Resumidamente o processo de oxi-corte é uma rápida oxidação do metal, quando este é aquecido até sua temperatura de ignição, e para obtermos o corte do metal é aquecido um só ponto até atingir a temperatura de ignição, este ponto é então submetido a um jato de Oxigênio (O₂ - jato de corte), ocorrendo uma reação exotérmica, fornecendo o calor necessário para as camadas inferiores do metal, tornando o corte contínuo. "O consumo de O₂ para o corte não depende do gás combustível, pois uma vez atingido o ponto de ignição do metal o O₂ apenas mantém a temperatura para as camadas inferiores (profundas) e a remoção de óxidos originados do processo de oxi-corte".

O que nos leva a utilização do GLP no oxi - corte é, fundamentalmente, ser uma fonte de energia gasosa das mais baratas, menos poluente e a segurança do processo, tendo em vista a necessidade de manter sempre um visão estratégica e dinâmica de atuação, e assim podermos nos antecipar às necessidades e novas oportunidades de diminuição de custos.

Trata-se de um trabalho que reflete uma filosofia em manter sempre equilibrada a relação capital - trabalho, fator básico e fundamental para qualquer corporação que pretenda, além de produtos e serviços de qualidade, atingir objetivos mais elevados: o desenvolvimento tecnológico e a capacitação profissional de nosso País, além de outras vantagens, tais como:

• Menor custo por quilo;
• Maior segurança nas operações ("armazenamento, faixas de inflamabilidade menores e compatibilidade" com outras substâncias, não sendo este o caso do Acetileno, gás atualmente utilizado neste processo);
• Maior volume de massa gasosa por cilindro, diminuindo custos em transporte, taxa de seguro e consequentemente menor número de trocas / substituição de cilindros. Com melhor aproveitamento do hh envolvido, evitando paralisações;
• Propicia melhor condições de trabalho ao executante / usuário, com diminuição da fadiga ótica, pois a intensidade da chama originada do GLP apresenta um aspecto não ofuscante;
• E por possuir, obrigatoriamente, dispositivos de segurança em todos os cilindros com capacidade volumétrica acima de 5 kg. O que não acontece com os de ACETILENO, que vai depender da legislação que norteia o fabricante, pois a ABNT ( NBR 11.749 ) deixa a cargo do fabricante de gases comprimidos, a utilização ou não destes dispositivos, e os mesmos passam a seguir a diretriz de sua matriz (país de origem).

Hoje temos na BACIA DE CAMPOS, plataformas já com tempo de produção de 18 anos, apresentando corrosão em suas estruturas e, consequentemente, realizando cada vez mais contratos de caldeiraria para manutenção das instalações e ampliação da capacidade produtiva.

Nas planilhas de custos enviadas para os nossos setores de contrato de caldeiraria, o item gás representa de 5 a 10% de material consumido, valores significativos tendo-se em vista que o preço médio na região do quilo de acetileno gira em torno de R$ 24,00 enquanto que o GLP R$ 0,76.

Uma das maiores dificuldades apresentadas pelos usuários na substituição do acetileno por GLP no processo de oxi-corte, era o seu baixo aporte de calor, obrigando a um maior consumo de oxigênio de pré aquecimento , já que o GLP possuí menor temperatura .

Além do que, a velocidade de corte seria menor, tendo em vista a intensidade das chamas dos gases envolvidos, acetileno (3.106º C) e GLP (2.850º C).

A partir daí, iniciamos a análise de cada item de restrição e sempre tendo como objetivo principal um melhor padrão de segurança nos sistemas de oxi-corte, pois já se observava progressivos registros de acidentes de trabalho com o uso do sistema oxi-acetilênico, gerando custos e riscos cada vez mais crescentes. Tendo em vista que no período de 16/03/94 a 29/10/96 tivemos 20 acidentes envolvendo sistema oxiacetilênico, sendo 18 com princípios de incêndio (fonte GESEG / ROA's); como exemplo podemos citar o de PGP-1 (30/10/95) onde perdemos parte de comunicações das plataformas da área NORTE e prejuízos materiais em torno de U$ 4.000.

Fazia-se necessário reestudar o design de equipamentos ou dotá-los de acessórios, dispositivos de segurança (lembrando-se muito a história do mecânico com troca de válvulas, que acaba sobrepondo uma as outras, realizando verdadeiras árvores de natal) ou adicionar aditivos ao GLP.

