Tijolos refratários isolantes

Seleção de tijolos refratários isolantes por temperatura e aplicação

Os tijolos refratários isolantes, geralmente abreviados como IFB, combinam uma composição refratária com uma estrutura porosa controlada. Os poros incorporados reduzem a densidade, a condutividade térmica e o calor acumulado em comparação com os tijolos refratários densos. Isto torna os IFB adequados quando um forno cerâmico, forno industrial ou forja tem de atingir rapidamente a temperatura de funcionamento, quando o revestimento exterior necessita de proteção contra perdas térmicas ou quando é vantajoso reduzir o peso do revestimento refratário.

A seleção da classe não se baseia apenas na temperatura. O projetista do revestimento também deve avaliar a carga mecânica, a abrasão, a velocidade dos gases, a incidência direta da chama, a atmosfera química, os ciclos térmicos e o possível contacto com escória, cinzas, metal fundido ou vidro fundido. Um IFB pode funcionar como face quente exposta numa instalação adequada e com condições pouco agressivas ou como isolamento de retaguarda atrás de um revestimento de trabalho mais denso. A função correta depende da classe e das condições de funcionamento.

Comparação das classes

O valor máximo indicado corresponde ao limite especificado para o tijolo, não a uma temperatura de projeto recomendada para funcionamento contínuo em todas as instalações. Deve ser prevista uma margem de engenharia adequada para variações de temperatura, condições dos queimadores, pontos quentes e perturbações do processo. A argamassa, as juntas, as ancoragens, o isolamento de retaguarda, o revestimento exterior e qualquer camada protetora também têm de ser adequados. Uma argamassa com classificação superior não aumenta o limite de temperatura de serviço do tijolo.

Tijolo refratário isolante ou tijolo refratário denso?

Nenhum dos tipos é universalmente superior. Um forno artesanal de funcionamento intermitente pode beneficiar da resposta rápida de um revestimento isolante, enquanto uma lareira, o piso de um forno, a soleira de um forno industrial ou uma superfície de desgaste pode exigir a resistência e a capacidade de acumulação térmica dos tijolos densos. Os revestimentos industriais compostos utilizam frequentemente um refratário denso na face de trabalho e IFB na retaguarda, para reduzir a temperatura do revestimento exterior e as perdas de calor.

Revestimentos primários da face quente

A gama inclui classes adequadas para utilização como face quente primária em fornos cerâmicos e industriais, forjas e fornos de tratamento térmico. Nesta posição, o IFB fica diretamente exposto à atmosfera do forno, pelo que a temperatura é apenas um dos fatores da especificação. Confirme que os gases de combustão, o padrão da chama, o manuseamento da carga, o mobiliário refratário do forno e a limpeza não provocam abrasão ou impactos inaceitáveis.

Os IFB são mais adequados como materiais da face quente em ambientes pouco agressivos e com desgaste mecânico limitado. Não devem ser automaticamente selecionados para soleiras que suportem peças pesadas, pisos de fornos sujeitos a cargas sobre rodas, zonas atravessadas por partículas abrasivas ou superfícies expostas a escórias agressivas. Nestes locais, poderá ser necessário utilizar um refratário denso, betão refratário, revestimento protetor ou outra solução de revestimento devidamente selecionada.

Isolamento de retaguarda

Instalados atrás de tijolos densos, betão refratário ou outro revestimento de trabalho aprovado, os tijolos refratários isolantes reduzem a transferência de calor para a estrutura exterior de aço ou para a construção envolvente. Esta configuração pode ser utilizada em fornos cerâmicos, fornos industriais, recipientes de tratamento, regeneradores, gasogénios, fossas de aquecimento, fornos de alívio de tensões, câmaras de reatores e sistemas de condutas de fumos adequados.

A camada de retaguarda deve permanecer dentro da sua própria classificação térmica. Calcule a temperatura na interface ao longo de toda a espessura do revestimento, em vez de pressupor que a camada exterior permanecerá sempre fria. As juntas entre a face quente e as camadas isolantes devem ser concebidas de modo que a dilatação térmica não transfira cargas prejudiciais nem crie percursos contínuos de fuga de calor.

