Apostila De Métodos E Processos De Caldeiraria 5e6r2

Métodos e Processos de Caldeiraria.

Cálculo para dobramento- I Dobramento em cilindro ou em anel. Um curvamento correto depende da exatidão com que se calcula o tamanho do material a ser curvado e do traçado feito com as medidas calculadas. Para calcular a dimensão de uma chapa que será transformada em cilindro ou em anel é necessário considerar três dados: o diâmetro interno, o diâmetro externo e a linha neutra da curva a ser feita. Quando se curvam chapas com até 12mm de espessura, nota-se que o raio de curvatura é muito extenso em relação à espessura; por essa razão, considera-se que a linha neutra a pela metade da espessura da chapa.

O primeiro cálculo a ser feito é aquele que envolve a linha neutra. A linha neutra, chamada diâmetro médio, é a medida obtida pela soma do diâmetro interno e a espessura do material, isto é: Dm = Di + E Ou também o resultado da subtração entre o diâmetro externo e a espessura. Observe: Dm = De - E Encontrado o diâmentro médio, calcula-se o comprimento linear, chamado C, da chapa que quer se curvar. Esse cálculo é feito com a aplicação da fórmula: C = Dm . π Vejamos um exemplo: Calcular o desenvolvimento de um corpo cilíndrico com as seguintes dimensões: L = 1000 mm (comprimento do cilindro) Di = 420 mm E = 3mm 1 Escola Senai “Mariano Ferraz”


C = Dm . π C = (420 + 3) . π C = 423 . π C = 1328mm

Portanto, as dimensões da chapa são: 3 x 1000 x 1328 Outro exemplo: Calcular o desenvolvimento de um corpo cilíndrico para um reservatório de ar comprimido com as seguintes dimensões: L = 2000mm Di = 900mm E = 16m Aplicando a fórmula, teremos: C = Dm . π C = (900 + 16) . π C = 916 . 3,14 C = 2876mm O comprimento da chapa a ser curvada é de 2876mm. Quando se deseja calcular o desenvolvimento de meio corpo cilíndrico, utiliza-se o mesmo cálculo dividido por 2. A fórmula será: C=

Dm . π 2

Observe o exemplo: Calcular o desenvolvimento de meio corpo cilíndrico com as seguintes dimensões: L= 3000mm Di = 1500mm E = 20mm

2 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Aplicando a fórmula, teremos:

Dm . π 2 (1500 + 20) . π C= 2 1520 . 3,14 C= 2 4772 C= 2

C=

C = 2386,4mm O comprimento da chapa para meio corpo cilíndrico será de 2386mm. Como acabamos de ver, as fórmulas para calcular o desenvolvimento de um corpo cilíndrico e de meio corpo cilíndrico são: C = Dm . π

C=

Dm . π 2

A seguir, faça você mesmo os exercícios propostos sobre dobramento de chapas. 1. Calcular o desenvolvimento de meio corpo cilíndrico com as seguintes dimensões: L = 1500mm Di = 200mm E = 5mm 2. Calcular o desenvolvimento de um vergalhão cilíndrico para anel com as seguintes dimensões: Di = 254mm E = 12mm



Cálculo de desenvolvimento de cone A planificação de um cone pode ser feita segundo vários processos; um deles é baseado na prática e os outros envolvem cálculos. A planificação baseada na prática é utilizada para peças pequenas. Este processo contém a traçagem de planta e elevação, com base nas geratrizes e na divisão de circunferência da figura, bem como a traçagem da VG ou verdadeira grandeza. Verdadeira grandeza é a medida real de uma parte inclinada da peça. Para determinar a VG, traça-se um ângulo de 90º; na linha vertical marca-se a altura da peça e na linha horizontal, a distância transportada da vista da planta. Os processos que envolvem cálculo são aplicados na planificação de peças de qualquer dimensão, porém, em especial de peças grandes. Os processos de cálculo são baseados na trigonometria, que é a parte da matemática que estuda os triângulos. Vejamos agora alguns dos processos mais comuns de cálculos para planificação do cone. Cálculo 1 As fórmulas mais usadas para o cálculo total de desenvolvimento de cone são: h=

R=

r=

D. a D−d D h2 +   2  d b2 +   2

2

2

onde: h = altura a = altura de peça (tronco do cone) b = complemento de a d = diâmetro menor D =diâmetro maior r = raio menor R = raio maior



Exemplo de cálculo 1: Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: a = 315 d = 120 D = 410

Solução: h=

D .a 410 . 315 ⇒ ⇒ h = 445,3mm D−d 410 − 120 2

D  410  R = h +   ⇒ R = 455 2 +    2  2 2

r=

d b2 +   2

2

⇒ r=

2

⇒ R = 490

(445 − 315 )2 + 60 2

⇒ r = 143mm

Cálculo 2 Fórmulas: r=

d 2 5 Escola Senai “Mariano Ferraz”


R=

r 2 + h2

D=2.R α=

360 . d D

β = 360 - α

onde: h = altura R = raio maior r = raio menor d = diâmetro médio da peça D = diâmetro do desenvolvimento α = ângulo do desenvolvimento β = ângulo do recorte

Exemplo de cálculo 2 : Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: d = 1200 h = 500

Solução: r=

d ⇒ r = 600 2



r 2 + h 2 ⇒ R = 600 2 + 500 2 ⇒ R = 781

R=

D = 2 . R ⇒ D = 1 562

360 . d ⇒ α = 276,5º D β = 360 - α ⇒ β = 83,5º

α=

Cálculo 3 Fórmulas; b=

D−d 2 h2 + b 2 =

g=

D − d h2 +    2 

2

D g.  g.D 2 R= ⇒ R= 2 2b

(D − d) . 180

α=

D − d h2 +    2  P = 2R . sem

S=

2

=

(D − d) . 180 = D . 180 g

R

=

d . 180 r

α 2

P.r R



F = R . 1 − cos



α α   e f = r. 1 − cos  2 2 

onde: h = altura R = raio maior r = raio menor D = diâmetro maior d = diâmetro menor g = geratriz b = diferença (inclinação) S = corda do raio menor P = corda do raio maior α = ângulo do desenvolvimento 7 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Exemplo de cálculo 3: Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: D = 1 250 d = 840 h = 1 628

Solucão: b=

g=

D−d 1250 − 840 ⇒ b = 205 ⇒b= 2 2 h2 + b 2 ⇒ g =

1628 2 + 205 2 ⇒ g = 1 641

R=

g . D 1641.1250 = ⇒ R = 5003 ⇒ r = R - g ⇒ r = 3 362 2b 410

α=

D . 180 7 . 3800 ⇒ α= ⇒ α = 45º R 1641

P = 2. R. sen

α ⇒ P = 2. 5003. sen 22,5º ⇒ P = 3829 2 8 Escola Senai “Mariano Ferraz”


r = R - g ⇒ r = 5 003 - 1 641 ⇒ r = 3 362 S=

P. r 3829 . 3362 ⇒ S= S = 2 573 R 5003

Agora, faça sozinho os exercícios seguintes. 1. Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: a = 420 d = 230 D = 550

2. Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: d = 1 739 h = 650



Cálculo para dobramento em cantoneira O dobramento com aresta viva ou com pequeno raio em uma cantoneira é feito a partir de um corte em ângulo em uma das abas. Esse corte é calculado em função da distância ou folga que deve ser traçada na aba. A partir dessa linha de folga, traçam-se dois semi - ângulos, que são cada um da metade do ângulo de dobra desejado e que determinarão a parte a ser cortada.

A folga é necessária para evitar a contração do material na aba interna. Se não for dada a folga, a aresta interior se enrugará ao dobrar e o excesso de material é introduzido no corte da outra aba, impedindo o perfeito dos cantos.

Se o corte for corretamente executado, o vértice do ângulo coincidirá com a linha neutra e sobrará espaço suficiente para alojar o material que se enruga com o dobramento. Deste modo, os cantos se ajustam perfeitamente.