A introdução no Brasil dos processos de oxi-corte se iniciou em 1939 com a formação da primeira turma na S.A WHITE MARTINS, na escola de solda de São Cristóvão, no Rio de Janeiro. Desde então, os processos e equipamentos são os mesmos, bem como as pressões de trabalho, velocidade de corte e, consequentemente o consumo de gases, mantiveram-se inalterados por um grande espaço de tempo.

Algumas observações sobre resultados do uso de GLP no oxi-corte remontam aos primórdios de sua utilização, quando os bicos de cortes eram adaptações imperfeitas de bicos para Acetileno (C₂H₂), que geravam consumos de Oxigênio (O₂), antieconômicos

Com os bicos de Oxi - Corte, desenvolvidos (CENPES e FUNDATEC / 89), com novos design em tubos e linhas de correntes , com recuos, no encaixe do pirulito(linhas de corrente) a carcaça (tubo de corrente), criando área de turbulências gerando melhor mistura entre os gases envolvidos e consequentemente uma combustão completa. Mas no caso do GLP deve-se levar em conta os LIE e o LSE do GLP, no que acarretará um grande aumento de temperatura na área da "chama secundária"(* 1), onde haverá encontro do GLP, não consumido com parte do ar atmosférico com calor irradiado de toda a área de fusão.

Além do aumento de linhas de corrente, apresenta as seções transversais triangulares , que apesar do menor número de cantos vivos, geram um nível de turbulência superior aquele obtido com seções retangulares, (foto superior dos bicos) e consequentemente maiores velocidade de saída

Verificaremos que no decorrer deste trabalho que não há diferença importantes no consumo de Oxigênio (O₂) e as informações aqui descritas sobre Oxi-GLP irá demonstrar que elas não poderiam nem existir.

Não, tanto que profissionais da PETROBRÁS, já vinham perseguindo este mesmo objetivo. Já havia trabalhos direcionados no uso de GLP / GN, bem como, desenvolvimento de bico de corte para os referidos gases, desenvolvidos por:

VIEIRA ALMEIDA, L e ABRAMOVICZ, R (Emprego do propano e do metano no corte de chapa de aço em substituição ao corte oxiacetilênico) RPBA/DEXPRO - Boletim Técnico PETROBRÁS / Dez. 67.

BARATELLI, F (Estudo da viabilidade econômica de utilização de gás natural como combustível para maçarico de corte de perfis metálicos) Comunicação Técnica SUPEN 01/83 .

CENPES e FUNDATEC (Desenvolvimento bico de corte para GLP / GN em substituição ao acetileno) 89.

Quando o aço está rubro e é exposto ao Oxigênio , tem lugar uma rápida reação de oxidação do elemento ferro, com forte desprendimento de calor, ZAC (Zona Afetada pelo Calor = largura) de forma que não somente o óxido formado como também uma pequena região circunvizinha, funde, fluindo ou sendo levada pela ação do jato de Oxigênio de corte, fornecendo o calor necessário para as camadas inferiores. A reação de oxidação do ferro pelo Oxigênio, sendo exotérmica (liberação de calor), supre a energia necessário ao prosseguimento da operação.

Para que seja possível o oxi-corte, algumas condições básicas devem ser atendidas:

1. Os produtos da combustão (óxidos) devem ter um ponto de fusão mais baixo que o próprio metal.
2. A temperatura de ignição do metal deve ser mais baixa que seu ponto de fusão. Se assim não o fosse, o metal se derreteria completamente antes que o processo fosse iniciado. A composição do aço define, portanto a, facilidade, dificuldade ou impossibilidade de ser oxi-cortado. A temperatura de ignição é a temperatura na qual o metal é rapidamente oxidado pelo oxigênio, sendo em torno de 1.350ºC, para aço de baixo carbono (1,2%). Com o aumento do teor de carbono no aço a temperatura de ignição aumenta enquanto a temperatura de formação dos óxidos cai, dificultando o corte.

Devido à maior pressão necessária para os gases leves, torna-se mais rentável a operação com GLP, tendo como composição básica Propano C₃H₈ e Butano C₄H₁₀ , na proporção de 30 e 70%, respectivamente que se liqüefazem a baixa pressão de 6 a 8 Kg / cm² , diminuindo o seu volume original (gasoso) em 250 vezes na forma líquida . Sendo gases mais pesados e que necessitam de menor pressão para sua liquefação, tornam os produtos praticamente estáveis nestas condições, permitindo melhor segurança na operação, manipulação, estocagem , transporte e utilização em menor volume / fração, possibilitando uma grande utilização devido a versatilidade do produto, acarretando menor custo em relação ao armazenamento e distribuição, apresenta grande e crescente demanda.