Fornos cerâmicos e de olaria

A baixa massa térmica é particularmente útil em fornos sujeitos a ciclos repetidos de cozedura e arrefecimento. É necessária menos energia para aquecer o próprio revestimento refratário e a câmara pode responder mais rapidamente à curva de cozedura programada. A Classe 23 pode ser adequada para aplicações a temperaturas mais baixas, enquanto as Classes 26, 28 e 30 oferecem limites progressivamente superiores. A escolha efetiva deve considerar a temperatura dos elementos, os pontos quentes dos queimadores e a condição de cozedura programada mais elevada, não apenas a temperatura nominal das peças.

A Classe 28 é indicada como um tijolo isolante com baixo teor de ferro para aplicações cerâmicas. Quando a contaminação, a resposta da cor ou a atmosfera do forno forem críticas, obtenha a análise química atual e compare-a com a especificação do processo. «Baixo teor de ferro» não constitui uma garantia universal de pureza para todas as pastas cerâmicas, vidrados ou processos em atmosfera controlada.

Fornos e equipamentos de tratamento térmico

Os tijolos refratários isolantes podem ser utilizados em fornos adequados de recozimento, revenido, alívio de tensões e tratamento térmico geral. A sua baixa acumulação de calor pode encurtar as fases de aquecimento e arrefecimento, mas a duração final do ciclo depende da carga, do sistema de aquecimento, do método de controlo, do revestimento completo e do perfil de arrefecimento metalúrgico necessário. Os processos que exijam um arrefecimento deliberadamente lento devem ser concebidos com a espessura de isolamento e os controlos programados necessários.

Os fornos industriais exigem frequentemente materiais diferentes em zonas distintas. Ombreiras de portas, blocos de queimadores, soleiras, lintéis e secções de suporte de carga podem estar sujeitos a condições mecânicas ou térmicas mais severas do que as paredes e coberturas. Selecione cada zona separadamente, em vez de aplicar uma única classe de IFB a todo o revestimento sem uma avaliação térmica e estrutural.

Forjas e soleiras de brasagem

Uma face quente isolante e leve pode ajudar a câmara da forja a atingir rapidamente a temperatura de trabalho e reduzir o calor conduzido para a envolvente exterior. Proteja os IFB do contacto repetido com peças metálicas, ferramentas, fundentes e combustível. Os fundentes à base de bórax e os resíduos fundidos podem atacar refratários porosos, enquanto a incidência direta de queimadores a alta velocidade pode provocar a erosão de uma superfície macia. Poderá ser necessário utilizar uma soleira densa adequada, uma placa de desgaste substituível ou uma camada protetora compatível.

Os tijolos refratários isolantes não são suportes estruturais para uma bigorna, peça de trabalho ou conjunto de queimador. A envolvente e o revestimento refratário devem possuir suportes independentes e manter distâncias de segurança em relação a materiais combustíveis.

Aplicações com vidro, esmalte e materiais fundidos

A Classe 28 é indicada para zonas sem contacto direto em fornos de vidro e esmalte. A expressão «sem contacto» é essencial: os tijolos isolantes porosos não se destinam, em geral, a conter vidro, metal, sal ou escória fundidos. A penetração de líquidos pode provocar ataque químico, contaminação, sobreaquecimento localizado ou danos estruturais.

Em qualquer processo que envolva materiais fundidos, defina a linha de fusão, a zona de salpicos e as possíveis condições de transbordo. Utilize um refratário de trabalho denso ou especializado adequado na face exposta e instale IFB apenas onde o projeto os mantenha isolados do material fundido.

Condutas de fumos e percursos de gases de alta temperatura

Algumas classes podem ser utilizadas como isolamento em condutas industriais de fumos adequadas. Não devem ser apresentadas como substituição universal de uma conduta interior certificada para chaminés domésticas. É necessário considerar a temperatura e a pressão dos gases de combustão, a composição química dos condensados, a estanquidade aos gases, a exposição à fuligem, o método de limpeza e os requisitos regulamentares.

Uma velocidade elevada dos gases ou a presença de partículas arrastadas pode provocar a erosão de uma superfície de IFB exposta. Quando o tijolo funciona como isolamento de retaguarda, o revestimento interior deve permanecer contínuo e ser compatível com o fluxo gasoso. As instalações domésticas de salamandras e lareiras devem cumprir as instruções do fabricante do aparelho e do sistema de chaminé, bem como os requisitos de construção aplicáveis.

