remover as pastilhas da borracha. Qualidade da pastilha de óxido de alumínio As propriedades principais das pastilhas cerâmicas em termos de desempenho do revestimento cerâmico incluem a dureza Vickers, a Resistência ao impacto e a Resistência à abrasão. Essas propriedades são especificadas e checadas para todos lotes de produção de pastilhas para assegurar um desempenho consistente. A Tabela#2 lista as propriedades das pastilhas de óxido de alumínio 96% utilizamos no HVCL, com as pastilhas de óxido de alumínio 96% demonstrando maior dureza e resistência ao impacto, resultando num aumento dos níveis de resistência à abrasão e maior vida útil comparada a classes inferiores.

10 Page 10 of Desgaste nas extremidades Projeto de engenharia de revestimento para fornecer cobertura cerâmica através de toda a face do tambor. A face completa da largura com cerâmica elimina a possibilidade de desgaste excessivo nas extremidades do tambor que pode ocorrer quanto as tiras de revestimento cerâmico com borracha acaba. 10mm Revestimento cerâmico disponível em uma diversidade de tamanho de bobinas incluindo 6,5 m, 10 m e 50 m. 10 mm entre cada linha de pastilhas para possibilitar o corte das tiras de acordo com a largura total de cada tambor para cobrir o corpo inteiro com revestimento cerâmico com o mínimo de perca. 100mm Revestimento cerâmico disponível em uma diversidade de tamanho de bobinas incluindo 6,5 m, 10 m e 50 m. Padrão da pastilha cerâmica em seguimentos de 100 mm com 100 mm de borracha entre cada segmento. Esse revestimento é projetado para ser usado em tambores que foram fabricados com larguras do corpo em múltiplos de 100 mm e permite cobrir o corpo inteiro com revestimento cerâmico com o mínimo de perca.

11 Page 11 of Desgaste da cobertura da correia Projeto de engenharia de revestimento que permite o movimento sob carga das pastilhas cerâmicas e diminui o patinamento / desgaste da cobertura da correia. O desgaste da cobertura da correia acontece quando há patinamento entre o revestimento e correia transportadora. Quando é utilizado o revestimento cerâmico e existe patinamento, o desgaste acontece na cobertura de borracha da correia, já que ela possui menor resistência a abrasão. Todas as correis transportadores se esticam ou alongam sob tensão. O tamanho deste alongamento depende de vários fatores, incluindo: Módulo ou rigidez da correia O nível de tensão aplicada ou tensão de cisalhamento FIGURA#1. TAMBOR MOTRIZ E CORREIA Correia Revestimento Carcaça Cobertura da Correia Revestimento Ângulo de abraçamento Tensão nula Ponto de entrada da correia Tambor Motriz A figura #1 mostra como as transições da correia transportadora, de maior tensão na entrada do tambor motriz até a menor tensão na saída, a correia quer retrair/retornar ao seu tamanho original sem tensão. O patinamento ocorre quando o revestimento em contato com a cobertura da correia não consegue se mover com a correia enquanto a correia diminui seu alongamento. O patinamento/desgaste é maior para: Correias têxteis, já que elas tem um alongamento maior que as de cabo de aço. Correias de altas tensões, já que isso produz maiores alongamentos na correia. Revestimento cerâmico de adesão direta, que possui uma montagem rígida das pastilhas no corpo do tambor.

12 Page 12 of 12 A Figura#2 liustra o impacto que o atrito, tipo de correia e o tipo de revestimento pode ter no patinamento e consequentemente no desgaste da cobertura da correia. Essa ilustração compara a correia cabo de aço e têxtil, com ambos revestimento cerâmico e de borracha no tambor motriz. Neste exemplo para correia cabo de aço sendo usado com revestimento de borracha, irá ocorrer patinamento. Se o revestimento cerâmico é usado, então não haverá patinamento na correia cabo de aço. FIGURA #2. RESUMO DOS ATRITOS Atrito local necessário Limite de atrito do revestimento cerâmico Limite de atrito do revestimento de borracha Saída da correia Como a correia têxtil possui um alongamento maior do que a de cabo de aço, irá ocorrer patinamento tanto com revestimento de borracha quanto cerâmico. A ilustração também mostra que o aumento da espessura da base de borracha para o revestimento cerâmico, reduz o patinamento. Quando considerando alterações de projeto para reduzir patinamento / desgaste da cobertura da correia, os parâmetros do revestimento como espessura da borracha e rigidez do revestimento são bem mais fáceis de ajustar do que os demais parâmetros do transportador. FIGURA#3. GRAUS DE PATINAMENTO TENSÃO DE CISALHAMENTO DO REVESTIMENTO Ponto onde o patinamento começa. Entrada da correia Correia têxtil e revestimento cerâmico de 12mm Correia têxtil e revestimento cerâmico de 15mm Correia cabo de aço Figura #3 ilustra o efeito do tipo do revestimento cerâmico nos graus de patinamento que podem ocorrer enquanto a correia passa pelo tambor motriz. O aumento de tensão acontece no ponto onde ocorre o patinamento demonstrado pela linha azul. Uma vez que o patinamento ocorre, há uma perca de força de tensão entre o revestimento cerâmico e a cobertura da correia. Para o revestimento cerâmico de adesão direta (DBCL), o arco de patinamento é maior do que o revestimento cerâmico com base de borracha. Tensão de cisalhamento Localização ao redor do tambor (graus) Zona sem patinamento patinamento com revestimento cerâmico de 15mm patinamento com revestimento cerâmico de 12mm patinamento com revestimento cerâmico de ligação direta Arco de patinamento (revestimento cerâmico de ligação direta) Arco de patinamento (revestimento cerâmico de 12mm) Arco de patinamento (revestimento cerâmico de 15mm) Isso é devido a rigidez natural do DBCL, onde não há flexibilidade para as pastilhas cerâmicas se moverem com a correia enquanto ela se retrai com a redução de tensão. O revestimento cerâmico com base de borracha produz um grau de patinamento reduzido comparado ao DBCL. Também está ilustrado o efeito do aumento da espessura da base de borracha nos revestimentos cerâmicos na redução da probabilidade de ocorrer o patinamento. Os revestimentos cerâmicos vulcanizados a quente e a frio da Elastotec estão disponíveis em várias espessuras diferentes para se adequar as necessidades de vários projetos de transportadores. Entre estas espessuras estão 12, 15, 20 e 25mm. Além da assistência que pode ser fornecida quanto a seleção correta do projeto do tipo revestimento cerâmico para maximizar a vida útil de serviço da correia e do revestimento cerâmico.