Uma das formas de controle do teor de propano e butano, nos tanques / esferas de armazenamento se dá pelo teste dos 95% evaporados, tendo-se como referência o diferencial de tempo de evaporação em relação à temperatura (ideal de 0 a 2º C) e volume pré determinado (5%), pois , existindo a presença do etano C₂H₆ e metano CH₄ , propiciará uma evaporação mais rápida, chegando rápido ao volume pré determinado (5%) , com uma temperatura muito mais baixa do que a temperatura ideal.

Este padrão visa a otimização da utilização dos botijões em nosso país, com clima dos mais diversos, fazendo com que o GLP vaporize completamente dentro do limite de pressão do botijão.

Permanecendo no seu interior , quando do engarrafamento , na proporção de 85% em fase líquida e 15% na fase gasosa (vapor) que mantém a forma líquida do gás no cilindro. À medida que o gás é consumido a fase líquida se vaporiza, estabelecendo-se novamente o equilíbrio da pressão interna, assim se repetindo até o consumo total do conteúdo do cilindro.

Pela facilidade de se manipular o volume / fração, temos uma grande variedade de recipientes (botijões), segundo cálculo das engarrafadoras e distribuidoras o número de botijões existentes no país é de 90 milhões.

De acordo com a NBR 8641 ( Segurança de recipientes transportáveis para GLP ), os recipientes são construídos para uma pressão de trabalho nominal de 1,70 mpa ou 17,34 kgf / cm² , possuindo dispositivos de segurança , nos P 45, (45 kg) que atua com 17 kg / cm² de pressão e nos P 13 (13 kg ) são plug's fusíveis térmicos, que se fundem a uma temperatura de 70º C, dando passagem a todo o gás do interior do cilindro.

Tais dispositivos de segurança só são obrigatórios nos cilindros com capacidade volumétrica superior a 5 Lts, NBR 8461, fazendo com que os cilindros de carga inferior (5 Lts) se tornem muito perigosos devido à falta do dispositivo de segurança, sendo popularmente chamados nas engarrafadoras de "granadinhas" , pela facilidade com que se rompem, tanto no engarrafamento quanto no transporte.

Como todo cilindro devem possuir marcações / inscrições, determinadas em normas , que acabam desaparecendo com o tempo de uso ou recarga, pois todas as vezes que o cilindro retornar ao seu ciclo inicial (engarrafamento) o mesmo é pintado, consequentemente, tampando as inscrições, com o aumento de película de tinta. As únicas marcações visíveis e verificadas nos botijões quando do engarrafamento, é a TARA em kg, pois o equipamento de enchimento com GLP (balança) é aferido na capacidade de carga, e quando se chega a este valor, a balança libera o dispositivo pneumático de enchimento.

As próprias engarrafadoras estão cientes de que 90 % dos usuários de GLP, trocam seus botijões com resíduos de GLP , dentro dos mesmos, em média de 5 a 10% da capacidade volumétrica.

Vale lembrar o exemplo adotado no Paraná, em que, na compra do novo botijão, o antigo é pesado, gerando crédito ao consumidor que o abate no preço a pagar no novo, criando-se neste procedimento um conceito de cidadania, respeito e compromisso com a qualidade.

GLP (Propano e N - Butano) Acetileno

Fórmula molecular. C₃H₈ + C₄H₁₀ C₂H₂

Sensibilidade a choques estável Instável

Limites de Inflamabilidades (% ) em Oxigênio ( O₂ ) 2,8 a 4,7 % 3 a 93 %

Limites de Inflamabilidades ( % ) em Ar 2,1 a 9,5 % 2,3 a 82

Máxima pressão de uso permissível no cilindro até 250 lb / pol² até 15 lb / pol²

Peso específicos: Relação ao ar = 1: a 15º C 2,173 kg/m³ 1,1716 kg/m³

Relação a água: kg/ m³ 0,505 1,09

Temperatura de chama com :

Poder Calorífico 23.000 Kcal / m³ 13.900 Kcal /m³

11.000 Kcal /kg 12.000 Kcal / kg

Temperatura de Ignição

Oxigênio ( O₂ ) 490 º C 300 º C

Ar 510 º C 335 º C

Velocidade de propagação de chama

Oxigênio ( O₂ ) 450 cm / Seg. 1.310 cm / Seg

Ar 32 cm / Seg 130 cm / Seg

Custos médios por R$ / Kg. 0,76 (como base P 13 = R$10,00) 24,00

A maioria das tabelas de consumo dos gases, no processo de corte oxi-combustível, foram elaboradas por empresas que, além de produzirem os equipamentos, são fornecedores de oxigênio e Acetileno.