Para determinar a folga e o ângulo de corte na aba existe uma tabela que contém ângulos de dobra de 20 a 160 graus e espessura de abas que vão de 3 a 10 milímetros. Observe a tabela. Determinação de folga e de ângulo de corte Ângulo

Semi - ângulo

da dobra

que se traça

20°

Ângulo de corte da

Distância de "a" (folga) para espessura das

meia - esquerda

abas em mm de

da aba

3

4

5

6

8

10

10°

160°

4,2

5,5

6,9

8,4

11,2

14

30°

15°

150°

3,9

5,2

6,5

7,8

10,5

13,1

45°

22,5°

135°

3,5

4,7

5,8

7,1

9,5

11,8

60°

30°

120°

3,1

4,2

5,2

6,3

8,4

10,5

75°

37,5°

105°

2,7

3,7

4,5

5,5

7,4

9,2

90°

45°

90°

2,4

3,1

3,9

4,7

6,3

7,8

105°

52,5°

75°

2

2,5

3,2

3,9

5,3

6,3

120°

60°

60°

1,6

2,1

2,6

3,2

4,2

5,2

135°

67,5°

45°

1,2

1,6

1,9

2,4

3,2

3,9

150°

75°

30°

0,8

1,1

1,3

1,6

2,1

2,6

160°

80°

20°

0,6

0,8

0,9

1,1

1,4

1,8

Vejamos agora como utilizar a tabela, a partir de um exemplo. Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 20mm x 20mm x 3mm, em ângulo de 30º. Procura-se na tabela o ângulo de dobra; 30°; portanto, o semi - ângulo a ser traçado em cada um dos lados da linha de folga é de 15°; o ângulo de corte na aba é de 150° e a distância da folga para a espessura de 3mm é de 3,9mm. Deve-se notar que quanto maior for a espessura da aba, maior será a distância da folga. Por outro lado, a distância da folga será menor se o ângulo de dobra for maior. Quando não se dispõe de tabela ou quando as medidas não se encontram na tabela, é possível calcular a folga por meio de uma fórmula:

a=

S. α . π 360 º

Onde: a = folga s = espessura da aba α = ângulo de corte π = 3,14



Exemplo: Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 30mm x 30mm x 4mm em ângulo de 60°, com ângulo de corte de 120°.

a=

S.α.π 360°

a=

4 . 120º/ . 3,14 360°/

a=

1507,2 360

a = 4,18 ou 4,2mm O ângulo de corte é sempre a diferença entre o ângulo de dobra e a medida da semicircunferência, ou seja, 180°. Assim, como se pode ver na tabela, para um ângulo de dobra de 20º, o ângulo de corte será a diferença entre 180 e 20m, isto é, 160°. Veja agora exemplos de traçado e corte de um ângulo e de ângulo obtuso.

Ângulo agudo

Ângulo obtuso

Conhecendo a fórmula de cálculo para a folga da aba, você pode agora fazer os exercícios que seguem.

a=

1

S.α.π 360° Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 22mm x 22mm x 3mm, em ângulo de 130°, com

ângulo de corte de 50°. 2

Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 38mm x 38mm x 4,7mm, em ângulo de 90°, com

ângulo de corte de 90°.



Cálculo para curvamento de tubos O cálculo do material necessário para o curvamento de um tubo é semelhante ao cálculo para dobramento em ângulo de chapas; esse cálculo também envolve raio mínimo, diâmetro interno ou externo, diâmetro médio e ângulo de dobra e é executado quando não constar dimensão do raio de dobramento no projeto. Vamos comparar agora os dois cálculos, um para chapas, outro para tubos. O diâmetro médio de uma chapa a ser curvada é calculado a partir da espessura do material que é somada ao diâmetro interno ou subtraída do diâmetro externo. Dm = Di + E Dm = De - E O diâmetro interno é calculado também a partir da espessura do material multiplicada pelo coeficiente dado por uma tabela. Assim, o resultado será o raio mínimo que, multiplicado por 2, dará o diâmetro interno. Di = Rm. 2 Com estes dados, chega-se à fórmula final de comprimento da parte curvada de chapa que é:

C =

α° ⋅ Dm . π 360°

No caso de curvamento de tubos, as fórmulas são praticamente as mesmas, apenas com uma diferença: em vez de partir da espessura do tubo, o que se leva em conta é o diâmetro externo do tubo. Assim, para conhecer o raio mínimo também se consulta uma tabela em que o diâmetro do tubo deve ser multiplicado por coeficientes dados para cada material. Veja. Raio mínimo de curvamento Material do tubo Aço sem costura Aço com costura Aço inox sem costura Aço inox com costura Cobre Latão Alumínio

Coeficiente 1,5 2,5 2,5 3,5 1,5 2,0 2,5

Raio mínimo D . 1,5 D . 2,5 D . 2,5 D . 3,5 D . 1,5 D . 2,0 D . 2,5

Pela tabela pode-se perceber que os tubos de aço ou de aço inoxidável apresentam coeficientes diferentes porque podem ser fabricados com costura ou sem costura. Já os de cobre, latão e alumínio são fabricados por extrusão ou por laminação, segundo o processo Mannesmann, e não apresentam solda. Nota-se também que, para tubos com costura, o raio mínimo é maior a fim de evitar que os esforços aplicados na região da solda ocasionem a ruptura do material. Vejamos agora um exemplo de cálculo. Calcular o comprimento da parte curvada de um tubo de aço com costura, com diâmetro externo de 6mm, para uma curva com ângulo de 45º.

C=

α 0 . Dm . π 360 0 13 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Dm = Di + D Di = 2 . Rm Di = 2 . 15 Di = 30 Dm = 30 + 6 Dm = 36

C=

45 0/ . 36 . 3,14 360 0/

C = 14,13mm

O comprimento da parte curvada do tubo deverá ser de 14,13mm. Outro exemplo. Calcular o comprimento necessário de um tubo de latão com diâmetro de 8mm para uma curva com ângulo de 90º.

C=

α 0 . Dm . π 360 0

Dm = Di + D Di = 2 . Rm Di = 2 . 16 Di = 32 Dm = 32 + 8 Dm = 40

C=

90 0/ . 40 . 3,14 360 0/

C = 31,4mm

O comprimento da parte curvada do tubo deverá ser de 31,4mm. Portanto, as fórmulas para curvamento de tubo são:

C=

α . Dm . π 360°

Dm = Di + D

Agora faça você mesmo os exercícios propostos para calcular o comprimento de um tubo a ser curvado. 1

Calcular o desenvolvimento de uma dobra em ângulo de 75º em um tubo de alumínio com 12mm de

diâmetro.

2

Calcular o comprimento total de um tubo de aço inoxidável sem costura, com 10mm de diâmetro, a ser

curvado segundo o desenho que segue.





Cálculo para dobramento II Dobramento em ângulo O cálculo de dobramento em ângulo, assim como o cálculo de dobramento em cilindro ou em anel, também envolve, como primeiro o, o cálculo da linha neutra. As chapas com até 12mm de espessura apresentam a linha neutra no centro. Em chapas com espessura superior a 12mm, percebe-se um deslocamento da linha neutra, sempre em direção à parte côncava da dobra. Claro está que as medidas de até 12mm ou acima de 12mm não são rígidas. O deslocamento da linha neutra se processa de modo gradativo; acontece que em chapas com até 12mm de espessura esse deslocamento não é considerado no cálculo da dobra porque se torna insignificante. Porém, a partir de 13mm já se percebe uma mudança que vai influir decisivamente nos cálculos. Consideremos então uma chapa de aço com 6mm de espessura na qual deverá ser feita uma dobra com ângulo de 90o.

Em primeiro lugar, é preciso conhecer o diâmetro interno ou o externo e o diâmetro médio. Quando esses dados não estão especificados é preciso encontrá-los. O diâmetro interno é conhecido por meio da tabela que fornece o raio mínimo multiplicando o coeficiente utilizado para o material, que neste caso é o aço, pela espessura da chapa. Rm = coef. . e onde: Rm → raio mínimo coef. → coeficiente e → espessura Como o raio é metade de uma circunferência, temos que o diâmetro interno será o raio mínimo multiplicado por 2. Ou:



Di = Rm . 2 O diâmetro médio é encontrado somando o diâmetro interno à espessura. Dm = Di + e Para o cálculo do diâmetro médio ou linha neutra, é necessário lembrar que quando a linha neutra está na metade da espessura deve-se somar meia espessura de um lado e meia do outro, o que dá uma espessura. Portanto, temos: Dm = Di + e

No caso de a linha neutra estar a 1/3, somam-se 1/3 de cada lado, o que dá 2/3. Portanto: Dm = Di + 2/3 . e

Calculados esses dados, imaginemos agora uma circunferência na qual estaria inscrito o ângulo de dobramento.



O diâmetro médio refere-se à circunferência inteira, isto é, a 360º. Como a parte que nos interessa é apenas o ângulo de 90º, ou 1/4 da circunferência, constrói-se uma regra de três, onde 360º está para Dm assim como o ângulo de dobra está para x. Veja: 360º

→ Dm

α

→ x

onde α (lê-se alfa) é o ângulo de dobra. Portanto,

x =

α . Dm 360 o

Agora, se acrescentarmos a fórmula de cálculo do comprimento de chapa a esse raciocínio, teremos a seguinte fórmula:

C =

α . Dm . π 360 o

Essa fórmula se aplica para o cálculo de qualquer ângulo de dobra. A seguir, faça você mesmo os exercícios propostos sobre dobramento de chapas. 1)

Calcular o desenvolvimento de uma dobra em ângulo de 90º em uma chapa de aço com 8mm de

espessura. 2)

Calcular o comprimento total da chapa de cobre necessária para obter o perfil abaixo.