Seleção da argamassa

Utilize uma argamassa refratária compatível com a classe do tijolo e a temperatura de funcionamento. A argamassa de construção comum não é adequada para revestimentos refratários de alta temperatura. A argamassa refratária branca Silcas M é recomendada para a Classe 23. A Vitset 45 é recomendada para as Classes 26, 28 e 30. As informações da Classe 30 também indicam a Vitset 80 ou a Vitset 90 quando o material de assentamento necessita de uma classificação até 1860 °C.

Uma argamassa classificada para uma temperatura superior à do tijolo não aumenta o limite de 1650 °C deste nem certifica o revestimento completo para a temperatura da argamassa. Prepare as superfícies dos tijolos, misture ou prepare a argamassa e execute as juntas de acordo com a respetiva ficha técnica. A espessura das juntas afeta diretamente a precisão dimensional, as fugas térmicas e a estabilidade do revestimento, pelo que deve utilizar a junta especificada em vez de uma camada espessa convencional de assentamento de alvenaria.

Corte e conformação

A estrutura porosa torna os IFB consideravelmente mais fáceis de serrar e conformar do que os tijolos densos de argila refratária. Meça cuidadosamente cada peça e apoie o tijolo junto à zona de corte para evitar a quebra de secções finas. Utilize uma serra adequada para alvenaria ou materiais refratários e não force a lâmina.

O corte produz poeiras respiráveis. Trabalhe com sistemas adequados de extração ou supressão de poeiras, quando permitido, e utilize a proteção respiratória, ocular, das mãos e da pele indicada nas informações de segurança em vigor. Não utilize ar comprimido para remover poeiras da roupa ou do local de trabalho. As peças danificadas ou com lascas significativas não devem ser instaladas quando comprometam a continuidade das juntas ou a espessura do revestimento.

Cálculo da quantidade de tijolos

As quatro classes têm as mesmas dimensões nominais, pelo que os cálculos iniciais das quantidades são idênticos. Os valores seguintes não incluem juntas de argamassa, cortes, aberturas, arcos nem desperdícios:

Acrescente uma margem adequada à geometria e à execução. As paredes retangulares direitas podem gerar relativamente pouco desperdício, enquanto arcos, aberturas para queimadores, ligações complexas e reparações podem exigir uma margem substancialmente maior. A lista final de materiais deve incluir argamassa, folgas de dilatação, produtos de retaguarda, ancoragens e qualquer material protetor da face de trabalho.

Instalação e dilatação

Planeie o revestimento de modo a evitar pequenos cortes desnecessários e juntas contínuas através de várias camadas. Mantenha as faces de assentamento limpas e utilize apenas a quantidade de argamassa necessária para o detalhe de junta especificado. Não mergulhe os IFB porosos em água, salvo se o fabricante da argamassa exigir explicitamente um tratamento específico da superfície, uma vez que o excesso de água pode prolongar a secagem e afetar o desenvolvimento da aderência.

Os revestimentos refratários dilatam e contraem durante o serviço. As juntas de dilatação, os arcos, as coberturas, as aberturas de portas e as transições para estruturas de aço exigem pormenores específicos do projeto. Não imobilize rigidamente um revestimento de IFB entre elementos estruturais sem a folga especificada. Os grandes revestimentos industriais devem ser projetados ou revistos por um especialista competente em materiais refratários.

Secagem e colocação em serviço

A alvenaria nova contém água proveniente da argamassa e das condições da obra. Deixe o revestimento secar naturalmente durante o período exigido pelo material de assentamento escolhido e siga depois o programa de aquecimento especificado. A aplicação da temperatura total do processo a um revestimento húmido pode gerar pressão de vapor, danificar as juntas e fissurar os tijolos ou os refratários adjacentes.

O procedimento da primeira cozedura deve considerar a espessura do revestimento, o tipo de argamassa, o volume do forno, a ventilação e quaisquer camadas densas ou de betão refratário utilizadas com os IFB. Não determine o programa de aquecimento com base na temperatura máxima de serviço do tijolo. Essa classificação não fornece informações sobre a velocidade de subida da temperatura permitida num revestimento recém-construído.