A melhor e mais correta maneira de se avaliar economicamente a substituição do Acetileno pelo GLP é através de medições comparativas realizadas durante um processo de corte oxi-combustível.

Uma maneira fácil e rápida para se calcular a economia gerada pela substituição do Acetileno pelo GLP seria comparado o custo de, por exemplo, Kcal/m3 de cada gás combustível e comburente.

Vale ressaltar que os cálculos demonstrados não diferenciam o consumo de Oxigênio para o "pré - aquecimento" e sim o consumo de O ₂ necessário para a queima de 1Kcal/ m3 de cada gás em estudo. Lembramos que no processo de oxi-corte o consumo de O2 seria o mesmo para qualquer gás a partir do ponto de fusão do metal.

Os valores (R$) abaixo discriminados para os gases em questão foram coletados em 08/09 junto as Cias. ESCON Construção e Montagem Ltda. , PCP - Construções e Montagens e TECHINT .

C2 H2 13.970 12.000

GLP 23.908 11.000

C2 H2 = C2 H2+ 2,5 O2 >>>> 2 CO 2 + 2 H 2 O

Temperatura de chama = 3.106º C

GLP = GLP + 5,4 O2 >>>>> 3 CO2 + 4 H 2 O

Temperatura de chama = 2.850º C

C2 H2 = 1,1716 kg/m3

GLP = 2,1735 kg / m3

C2 H2 = 2,5 : 1,1716 = 2,13 m3 de O2

GLP = 5,4 : 2,1735 = 2,48 m3 de O2

C2 H2 = 1.000 x 24,00 : 12.000 = R$ 2,00

GLP = 1.000 x 0,76 : 11.000 = R$ 0,07

C2 H2 = 2,13 x R$ 7,13 x 1000 : 12.000 = R$ 1,26

GLP = 2,48 x R$ 7,13 x 1000 : 11.000 = R$ 1,60

C2 H2 = R$ 2,00 + R$ 1,26 = R$ 3,26

GLP = R$ 0,07 + R$ 1,60 = R$ 1,67

Obs. O ferro retirado da área de corte não é inteiramente oxidado ou consumido pelo Oxigênio (O2). Na prática, o efeito de erosão do jato de O2 elimina de 30 a 40 % do metal na forma de ferro metálico. Essa circunstância permite que o consumo real de Oxigênio (O2) seja sempre inferior ao teórico baseado nas reações químicas já apresentadas.

As análises das escórias de corte, demonstram sempre resultados diferentes. Alguns pesquisadores identificam as três formas de óxido, outros somente FeO e Fe3O4, porém, todos confirmam que a escória contém metal não oxidado, removido pela ação de erosão do jato de Oxigênio (O2), confirmando a informação anterior.

Com o objetivo de atestar a qualidade do corte com o uso de GLP e Acetileno, comparando os valores recomendados pelos fabricantes dos equipamentos (nacionais e importados) a serem utilizados, verificando a pressão de trabalho, velocidade e consumo existente nas tabelas fornecidas pelos fabricantes.

Dando-se enfoque principalmente a consumo dos gases combustíveis (GLP / Acetileno) e comburente (O₂ Oxigênio), bem como a sua velocidade de corte, pois as informações existentes, para o uso do GLP no oxi-corte, era de que haveria necessidade de maior consumo em ambos os gases envolvidos (combustível e comburente) e de que a velocidade de corte seria menor e maior o tempo de hora/ homem. Pois o poder calorifico do GLP sendo em torno de 2.850º C, enquanto que o acetileno 3.106º C, levando a um maior consumo de Oxigênio (O₂ ) para pré aquecimento, e dependendo da espessura da chapa haveria necessidade de aumentar a taxa de GLP, para maior poder calorífico, além de verificar como o GLP se comportaria em chapa com acentuada presença de carepas de laminação (ferrugem), pois o acetileno quando em contato com as mesmas, reage com engolimento e entupimento nos bicos, apresentando retrocesso momentâneos.