Laminação. A laminação é um processo de conformação mecânica pelo qual um lingote de metal é forçado a ar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade. Assim consegue-se a redução da espessura do metal a cada e de laminação, que é como se chama cada agem do metal pelos cilindros de laminação. Ao ar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica. Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumento na largura e no comprimento. Como a largura é limitada pelo tamanho dos cilindros, o aumento do comprimento é sempre maior do que o da largura.

Se você quer saber como isso funciona, pare numa pastelaria e veja como o pasteleiro estica a massa. Observe como, a cada ada, ele reajusta a distância entre os cilindros. Veja que a massa fica cada vez mais comprida e mais fina. A laminação pode ser feita a quente ou a frio.

Laminação a quente Ela é feita a quente quando o material a ser conformado é difícil de laminar a frio ou quando necessita de grandes reduções de espessura. Assim, o aço, quando necessita de grandes reduções, é sempre laminado a quente porque, quando aquecido, sua estrutura cristalina apresenta a configuração CFC ( cubico de face centrada). Além disso, nesse tipo de estrutura, as forças de coesão são menores, o que também facilita a deformação.

Laminação a frio A laminação a frio se aplica a metais de fácil conformação em temperatura ambiente, o que é mais econômico. É o caso do cobre, do alumínio e de algumas de suas ligas. A laminação a frio também pode ser feita mesmo em metais cuja resistência à deformação é maior. São es rápidos e brandos cuja finalidade é obter maior exatidão nas dimensões das chapas. Em alguns casos, a dureza e a resistência do material melhoram já que, nesse caso, ele fica “encruado”. Quando se necessita de exatidão dimensional e ductilidade, a chapa laminada a frio a por um tratamento térmico chamado recozimento. Encruamento é o resultado de uma mudança na estrutura do metal, associada a uma deformação permanente dos grãos do material, quando este é submetido à deformação a frio. O encruamento aumenta a dureza e a resistência mecânica.



Sendo a quente ou a frio, a laminação parte dos lingotes que, ando pelos laminadores, pode se transformar em produtos de uso imediato como trilhos, vigas e perfis. Pode se transformar também em produtos intermediários que serão usados em outros processos de conformação mecânica.

É o caso de tarugos que arão por forjamento, extrusão e trefilação e das chapas que serão estampadas para a fabricação de automóveis, ônibus, fogões, geladeiras. Maquina de laminar O laminador é o equipamento que realiza a laminação.Mas, não é só de laminadores que a laminação é composta. Um setor de laminação é organizado de tal modo que a produção é seriada e os equipamentos são dispostos de acordo com a seqüência de operações de produção, na qual os lingotes entram e, ao saírem, já estão com o formato final desejado seja como produto final, seja como produto intermediário. As instalações de uma laminação são compostas por fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, sistemas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevação e basculamento, tesouras de corte e, principalmente, o laminador.

Ele é um conjunto mecânico bem parecido com a máquina do pasteleiro. É composto de: Cadeira – É o laminador propriamente dito e que contém a gaiola, os cilindros e os órios. Gaiola – É a estrutura que sustenta os cilindros.

Cilindros Os cilindros são as peças-chave dos laminadores, porque são eles que aplicam os esforços para deformar o metal. Eles podem ser fundidos ou forjados; são fabricados em ferro fundido ou aço especial, dependendo das condições de trabalho a que eles são submetidos. Podem ser lisos, para a produção de placas e chapas, ou com canais, para a produção de perfis.



Os laminadores podem ser montados isoladamente ou em grupos, formando uma seqüência de vários laminadores em série. Esse conjunto recebe o nome de trem de laminação. Junto a esse conjunto, trabalham os equipamentos auxiliares, ou seja, os empurradores, as mesas transportadoras, as tesouras, as mesas de elevação. Tipos de Laminadores Os laminadores podem ser classificados quanto ao número de cilindros que eles apresentam. Assim temos: Duo Composto de dois cilindros de mesmo diâmetro, que giram em sentidos opostos, na mesma velocidade.

Trio Três cilindros dispostos uns sobre os outros. Quando o material a pela primeira vez, ele a entre o cilindro inferior e médio. Quando ele retorna, a pelo cilindro médio e superior.

Quádruo Apresenta quatro cilindros: dois internos (de trabalho) e dois externos (de apoio).



Universal Apresenta quatro cilindros combinados: dois horizontais e dois verticais. Ele é utilizado para a laminação de trilhos.

Sendzimir Apresenta seis cilindros dos quais dois são de trabalho e quatro são de apoio.

A laminação nunca é feita de uma só vez. Assim como o pasteleiro a a massa pela máquina várias vezes até que ela tenha a espessura desejada, o metal também é ado diversas vezes pelo laminador a fim de que o perfil ou a chapa adquiram ou o formato, ou a espessura adequada para o próximo uso. Nessas agens, você obtém inicialmente a laminação de desbaste, cuja função é transformar os lingotes de metal em produtos intermediários ou semi-acabados como blocos, placas e tarugos. Esses produtos am depois pelos laminadores acabadores onde são transformados em produtos acabados como perfilados, trilhos, chapas, tiras. Etapas da Laminação Para obter um produto laminado, ele tem que ar diversas vezes pelos laminadores. Na verdade, esse processo tem várias etapas, porque além da agem pelos cilindros, algumas coisas vão acontecendo à medida que o produto vai sendo laminado. Essas etapas são, em geral, as seguintes: 1.O lingote, pré-aquecido em fornos especiais, a pelo laminador de desbaste e se transforma em placas. 2.A placa é reaquecida e a então por um laminador que quebra a camada de óxido que se formou no aquecimento. Nessa operação usa-se também jato de água de alta pressão. 3.Por meio de transportadores de roletes, a placa é levada a um outro laminador que diminui a espessura e também aumenta a largura da placa original. Na saída dessa etapa, a chapa também a por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte a quente. 4.Finalmente, a placa é encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores quádruos. Nessa etapa ela sofre reduções sucessivas, até atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa. 5.Quando sai da última cadeira acabadora, a chapa é enrolada em bobina por meio de bobinadeiras.



Para a obtenção de espessuras ainda menores, a laminação prossegue, porém a frio. Para isso, as bobinas am por um processo de limpeza da superfície chamado de decapagem. Após a laminação a frio, que dá à superfície da chapa um acabamento melhor, ela é rebobinada. A bobina resultante a por um processo de tratamento térmico que produz a recristalização do material e anula o encruamento ocorrido durante a deformação a frio. Além da grande variedade de produtos de aço que se pode fabricar por laminação, esse processo de conformação mecânica também é aplicável ao cobre e suas ligas, ao alumínio e sua ligas, à borracha e ao papel. Características e defeitos dos produtos laminados Cada produto industrial tem características que o diferenciam dos outros. Não é diferente com relação aos produtos laminados. Por exemplo, as formas desses produtos são muito simples: barras, perfis, chapas. Seu comprimento é sempre muito maior que sua largura e, na maioria dos casos, as espessuras também são reduzidas. Os produtos laminados são empregados tanto na construção civil (casas, apartamentos, prédios industriais, pontes, viadutos), quanto na indústria mecânica, na usinagem para a produção em série de grandes quantidades de peças como parafusos, brocas, pinos, eixos, barras de seções diversas e chapas trabalhadas (furadas, cortadas, fresadas, retificadas). Em geral, o formato adequado do produto laminado, próximo do produto final usinado, aumenta muito a produtividade dos setores de usinagem. Além das características, os produtos laminados apresentam defeitos que, geralmente, originam-se dos defeitos de fabricação do próprio lingote. Assim, os defeitos mais comuns dos produtos laminados são: Vazios Podem ter origem nos rechupes ou nos gases retidos durante a solidificação do lingote. Eles causam tanto defeitos de superfície quanto enfraquecimento da resistência mecânica do produto. Gotas frias São respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de defeitos na superfície. Trincas Aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que acontecem em temperaturas inadequadas. Dobras são provenientes de reduções excessivas em que um excesso de massa metálica ultraa os limites do canal e sofre recalque no e seguinte. Inclusões São partículas resultantes da combinação de elementos presentes na composição química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material durante a laminação, quanto causar defeitos na superfície. Segregações Acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados. Além disso, o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de seção, em conseqüência de deficiências no equipamento, e nas condições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.