Manuseamento, armazenamento e manutenção

• Armazene os tijolos num local seco, coberto e afastado de água estagnada ou de contaminação proveniente do solo.
• Manuseie-os cuidadosamente; as arestas e os cantos danificam-se mais facilmente do que nos tijolos refratários densos.
• Não empilhe cargas instáveis nem utilize IFB individuais como suportes temporários ou plataformas de trabalho.
• Inspecione as superfícies da face quente quanto a erosão, juntas abertas, fissuras, ataque químico e secções soltas.
• Investigue temperaturas anormais no revestimento exterior, pois podem indicar juntas danificadas, falta de isolamento ou deterioração atrás da face visível.
• Substitua os tijolos danificados por outros da mesma classe confirmada ou por um equivalente tecnicamente validado, utilizando argamassa e procedimentos de colocação em serviço compatíveis.

Limitações importantes

• Os IFB são produtos refratários de isolamento para altas temperaturas, não materiais isolantes de uso geral para paredes duplas domésticas ou envolventes de edifícios à temperatura ambiente.
• Não são automaticamente adequados para soleiras de lareiras, pisos de fornos, pilares de suporte de carga ou outras superfícies sujeitas a desgaste elevado.
• A classificação térmica de um tijolo não determina durante quanto tempo uma parede, piso ou estrutura montada resistirá ao fogo.
• Não exponha diretamente um IFB poroso a metal, vidro, sal ou escória fundidos, exceto se o projeto específico do revestimento e os dados do material o permitirem.
• As poupanças energéticas dependem da espessura total do revestimento, das juntas, do ciclo de funcionamento e do estado do equipamento; não deve ser alegada uma redução fixa com base apenas no tijolo.
• A utilização no exterior ou em ambientes húmidos, ácidos ou quimicamente agressivos exige uma verificação específica.

Perguntas frequentes

O que é um tijolo refratário isolante?

É um tijolo refratário poroso e leve, concebido para resistir a temperaturas elevadas, reduzindo simultaneamente o fluxo de calor e a quantidade de calor acumulada no revestimento. Pode ser utilizado como face quente em condições pouco agressivas ou como isolamento de retaguarda num sistema refratário compatível.

Que classes de tijolos refratários isolantes estão disponíveis?

Os limites disponíveis são de 1260 °C, 1430 °C, 1530 °C e 1650 °C para as Classes 23, 26, 28 e 30, respetivamente.

As quatro classes têm as mesmas dimensões?

Sim. Cada classe tem dimensões nominais de 230 × 114 × 76 mm. A classe de temperatura, a densidade e a gama de aplicações são diferentes.

Devo escolher sempre a classe mais elevada?

Não. Selecione a classe de acordo com a temperatura calculada, a margem de segurança, a atmosfera, a exigência mecânica e a posição no revestimento. Uma classe superior pode ser desnecessária se uma classe inferior cumprir toda a especificação.

Qual é a diferença entre tijolos refratários isolantes e densos?

Os tijolos isolantes são mais leves, transferem menos calor e acumulam menos energia térmica, mas apresentam menor resistência mecânica e à abrasão. Os tijolos refratários densos são mais pesados e resistentes e retêm mais calor, sendo mais adequados para muitos pisos, soleiras e superfícies de desgaste.

Os tijolos refratários isolantes podem formar a face quente?

Sim, em fornos cerâmicos, forjas e fornos de tratamento térmico adequados e com condições pouco agressivas, desde que a temperatura, a atmosfera, a abrasão e a carga permaneçam dentro dos limites do produto e do revestimento. Não são adequados para todas as condições da face de trabalho.

Os tijolos podem ser utilizados como isolamento de retaguarda?

Sim. Podem ser instalados atrás de um revestimento refratário denso compatível em fornos industriais, fornos cerâmicos, recipientes, regeneradores e outros equipamentos, desde que a temperatura calculada na interface permaneça dentro do limite da classe de IFB selecionada.

Como deve ser selecionada uma classe de IFB para um forno de olaria?