1. Comparar a qualidade do corte com utilização de GLP aditivado, GLP comum e acetileno, afim de verificar rapidez de partida, velocidade de corte, intensidade de chama e qualidade de corte de cada gás em relação as chapas de mesma espessura e utilizando-se equipamentos de corte de fabricantes diferentes com o intuito de se constatar volume e pressões de trabalhos para os cortes com os diferentes equipamentos e gases
2. Com base em informações contidas em catálogos dos fabricantes dos equipamentos de corte, realizou-se regulagem para cada espessura;
3. Após análise dos parâmetros obtidos no corte, alterava-se a velocidade ou o consumo dos gases, principalmente de pré-aquecimento, visando o menor consumo;
4. Ao ser alcançada a melhor condição de corte (baixo consumo) para a espessura em teste, passava-se para a próxima espessura a ser testada;
5. Após a confirmação dos parâmetros desejados, começamos a criar condições de retrocesso de chamas, com variação de saída dos gases aproximando a ponteira da poça de fusão, com o intuito de obstrução do bico afim de se obter menor velocidade de saída e consequentemente maior velocidade de combustão ;
6. Os cortes foram realizados em chapas com grande presença de carepas de laminação;

1. Tanto os cortes realizados com uso de acetileno quanto os com o uso de GLP apresentaram qualidade e velocidade de corte idêntico, sendo que, de acordo com o usuário (soldador TECHINT), o corte com o GLP se apresentou "macio", isto é, "maior penetração e continuidade de velocidade de corte" .
2. O corte com o GLP, segundo o usuário, não apresentou tanta fadiga ótica, quanto com o uso do acetileno. Isto é comprovado pela intensidade da chama do GLP (2.850º C) quando comparados a chama do acetileno (3.106º C);
3. Nos cortes realizados com o GLP observou-se que a quantidade de fagulhas geradas foi menor do que com o acetileno;
4. A câmara de mistura (cabeça do maçarico) no maçarico nacional se apresentou com temperatura externa mais alta do que a do maçarico importado o aumento da velocidade da passagem interna dos gases (linhas de corrente) acarreta uma velocidade de saída muito grande e consequentemente maior dispersão de calor.

Agradecimentos:

VIEIRA ALMEIDA, L e ABRAMOVICZ, R ( Emprego do propano e do metano no corte de chapa de aço em substituição ao corte oxi-acetilenico ) RPBA / DEXPRO - Boletim Técnico PETROBRÁS - Dez 67;

BARATELLI, F ( Estudo da viabilidade econômica de utilização de gás natural como combustível para maçarico de corte de perfis metálicos ) Comunicação Técnica SUPEN 01/83;

CENPES e FUNDATEC ( Desenvolvimento bico de corte para GLP / GN em substituição ao Acetileno ) - 89.

NBR 7526 - Recipientes transportáveis para GLP determinação da expansão volumétrica;

NBR 8461 - Segurança de recipientes transportáveis para GLP;

NBR 8462 - Recipientes transportáveis para 13 kg GLP;

NBR 8463 - Recipientes transportáveis para 45 kg GLP;

NBR 8470 - Recipientes transportáveis para 02 kg GLP;

NBR 8473 - Reguladores de pressão para GLP - uso doméstico especificação;

NBR 8474 - Reguladores de pressão para GLP - uso doméstico dimensões;

NBR 8610 - Reguladores de pressão para GLP - uso doméstico ensaios;

NBR 8613 - Mangueiras de PVC - Plastificado para instalações domésticas de GLP;

NBR 8618 - Válvula automática para recipientes transportáveis para 2 kg de GLP;

NBR 8865 - Requalificação de recipientes transportáveis de GLP;

NBR 8866 - Seleção visual das condições de uso para recipientes transportáveis GLP;

NBR 8992 - Válvulas automáticas para recipientes transportáveis de 5 e 13 kg de GLP;

NBR 10288 - Cilindros de GLP - Ensaio hidrostático pelo método expansão direta;

EB 105 - Bujões fusíveis destinados a proteção de recipientes transportáveis de GLP;

PNB 68 - Dispositivo de segurança destinado a proteção recipientes de GLP (projeto de norma);

PROJETO NBR 8865 / Set. 95 - Requalificação para recipiente transportável de 13 kg de GLP;

PROJETO NBR 8866 / Set. 95 - Seleção visual das condições de uso para recipiente de 13 kg transportável de GLP;

CURSO DE INFORMAÇÃO SOBRE COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO - Instituto Brasileiro de Petróleo - IBP - 11ª Edição.