Chapas de aço O aço obtido em conversores, a partir do ferro gusa líquido, é lingotado. Os lingotes de aço, a seguir, são encaminhados para os fornos de aquecimento e desses para os laminadores de chapas e perfis. Obtêm-se, dessa maneira, os produtos semimanufaturados do aço: trilhos e órios, perfilados, chapas grossas, chapas finas, folhas, etc. Abaixo, mostramos uma ilustração bastante simplificada do processo utilizado para obter os produtos semimanufaturados do aço.

Entre os produtos semimanufaturados de aço, estudaremos agora, as chapas de aço grossas e finas. Segundo a ABNT-NBR-6215/1986, define-se chapa como o produto laminado plano de aço, com largura superior a 500mm, sendo fornecido, em bobinas ou em placas retangulares, pelas companhias siderúrgicas. Há duas classes importantes de chapas de aço: as grossas e as finas. Chapas grossas As chapas grossas de aço são obtidas por meio da laminagem a quente e apresentam espessura superior a 5mm. NA CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), as chapas grossas de aço são fabricadas com espessura variando de 5,1 a 76,2mm; largura de 600 a 1 220mm; comprimento de 2 000 a 16 400mm. Contudo, para espessura de 5,1 até6,3mm, o comprimento máximo é de12 000mm. 24 Escola Senai “Mariano Ferraz”


A seguir, é apresentada uma tabela da CSN contendo as dimensões-padrão das chapas grossas por ela fornecida. Dimensões-padrão de chapas grossas da CSN Espessuras-padrão mm

Larguras-padrão mm

Comprimentos-padrão mm

6,3

1000 1100

2000 3000

e 1200

e 6000

1000

6000

e

e

1200

12000

8,0 9,5 12,5 16,0 19,0 22,4 25,0 31,5 37,5 50,0 63,0 75,0

As chapas grossas podem ser fornecidas com bordas naturais ou aparadas. Quando fornecidas em bobinas, as bordas devem ser naturais enquanto a espessura pode ir até 12,7mm. As chapas grossas também podem conter relevos na superfície, sendo designadas, nesse caso, pelos nomes de: chapas de piso ou chapas xadrez. As chapas de piso são aplicadas em degraus de escadas, em rampas de o, em pisos de ônibus, etc. A função dos relevos, além da estética, é evitar derrapagens. A CSN fabrica chapas de piso com espessura de 5,1 a 9,5mm. Os relevos variam de fabricante para fabricante. A seguir, são mostrados dois tipos de relevo.



Chapas finas As chapas finas apresentam a espessura compreendida entre 0,3 e 5mm e são obtidas por laminagem a quente ou frio. As chapas finas laminadas a quente, produzidas pelas CSN, apresentam a espessura compreendida entre 1,52 e 5mm; largura de 600 a 1 220mm e comprimento entre 1500 e 6 100mm, sendo fornecidas em chapas ou bobinas. Abaixo, são dadas as dimensões-padrão das chapas finas a quente fornecidas pela CSN. Dimensões-padrão de chapas finas a quente da CSN Espessuraspadrão mm

Larguras-

Comprimentos-

padrão

padrão

mm

mm

Largura máxima mm Bordas naturais

Bordas aparadas

1120

1070

Largura mínima mm

1,90 2,00 1000 2,25 2,65 2000 600

3,00 3000

em todos

3,35 1000

e

1100

6000

os casos

3,75 4,25

1220

1170

e 4,50 1200 4,75 5,00

As chapas finas a quente podem ser fornecidas em bobinas com bordas naturais ou aparadas. Além disso, cortadas ou em bobinas, podem se fornecidas decapadas ou oleadas. Nesse caso, torna-se necessário um entendimento prévio entre o usuário e o fabricante.



As chapas finas a quente também podem ser fornecidas com relevos na superfície. Nesse caso, são chamadas de chapas de piso ou chapas xadrez. As fabricadas pela CSN apresentam uma espessura compreendida entre 3,15 e 5mm e uma largura de 600 a 1 220mm. As chapas finas a frio são laminadas a frio. Na CSN, essas chapas são produzidas com espessura variando de 0,3 a 1,90mm; largura de 600 a 1 220mm e comprimento de 901 a 4 600mm. São fornecidas em chapas ou em bobinas. A CSN fornece as chapas finas a frio conforme dimensões-padrão da tabela a seguir. Dimensões-padrão de chapas finas a frio do CSN Espessuraspadrão

Larguras-padrão mm

mm

Comprimentospadrão mm

Largura Máxima mm

0,30

1000

0,38 0,45 0,60 0,75

Largura Mínima mm

1070 1000

2000

0,85

2500

0,90

e

1,06

3000

1,20

1000

1,50

1100

1,70

e

1,90

1200

1117

600 em todos os casos

1220

As chapas finas a frio têm duas bordas aparadas, antes da redução a frio, na saída da decapagem contínua . Elas são, pois, fornecidas com bordas naturais da laminação a frio. As chapas finas a frio podem ser aplainadas por estiramento. O processo consiste em dar uma deformação permanente com tracionamento longitudinal em que é ultraado o limite de escoamento do aço, com a finalidade de aprimorar o aplainamento do material. Esse acabamento não pode ser aplicado a bobinas. As chapas finas a frio, tanto em bobinas como em chapas, podem ser fornecidas oleadas. O oleamento é adequado para proteger o aço contra a oxidação durante o transporte e um razoável período de armazenagem (três meses). 27 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Segundo a ABNT-NBR-6658/1981, as chapas finas a frio podem apresentar três tipos de superfícies, designadas pelas letras A, B e C, com as seguintes características:

•

Superfícies tipo A: indicada para emprego em peças expostas onde o aspecto da superfície tem

importância decisiva, não podendo ocorrer defeitos que obriguem a trabalho de recondicionamento para sua utilização. Por exemplo: lataria de veículos. •

Superfície tipo B: são permitidos defeitos de superfície esparsos que não impeçam o emprego do

material no uso previsto. Sua aplicação em peças expostas pode implicar trabalho de recondicionamento leve. Por exemplo: painéis, tubulações. •

Superfície tipo C: não indicada para peças expostas. São tolerados defeitos leves e moderados que,

para a utilização das chapas, podem acarretar um maior trabalho de recondicionamento. A superfície pode ser azulada e conter manchas escuras. Por exemplo: partes internas de estruturas de máquinas. Quanto ao acabamento, as chapas finas a frio poder ser fornecidas segundo os dados da tabela a seguir. Os valores da rugosidade indicados podem variar. O acabamento de superfície brilhante só se aplica à superfície A ou à superfície B. Dados de acabamento de chapas finas a fria Acabamento de superfície

Rugosidade µm

Indicações de uso Adequado para revestimento por eletrodeposição ou acabamento

Brilhante

0,6 máx.

Fosco

0,8 a 1,8

Adequado para fosfatização e pintura.

Áspero

1,5 a 2,5

Aplicável quando se deseja superfície rugosa.

em que se deseja brilho.



Corrosão dos metais Introdução: Nunca a questão da proteção dos metais contra a corrosão foi objeto de tantas pesquisas como atualmente. O problema de corrosão é muito complexo; primeiro estudaremos o mecanismo e, em seguida, a influência dos vários fatores referentes à corrosão. Definição de corrosão Se entende por corrosão, segundo a norma DIN 50900, a destruição de materiais como conseqüência de reações (processos) químicas ou eletroquímicas com os meios que os rodeiam. Aspectos da corrosão dos metais Os exemplos de várias amostras de metais corroídos classificam a corrosão em dois grupos: corrosão uniforme e localizada. Corrosão uniforme A corrosão forma uma película uniforme que recebe toda a superfície alterada. Nesse caso, ocorre uma perda da resistência mecânica proporcional à perda da espessura.

Corrosão localizada A corrosão localizada forma uma superfície rugosa no metal e surgem marcas que diminuem a resistência à deformação. Exemplo: lamela de ferro que esteve em contato com água do mar, ou lamela de alumínio que esteve em contato com mercúrio. O metal é recoberto de marcas, a superfície é rugosa. A perda do peso é pequena, porém a capacidade de deformação permanente é reduzida.



A lamela de alumínio é rapidamente corroída

depois do contato com o mercúrio.