Depende do programa máximo de cozedura, da temperatura dos elementos ou queimadores, da atmosfera do forno e do projeto do revestimento. A Classe 23 pode ser adequada para funcionamento a temperaturas mais baixas, enquanto as Classes 26, 28 ou 30 proporcionam limites de serviço progressivamente superiores.

Que classe apresenta baixo teor de ferro?

A Classe 28 é especificamente descrita como um produto com baixo teor de ferro para aplicações em fornos cerâmicos. Obtenha a análise química atual quando os limites de contaminação forem críticos.

Os tijolos isolantes podem ser utilizados numa forja?

Sim, algumas classes são indicadas para revestimentos de forjas adequados. Proteja a superfície porosa contra impactos de ferramentas, abrasão provocada pelas peças, fundentes corrosivos e incidência concentrada do queimador, utilizando um material de soleira mais resistente quando necessário.

Os tijolos refratários isolantes são adequados para contacto com metal ou vidro fundido?

Em geral, não. A Classe 28 é expressamente indicada para zonas sem contacto direto em fornos de vidro e esmalte. Utilize um refratário denso ou especializado adequado sempre que materiais fundidos, escória ou transbordos possam atingir o revestimento.

Os IFB podem ser utilizados como isolamento comum numa habitação?

Não. São produtos refratários especializados para equipamentos de alta temperatura, não substitutos dos materiais de isolamento térmico certificados utilizados em paredes, coberturas ou pavimentos domésticos.

Que argamassa deve ser utilizada para a Classe 23?

A argamassa refratária branca Silcas M é o material de assentamento recomendado para a Classe 23 e tem uma classificação térmica indicada de 1260 °C.

Que argamassa deve ser utilizada para as Classes 26, 28 e 30?

A Vitset 45 é recomendada para estas classes. A documentação da Classe 30 também indica a Vitset 80 ou a Vitset 90 quando é necessária uma argamassa com classificação superior, mas estas argamassas não aumentam o limite de 1650 °C do tijolo.

Os tijolos refratários isolantes podem ser cortados?

Sim. A sua estrutura de baixa densidade torna-os fáceis de serrar e conformar. Apoie a peça, manuseie cuidadosamente as secções cortadas e controle as poeiras refratárias com sistemas adequados de extração e equipamento de proteção individual.

Quantos tijolos são necessários por metro quadrado?

Excluindo juntas e desperdícios, são necessários aproximadamente 38,1 tijolos para cobrir 1 m² quando a face de 230 × 114 mm fica exposta, ou aproximadamente 57,2 tijolos quando fica exposta a face de 230 × 76 mm. Acrescente uma margem para juntas, cortes e para a geometria da instalação.

Os tijolos isolantes permitem poupar energia?

A baixa condutividade térmica e a reduzida massa térmica podem diminuir as perdas de calor e a energia absorvida pelo revestimento. As poupanças efetivas dependem da construção completa, da temperatura de funcionamento, do ciclo de cozedura, das juntas, das portas e do estado do equipamento.

Os tijolos refratários isolantes suportam cargas?

Não devem ser tratados como alvenaria estrutural de uso geral nem destinada a cargas pesadas. Avalie separadamente as cargas das coberturas, dos arcos e dos revestimentos e instale os suportes exigidos pelo projeto refratário.

Os tijolos refratários isolantes podem ser utilizados numa soleira ou no piso de um forno?

Em geral, não são adequados como piso exposto quando existe abrasão, carga pontual ou impacto repetido. Podem, em alternativa, ser incorporados sob uma superfície de trabalho refratária densa e mais resistente, como camada isolante devidamente projetada.

A temperatura máxima de serviço aplica-se ao revestimento completo?

Não. Aplica-se ao tijolo selecionado. A argamassa, o revestimento de trabalho, as juntas, as ancoragens, o isolamento e o revestimento exterior devem ser avaliados separadamente, e a construção completa tem de permanecer dentro do limite aplicável mais baixo.

Como deve ser aquecido pela primeira vez um revestimento de IFB novo?

Deixe a argamassa e o revestimento secarem e aplique depois o programa controlado de colocação em serviço especificado para a argamassa e para o equipamento completo. Não submeta diretamente um revestimento húmido à temperatura máxima de funcionamento.