O colapso de uma abóbada refratária em um forno de fusão de vidro a 1500°C não é um acidente fortuito, mas o resultado de uma complexa interação entre degradação química e fadiga térmica. Por meio de uma análise 3D com ANSYS Thermal, modelou-se a evolução da tensão nos tijolos de sílica, revelando como a corrosão pelos vapores alcalinos do vidro fundido reduziu a seção efetiva do material, acelerando a falha estrutural sob ciclos de aquecimento e resfriamento.
Modelagem 3D da corrosão e fadiga com ANSYS Thermal 🔥
O estudo baseou-se em um gêmeo digital do forno criado no Revit (BIM), onde foram integrados os dados de metrologia obtidos com o GOM Inspect para capturar a geometria real deformada da cúpula. No ANSYS Thermal, foram aplicadas condições de contorno que simulavam 500 ciclos de operação, combinando um modelo de difusão química para a degradação da sílica com uma análise de fadiga termomecânica. Os resultados mostraram que a zona crítica se localizava na chave da abóbada, onde a perda de espessura por corrosão ultrapassou 20%, gerando tensões de tração que excederam o limite de ruptura do material refratário durante um ciclo de resfriamento rápido.
Lições para a programação de manutenção preditiva 🛠️
A análise 3D demonstrou que a falha não ocorreu por um erro pontual na programação da manutenção, mas pela ausência de um modelo preditivo que integrasse a velocidade de corrosão química com a fadiga térmica. A simulação revelou que os ciclos de manutenção padrão ignoravam a aceleração não linear da degradação uma vez ultrapassado um limiar de dano. Integrar esses modelos em um gêmeo digital BIM permitiria ajustar dinamicamente os intervalos de inspeção, evitando colapsos ao prever com precisão a vida útil residual da abóbada com base em dados de metrologia 3D em tempo real.
Como a corrosão química induzida pelos vapores alcalinos do vidro fundido influencia na aceleração da fadiga térmica dos tijolos refratários de uma abóbada de forno
(PS: A fadiga de materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)