A corrosão fica localizada irregularmente na superfície do metal. Tipos de corrosão Corrosão química Este tipo ocorre entre um metal em contato com um meio corroente (sal, ácido, base, água, ar). Por exemplo, o cobre em contato com a água e o ar forma uma camada de azinhavre, que é carbonato de cobre, resultando na corrosão do metal. Nos metais ferrosos, quando em contato com meios corroentes, forma-se a ferrugem, que os destrói lentamente. Quanto maior for o teor de carbono no aço ou no ferro fundido, tanto maior (ou mais forte) será a corrosão.

Voltagem (V) - 2,92 - 2,71 - 2,37 - 1,67 - 0,76 - 0,44 - 0,25 - 0,14 - 0,13 0,00 + 0,34 + 0,80 + 0,85 + 1,20 + 1,50

Metais nobres

Material Potássio Sódio Magnésio Alumínio Zinco Ferro Níquel Estanho Chumbo Hidrogênio Cobre Prata Mercúrio Platina Ouro

Metais não nobres

Corrosão eletroquímica Os metais foram classificados por ordem de potencial eletroquímico crescente, como mostra o quadro abaixo.



O hidrogênio é tomado como referência possuindo um potencial zero. Essa classificação é muito interessante porque podemos determinar precisamente qual o material que será mais atacado e corroído. Exemplo: elemento galvânico. Numa solução de ácido sulfúrico e sais de baixa concentração, estão imersas placas de cobre e zinco. Ligamos esses metais externamente por um condutor e observamos que existe um fluxo de corrente. Esse conjunto formou um elemento galvânico gerador de corrente elétrica.

Os íons do zinco (Zn++) dissolvem-se no eletrolito, e, para cada íon dissolvido, ficam no pólo negativo ( - ) (catodo) 2 elétrons. Esses elétrons se deslocam através do condutor externo ao pólo positivo ( + ) (anodo), onde formam, juntamente com os íons do hidrogênio (H++) do ácido sulfúrico, o hidrogênio (H2), que vai para o ar da atmosfera. Dessa forma, o zinco será destruído. Em geral podemos concluir que, ao formar-se um elemento galvânico, o metal a ser destruído sempre será o menos nobre, que por sua vez sempre será o pólo negativo (-). Exemplo de corrosão eletroquímica Quando aplicarmos uniões metálicas na construção mecânica, devemos conhecer o mecanismo da corrosão entre diferentes metais. Na figura abaixo vemos uma união de alumínio com um rebite de cobre. O cobre é mais nobre, ou seja, possui um potencial eletroquímico maior e, portanto, o alumínio, que é menos nobre, será atacado e corroído. Corrosão por formação de par eletroquímico

As duas figuras a seguir nos apresentam problemas de corrosão quando utilizamos materiais em revestimento superficiais no ferro. No primeiro caso, o ferro é menos nobre que o estanho e, dessa forma, a corrosão partirá do ferro atacando também o estanho.



Ferro estanhado

No interior do líquido a corrente vai do ferro para o estanho. O ferro é cátodo, e o estanho é ânodo

Ferro galvanizado

No interior do líquido, a corrente vai do zinco para o ferro, este é ânodo e não é atacado, mas o zinco é cátodo e é atacado. No segundo exemplo, o zinco é menos nobre e é atacado em primeiro lugar, protegendo o ferro da corrosão, ou seja, o zinco pode ser aplicado como protetor, enquanto que o estanho é inconveniente. Corrosão intercristalina (nos grãos) Nesse tipo de corrosão ocorre uma verdadeira rede de fissuras no metal, enquanto a superfície não apresenta nenhuma alteração visível. A perda de peso do material é insignificante, entretanto pode romper-se sob um esforço muito pequeno. Sua resistência elétrica é aumentada e pode servir para localizarmos a existência desse tipo de corrosão, pouco visível ao microscópio. No exemplo, o ferro puro é menos nobre que o Fe3C. Os íons, ao se dissolverem, geram uma decomposição do ferro, provocando um enfraquecimento do material pela destruição da rede.



Fatores que influem na corrosão Os fatores que influem na corrosão dependem do metal, da peça usinada e do meio corroente. A corrosão do metal é maior quando este é heterogêneo Os materiais de composição química heterogênea e com presença de impurezas se constituem em centros de ataque da corrosão. O ataque da corrosão é mais rápido. Quanto mais fina a granulação menor é o ataque.

Corrosão eletroquímica do ferro por influência das impurezas

Superfície da peça usinada O grau de acabamento, os furos e as riscas servem de início para a corrosão. A orientação da superfície no meio corroente também tem uma certa influência. Meio corroente É o meio em que se encontra o metal (ácido, salino ou básico), sua composição química, concentração, pureza, temperatura, pressão, viscosidade e estado de agitação. Corrosão do zinco em função do meio corroente



Trabalho mecânico Os trabalhos mecânicos de dobramento, estampagem e forjamento a frio podem favorecer a corrosão, pois alteram a forma geométrica e podem lhes atribuir impurezas ou inclusões, o que modifica a resistência do material à corrosão. Proteção dos metais por revestimentos metálicos e não - metálicos O recobrimento de um metal por uma camada protetora não tem somente por finalidade protegê-lo contra a corrosão. Pode também aumentar, em certos casos, a resistência ao desgaste (cromagem grossa), corrigir um defeito de usinagem ou embelezar uma peça. Basicamente existem dois tipos de revestimento: •

Revestimentos metálicos

•

Revestimentos não – metálicos

Revestimentos metálicos (tratamento preliminar) A superfície a ser tratada sempre deve ser submetida a um polimento, a um desengorduramento e a uma decapagem. Polimento Operação na qual se obtêm superfícies lisas e brilhantes através da ação de discos de feltros impregnados com uma massa abrasiva de granulação muito fina. Os discos são aplicados com uma velocidade periférica em torno de 30 a 35m/s. As operações de polimento referem-se à desoxidação das peças metálicas de funilaria e são executadas quando a peça apresenta traços ou depósitos superficiais de óxidos (ferrugem). O polimento pode ser eletroquímico, também chamado de polimento anódico que se utiliza do princípio de metalização galvânica ou seja as peças são introduzidas em um eletrolito (ácido fosfórico, ácido sulfúrico ou ácido crômico) com agem de corrente contínua. Este tipo é muito usado no polimento de instrumental cirúrgico. Desengorduramento As operações de desengorduramento precedem à fase final de proteção. São feitas nas peças antes do acabamento com o objetivo de remover eventuais resíduos de óleo, gorduras e outras substâncias provenientes das operações anteriores e que, na peça, poderiam anular os efeitos da proteção. Os processos de desengorduramento podem ser químicos ou eletrolíticos. O desengorduramento mediante ação eletrolítica é usado freqüentemente quando se trata de desengordurar miudezas metálicas ou pequenas peças de série. 34 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Decapagem A decapagem mecânica é feita com jato de areia ou com granalha de ferro fundido. Na decapagem química os aços são decapados com soluções sulfúricas ou clorídicas (10%), que eliminam os óxidos superficiais, mas também podem atacar o ferro subjacente. Metalização das peças: Eletrólise (galvanização) São depositados por esse processo o cobre, o níquel, o cromo, o zinco, o cádmio, a prata e o ouro. Freqüentemente, o depósito de proteção é feito sobre um depósito primário que favorece a aderência e a opacidade. É assim que o níquel é depositado sobre uma camada de cobre, o cromo sobre uma camada de níquel, etc. A peça a metalizar constitui o catodo (o pólo - ), o anodo, pelo metal a depositar (pólo +). Cobreação eletrolítica

O banho é uma solução de um sal desse metal adicionado de substâncias destinadas a facilitar a operação e aumentar a aderência do depósito. A espessura da camada depositada é da ordem de 0,01mm. Processos químicos Solventes líquidos Vapores de solventes

Soluções alcalinas

benzina (benzeno) cloro benzano trielina soda cáustica carbonato de sódio 35 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Processo eletrolítico Solução do Fosfato Lissódico em água.

Os metais mais usados em metalização: Metais

Efeito e aplicação Para a proteção do aço contra o ar e a água.

Zinco e cádmio

O material depositado é venenoso e não pode ser aplicado em produtos ou materiais para trabalhos ou acondicionamento de alimentos.

Chumbo

Proteção contra ácidos sulfúricos. Não é venoso; aplicação em produtos para

Estanho

acondicionamento de alimentos. Como proteção de chapas de aço chama-se chapa branca.

Cobre Níquel, cromo e cobalto Alumínio

É usado para primeira camada na metalização. Como protetores contra corrosão e desgaste. Podem ser facilmente polidos. Serve para a proteção de aço e de ligas não - ferrosas.

Imersão num banho de metal em fusão A peça a proteger é mergulhada no metal derretido: zinco (galvanização), estanho (estanhagem), chumbo. Na saída, é enxugada para diminuir e igualar a espessura do metal depositado. Esse processo é utilizado somente com metais muito fusíveis. Instalação para cromagem grossa

Metalização com pistola 36 Escola Senai “Mariano Ferraz”


No processo, o metal protetor é derretido por meio de um maçarico oxiacetilênico. Um jato de ar comprimido pulveriza o metal derretido.

As gotículas fundidas na saída da pistola são lançadas sobre a peça a proteger com uma velocidade tal (da ordem de 100m / s) que, na chegada, chocam-se e se soldam, formando um depósito muito aderente, de 0,03mm de espessura média. A superfície da peça deve sofrer um tratamento anterior de usinagem: jateamento e estar livre de óleos, gorduras ou graxas. O zinco e o alumínio são cada vez mais empregados para proteger, por esse processo, os metais contra a corrosão. Ensaios em vários meios corroentes permitiram determinar a duração de vida média dos revestimentos de espessura comum. Exemplo: Revestimento de alumínio em atmosfera marinha Espessura Duração média de vida

0,15 a 0,20mm

0,20 a 0,25mm

0,25 a 0,30mm

5 a 10 anos

10 a 20 anos

20 a 40 anos



Proteção dos metais por revestimentos não - metálicos O objetivo desse tipo de proteção é evitar que os meios agressivos (corroentes) ataquem as superfícies das peças. Revestimentos orgânicos São os óleos e graxas normalmente empregados na proteção de peças de aço cujas supefícies são acabadas e brilhantes, tais como instrumentos de medição, roscas, etc. Os óleos e as graxas não devem conter ácidos, para não atacarem as superfícies metálicas. Pinturas e vernizes Pintura é uma operação pela qual se aplica, a uma peça qualquer, um revestimento capaz de conferir-lhe determinadas propriedades estéticas e de proteger sua superfície contra a ação química da oxidação e corrosão. A pintura deve ser flexível e aderente (de forma que acompanhe as possíveis deformações da peça), impermeável e resistente a choques, resistente aos agentes atmosféricos e corroentes e penetrar o máximo possível nas depressões ou reentrâncias do material. Freqüentemente é necessário um revestimento intermediário entre o material e a pintura. Esse revestimento é vulgarmente conhecido como zarcão, que é produzido à base de óxido de chumbo e normalmente diluído em óleo de linhaça. Uma pintura é composta essencialmente de dois elementos: •

A parte não volátil, que após a secagem forma a película da pintura.

Os componentes não voláteis, dividem-se em duas categorias: Os elementos filmogêneos que formam, durante a secagem, uma rede que dá coesão, aderência e resistência. Os elementos colorantes (pigmentos) que dão à pintura opacidade, e volume.

•

Os solventes que desaparecem por evaporação durante a secagem. Seu objetivo é fornecer à pintura

um grau de fluidez que permita sua aplicação em finas camadas.

Esmaltagem Os esmaltes são vidros (borossilicatos de Ca, K ou Pb) tornados opacos pelo óxido estânico ou a cinza de ossos. São aplicados sobre o metal decapado. Depois da secagem, a fusão se faz entre 800 a 1000ºC.



Devem ter um coeficiente de dilatação igual ao do metal recoberto e convêm somente para as peças rígidas ou maciças que não devem sofrer deformações (bacias para a indústria química, para a tinturaria, utensílios de cozinha, etc.). Modificação química da superfície do metal Fosfatização A peça de aço desengordurada é mergulhada numa solução de fosfato ácido de manganês ou de zinco a 100ºC. O aço é atacado. Forma-se um depósito de fosfatos de ferro de ± 0,01mm (parquerização, bonderização), completado por uma aplicação de pintura ou de verniz de leve aderência. Oxidação anódica do alumínio (Anodização) As peças de alumínio a oxidar são colocadas no anodo (+) de uma bacia para eletrólise; o catodo é uma placa de chumbo; o banho é de ácido sulfúrico. O oxigênio nascente formado no anodo dá uma camada protetora de óxido de alumínio (Al2O3) de 0,04mm. A camada de óxido de alumínio é muito dura e resistente às influências químicas. A camada de óxido formada não é condutora de eletricidade. A profundidade da camada anodizada é função da corrente e tempo de permanência da peça no banho. A superfície da peça anodizada tem como característica ser um pouco porosa. Em função dessa porosidade, podem-se colorir as superfícies com um emprego posterior de corantes ou pigmentos. O processo de anodização só pode ser aplicado em peças de alumínio ou de ligas desse metal. Exemplo de proteção por não metálico Oxidação anódica do alumínio



Dobrar Introdução: Nos processos de transformação, precisamos conhecer as possibilidades de deformação, onde devemos considerar as seguintes características dos materiais: R - resistência em N/mm2. 2 E - limite elástico em N/mm . A - alongamento em %. Nos processos que vamos estudar a seguir, os esforços aplicados no material ultraam a zona elástica AE, concentram-se na região plásticas ER e o resultado desse esforço provoca uma deformação permanente, a plástica.



Deformação permanente a quente A deformação a quente é uma deformação provocada a uma temperatura que permite a restauração imediata do metal. O esforço necessário para obter uma deformação a quente é pequeno pois a resistência à deformação diminuiu em função da temperatura de aquecimento enquanto a ductibilidade aumenta.

Deformação permanente a frio Quando um metal é submetido a uma deformação permanente a frio, resulta um encruamento com modificação de E, R e A%. Deve-se notar que o encruamento é, as vezes, desejado para melhorar a resistência à ruptura, o limite de elasticidade ou a dureza de um metal. As peças encruadas pela deformação, quando desejável, podem sofrer um recozimento que poderá conferir-lhes a estrutura anterior, por meio de uma recristalização dos cristais deformados.



2

R - Resistência (N/mm ) E - Limite elástico (N/mm2) A - Alongamento % Aumentando a taxa de encruamento, aumenta também a resistência R e o limite elástico E, mas diminui o alongamento. Zona de transformação. O diagrama de tensão-deformação informa sobre as características de deformação dos metais. Cada transformação plásticas ocorre sempre na zona entre o limite de escoamento (B) e o limite de resistência (A). Metais com baixo limite de escoamento e alta ductibilidade podem ser transformados facilmente.



A seguir, como exemplo, citamos alguns metais e suas condições deformação a frio e a quente, bem como, faixa de temperaturas de aquecimento indicadas. Metais Aços

Deformação a frio Possível, caso pequena (especialmente com os aços perlíticos)

Ferro fundido • Cinzentos ou Não é possível brancos Deformação possível • Com núcleo preto • Com núcleo branco Pouco deformável

Deformação a quente 900 a 1100ºC

De acordo com a composição

....................

não é possível

.................... ....................

não é possível não é possível

750 a 900ºC

Bastante fácil

Cobre

Difícil devido ao encruamento (recozer a 500ºC)

Bronzes comuns

Possível, caso o teor de Cu 500 a 600ºC 90% (recozer a 475ºC)

Latões comuns

Possível, caso o teor de Cu 60% (recozer a 525ºC)

Alumínio

Fácil, entretanto sensível ao encruamento - recozer

400 a 450ºC

350 a 440ºC

Possível, caso o teor ou Cu seja entre 80 a 90%

Deforma-se razoavelmente nesta zona

Ligas leves: •

Duralumínio

impossível

•

Magnésio

Impossível, muito resistente 260 a 400ºC

Por pressão de preferência a choques São necessárias prensas com muita potência

Transformar É um processo de formação de uma peça por meio de deformações na região de zona plástica do metal considerado. Nos processos de transformação, tanto a massa como a coesão do material não se modificam desde que obedecidos os limites do material. As peças concebidas pelo processo de transformação apresentam as seguintes vantagens:

•

Melhoria de resistência do material;

•

Os grãos não são destruídos;

•

A precisão chega a ser excelente;

•

Custos baixo com material.

•

Custos baixo de fabricação. 43 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Dobramento Dobradores simples São constituídos de punção e matriz e geralmente guiados pelo cabeçote da prensa. Punção É uma peça maciça, cuja parte inferior tem um perfil que corresponde à superfície interna da peça. Pode ser fixada diretamente na espiga.

Classificação dos processos Com dobramento

•

Dobrar;

•

Curvar;

•

Enrolar.

Com tensões

•

Repuxar;

•

Trefilar;

•

Estirar.

Com pressão

•

Laminar;

•

Trefilar;

•

Extrudar;

•

Forjar;

•

Embutir.

Matriz É um bloco de aço que tem a parte superior da mesma forma que a parte externa da peça. Pode ser fixada diretamente sobre a mesma da prensa.



Guia da peça São elementos que se adaptam ao estampo para dar uma posição conveniente à peças.

Com um estampo simples de dobrar podemos conseguir vários perfis mudando somente a posição da peça para obter a forma que se deseja.

Quando se projeta um dobrador, devem-se considerar vário aspectos que determinam a qualidade da peça:

•

Conhecer o raio mínimo para evitar o enfraquecimento da peça;

•

Conhecer os fenômenos da deformação elástica do material;

•

Calcular o seu desenvolvimento;

•

Estudar a maneira mais simples de construção;

•

Calcular a força de dobramento.

Fenômenos da dobra Quando se submetem as peças à ação da dobra, ocorrem dois fenômenos físicos que devemos considerar:

•

A peça comprime-se na parte interna da dobra e estende-se na parte externa;

•

Existe uma região onde se localiza a fibra neutra. Quando a dobra se realiza de forma correta, a

espessura do material permanece uniforme.



Em outros tipos dobras, pode produzir-se uma modificação na secção da peça.

Pela recuperação elástica, a peça que foi dobrada tende a recuperar sua forma inicia, por isso é preciso dar um ângulo menor do que o desejado para que depois da recuperação elástica a peça fique com a forma prevista.

Quando se experimenta dobrar violentamente uma chapa com um raio muito pequeno, ela poderá vir a trincar, romper ou ficar debilitada; portanto, neste tipo de dobra, deve ser observado um raio mínimo o qual depende do material em que se trabalha.



Cálculo do desenvolvimento da linha neutra Para obtermos uma peça dobrada com o perfil desejado, devemos cortá-la na dimensão correta. Para isso, é necessário conhecer as dimensões da peça desenvolvida após a dobra., Quando dobramos os materiais, todas as fibras sofrem solicitações de compressão e tração, o que acarreta alongamento ou encurtamento da peça.

Na figura, temos uma chapa dobrada com:

•

Raio interno

= ri

•

Raio externo = re

•

Raio neutro

= rn

•

Espessura

=e

Na superfície interna as fibras do material se contraem enquanto que as fibras externas do material se distendem. No material (chapa), há um plano no qual não ocorrem deformações das fibras que denominamos linha neutra, identificada pelo raio neutro. A linha neutra, como pode parecer, não está sempre localizada no meio da espessura do material, esta linha desloca-se conforme o raio de dobra, ela só deverá ser considerada no meio da espessura do material quando o raio interno (ri) for maior que 3,8 vezes a espessura do material, conforme os dados da figura.



ri/e

>0,6

>1

>1,5

>2,4

>3,8

K

0,6

0,7

0,8

0,,9

1

Para se calcular o raio neutro, deve-se empregar a seguinte fórmula: rn = ri +

e .K 2

K é coeficiente de multiplicação que depende da relação entre o raio interno e a espessura do material (ri/e). Exemplo do uso dos dados da figura

20 = 1,57 12,7

•

Calcula-se a relação ri/e =

• •

Na figura, encontra-se para ri/e < 1,5 ⇒ K = 0,8

Aplica-se a fórmula: rn = ri + e/2. K rn = 20 +

12,7 . 0,8 2

rn = 20 + 5,075 rn = 25,075 25,075 é o rn que deverá ser usado no cálculo do desenvolvimento. Exemplo de cálculo do desenvolvimento da linha neutra. Coef =

20mm 15mm

Coef = 1,4



Pela figura, o coeficiente 1,4 indica 0,80mm.

RN = r +

e . 0,80 2

RN = 20mm + 7,5 . 0,80

∴ RN = 26mm D = 2 . 26mm

L = 80mm + 90mm +

D = 52mm

3,14. 52 . 135º 360º

L = 170mm + 61,3mm L = 231,3mm Cálculo do raio mínimo Para calcular o raio mínimo, praticamente podem ser tomados os seguintes valores:

•

Materiais macios ou recozidos - 1 a 2 vezes a sua espessura;

•

Materiais duros - 3 a 4 vezes a sua espessura;

•

Materiais leves - 0,4 a 0,8 vezes a sua espessura.

Ao dobrar, o operador tem que se preocupar também com a direção na qual a chapa foi laminada. A dobra deve sempre que possível ser efetuada transversalmente à direção da laminação.



Para chapas duras (bronze, latão duro, zinco....) e quando se pedem raios pequenos, esta determinação é indispensável. Fórmulas para o desenvolvimento de peças dobradas (opcional) Para cálculo precisos do desenvolvimento em função da linha neutra, use a tabela abaixo.

a+b+

e 2

a+b+

e 2

a+b+

e 2

a + 2b +

e 2

a + 2b + 2c + e

a + 2d + b + c +

π + 1,5e

a+b+c+d+e

a + b + c + 2d + f + g + 2e

Força da dobra É a força necessária para se executar a ação de dobrar. É calculada a fim de determinar a prensa adequada para se realizar o trabalho. 50 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Determina-se o esforço de dobra em V pela seguinte fórmula: FD =

C . R . L . E2 h 2

A tabela a seguir apresenta a resistência de ruptura à tração em N/mm de vários materiais. O conhecimento de R é indispensável quando calculamos a força de dobra. 2

Material Chumbo Estanho Alumínio Alumínio duro Zinco Cobre Latão Bronze laminado Chapa de aço para embutidos Aço com 0,1%C Aço com 0,2%C Aço com 0,3%C Aço com 0,4%C Aço com 0,6%C Aço com 0,8%C Aço com 1%C Aço de silício Aço inoxidável

R = resistência de ruptura à tração N/mm Macio Duro 250 40 40 50 80 120 170 220 260 480 150 280 220 280 300 400 280 350 400 600 400 500 500 750 320

-

650

320 400 450 560 720 900 1000 550 -

380

700

500

-

750

400 500 600 720 900 1100 1800 650 -

Nomenclatura FD = força de dobra em N C = coeficiente em função de h R = resistência à tração do material em N/mm2 L = largura a dobrar E = espessura do material h = abertura da matriz Observação O coeficiente C é determinado de acordo com a relação da espessura E do material e pela distância h.

C=

E h



Exemplo: Calcular a força necessária para dobrar uma chapa com as seguintes dimensões: R = 450N/mm

2

L = 250N/mm E = 15mm C = 0,4 Solução:

FD =

C=

C . R . L . E2 h E E 15 →h= → h= h C 0,4

h = 37,5mm

0,4 . 450N/mm 2 . 250mm . (15mm) 2 37,5mm 0,4 . 450N . 250 . 225 FD = 37,5 10 . 125kN FD = 37,5 FD =

FD = 270kN Exercício Uma chapa de aço ABNT - 1020 deve ser dobrada conforme o desenho abaixo.



a. Calcule o raio mínimo e defina se a peça pode ser confeccionada com o raio R = 10mm. b. Calcule o comprimento L inicial da chapa. c.

Calcule a medida h.

Dobramento de perfis Os perfis (L, T, U), devido a sua forma só podem ser dobrados com certa dificuldade por causa das forças de concentração e dilatação das abas. Tal operação torna-se simplificado com a aplicação de recortes.

O perfil do corte está sendo definido pelo ângulo do dobramento e a espessura da aba. Como no lado interno da aba existe contração do material, deve ser mantido um certo espaço a formado pelo ângulo do recorte. 53 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Quanto maior for a espessura da aba e menor o ângulo da dobra tanto maior será o espaço a do corte.

O vértice do ângulo se encontra com a linha neutra da aba. O espaço a pode ser calculado através da fórmula: a = s .

α 2

Exemplo: a = 10mm tg 45º a = 10mm . 1 a = 10mm Exemplo: a = 10mm tg 15º a = 10mm . 0,26 a = 2,6mm Para evitar uma contração do material, a alma pode ser furada anteriormente. Calcula-se o diâmetro da broca pela seguinte fórmula: d =

α .S 100

Exemplo:

d=

90 º . 10 100

d = 9mm



Exercícios 1. Determinar o espaço a no recorte para a dobra do perfilado abaixo.

2. Determinar o diâmetro da broca d e o ângulo do recorte da peça abaixo.



Dobradeiras manuais São máquinas de construção simples que se prestam a execução dos mais variados trabalhos, geralmente em chapas de espessura até 3mm e reduzidas dimensões. Por serem bastante úteis a maioria das oficinas possuem este tipo de máquina.

Por meio da dobradeira manual consegue-se dobrar e curvar peças de vários formatos e dimensões utilizando-se calço (de 0 a 2500mm).



Na figura abaixo temos vários formatos de dobras e curvas, essas operações são muito utilizadas nos trabalhos com chapas finas.

Prensas A seleção da prensa está vinculada à força necessária para realizar a operação. A seleção correta da máquina, em função do processo de produção, torna a prensa uma das máquinas mais produtivas e rendosas à empresa. As figuras a seguir apresentam os principais tipos de prensas com seus diversos sistemas de acionamento e faixa de trabalho. Prensa de fricção



Prensa excêntrica

Prensa hidráulica

Prensa de manivela



Prensa de alavanca articulada

Através da troca de ferramentas, a prensa executa vários tipos de dobras e também curvamentos.

Quando não for possível executar os trabalhos com a simples troca de ferramentas, é comum o uso de recursos que atendem às necessidades da indústria, como por exemplo um calço de chapa grossa para dobra de uma chapa fina ou, ainda, o uso de uma matriz que possui a parte central de material que possui a parte central de material macio, como por exemplo, borracha ou plástico.



Para dobrar chapas externas com precisão faz-se uso do inclinômetro.

Tal instrumento permite a verificação do ângulo de dobra sem remover a chapa da máquina.



Traçagem Introdução: A traçagem é uma operação de primordial importância, pois ela antecede a maioria das operações executadas na área de caldeiraria e estruturas metálicas. Sua aplicação vai desde uma simples dobra ou um simples corte no material até a construção de um conjunto.

Neste módulo, estudaremos os instrumentos mais usuais e meios necessários para a operação de traçagem. Observação É importante adequar a posição da peça a ser traçada em função do sentido das fibras do material. Se o raio da curvatura for pequeno, é necessário que a dobra seja na direção transversal às linhas de laminação, caso contrário as fibras do material poderão romper-se ou a resistência da peça sofrerá redução. 61 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Instrumentos de traçagem Riscador É uma barra de metal, geralmente redonda, de diâmetro entre 5 e 10mm, comprimento entre 150 a 220mm e possui ponta de metal duro. Na traçagem de peças de alumínio, aço inox ou metais similares quando se requer um bom acabamento superficial, é comum o uso de lápis. Precaução: colocar borracha ou cortiça nas pontas do riscador quando não for utilizá-lo e manter em uma delas, mesmo quando em uso, pois isso evita acidentes e protege a ponta contra possíveis danos.

os para traçagem 1. Posicionar o riscador em relação ao plano perpendicular da régua de traçagem.

2. Inclinar o riscador (1) em relação ao plano perpendicular à chapa (2), segundo a direção da traçagem.



3. Exercer sobre o riscador uma moderada pressão no sentido da flecha. 4. Deslocar o riscador no sentido da flecha ao longo da borda da régua (3). Réguas de traçar São construídas de aço ou ferro fundido. As de face retificada são geralmente de ferro fundido e usadas para o controle de peças. O comprimento das réguas podem chegar até 6 metros, sendo que as mais comuns são as de 300mm a 2 metros de comprimento.

Esquadros São usados na traçagem de linhas retas e de ângulos; são de diversos tamanhos e podem ser de diversos tipos.



Meia–esquadria É usada para determinar centro de peças cilíndricas e para traçagem de recortes de perfilados, principalmente nas estruturas metálicas.

Goniômetro O goniômetro é construído de aço inoxidável ou de latão e tem sua aplicação em peças chanfradas, dobradas e no traçado de ângulos em peças pequenas e médias. Sua real função é a de medir ângulos, porém utiliza-se, juntamente com a régua, para traçagem de algumas peças.

Como de pontas É construídos de aço temperado e serve para traçar arcos de circunferências, além de transferir distâncias entre dois pontos. O comprimento das haste varia de 100 a 300mm.



Cintel É utilizado para traçar raios com comprimentos superiores aos que se podem traçar com comos de pontas. É formado por duas pontas deslizantes que correm por uma longa régua metálica ou de madeira. As pontas do cintel exercem função idêntica à dos riscadores de traçagem.

O cintel é o instrumento com o qual traçamos grandes raios, podendo as extremidades estarem em planos de referência diferentes, permitindo assim que façamos traçados em peças grandes partindo de um mesmo ponto.

Graminho Graminho (traçagem horizontal) serve para traçar linhas paralelas a um dos lados da chapa, é um instrumento constituído por uma chapa de aço atravessada por uma régua milimetrada e deslizante (R), em cuja extremidade está fixado um riscador. Regula-se a régua para a dimensão exigida (D); bloqueia-se a régua na chapa pelo parafuso (P) e traça-se a linha ao longo da borda da chapa. 65 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Graminho (traçagem vertical) constituído de base, haste e escala milimetrada (varia a de 200 a 2000mm) que permite a traçagem de retas paralelas. Regula-se a medida a ser traçada por meio do parafuso de chamada.

Há vários tipos de graminho, na figura temos um graminho muito utilizado nos trabalhos de estruturas metálicas.



Bloco em V e grampo São elementos que facilitam a traçagem de peças cilíndricas. Os blocos ou prismas em V são geralmente de ferro fundido e retificado que possibilitam um bom posicionamento de peças cilíndricas. É também muito comum a utilização de mais de um prisma para um melhor posicionamento.

Os blocos são construídos de diversos tamanhos. Observação Dependendo das necessidades do traçado, o plano de referência pode ser horizontal, vertical ou inclinado.

Traçagem com auxílio de um projetor Essa projeção no material facilita bastante a operação de traçagem do desenho desenvolvido. A altura do diapositivo em relação a peça chega até 20 metros, o local é preparado com claridade tal que os raios emitidos pelo projetor se tornem bem visíveis. Este processo é usado particularmente na traçagem naval.



Traçagem com auxílio de nível ótico Nível ótico é um instrumento utilizado para traçagem e controle de peças de grande porte, como preaquecedores de turbinas, carcaças de geradores, comportas, etc.

Traçagem com auxílio de mangueira d’água O transporte de pontos para traçagem e montagem de peças é muito empregado na área de caldeiraria. Tal operação é executada através de mangueira com água (princípio dos vasos comunicantes), e tem a finalidade de nivelamentos quando se trabalha no mesmo quadrante da peça e de transporte de pontos ou nivelamento em quadrantes diferentes.



Confirmação ou marcação do traçado Durante a traçagem é importante a puncionagem, assim como é importante também a intensidade da pancada na cabeça do punção que depende da resistência mecânica oferecida pelo material utilizado. As peças a serem cortadas recebem a traçagem, e o puncionamento confirma o local do corte.

O contra–punção é utilizado para transportar a marcação de furos de um lado da peça para outro.



Observação: Logo após efetuada a traçagem o operador faz a marcação na peça citando o número do desenho, número da peça, número de ordem de fabricação e ainda alguma outra informação, como por exemplo os símbolos.

Substâncias utilizadas para recobrir superfícies a serem traçadas Em superfícies acabadas (lisas ou polidas), metais claros e mesmo de aço ou ferro fundido é necessário recobrir a superfície a ser traçada para que o traçado seja mais nítido.

Substância

Superfícies

Traçado

Verniz

Lisas ou polidas

Preciso

Tinta negra especial

De mais claro

Qualquer

Sulfato de cobre (CuSo4)

Lisas: de aço ou ferro fundido

Preciso

Cuidados na traçagem em série Na indústria, leva-se muito em consideração o fator custo, portanto, na traçagem em série é importante empregar a técnica de aproveitamento de material, que é comum no caso de segmentos de anéis e também em uma série de outras peças, como por exemplo, olhais de suspensão.



É também comum o uso de gabaritos, esses são feitos de metal, madeira compensada ou papelão, segundo as formas e os contornos que se reproduzirão sobre o material por meio do riscador.

Os moldes ou sagmas são feitos do mesmo material dos gabaritos e podem ter as formas mais diversas como contornos, entalhes, cortes e furos de referência. Os moldes são fixados por meio de morsas e garras de bloqueio.



Tubos Tubos são canais ou condutos por onde uma substância líquida ou gasosa a. Existem dois tipos de tubos: sem costura e com costura ou soldados. Tubos sem costura Os tubos sem costura são utilizados para conduzir líquidos e gases sob pressões superiores a 0,98MPa ou na construção de peças que serão submetidas a grandes esforços e pressões. O diâmetro desses tubos pode chegar a 280mm aproximadamente. Os principais processos de fabricação de tubos sem costura são: laminação e extrusão. Alguns tubos são fabricados por laminação seguida de estiramento, a quente ou a frio.

Processos de fabricação: Laminação A laminação é um processo de conformação mecânica em que o metal é forçado a ar entre dois cilindros que giram, um em sentido oposto ao outro, com a mesma velocidade e a uma distância, um do outro, menor que a espessura do material a ser laminado. A laminação do tubo parte de um produto maçiço, um tarugo ou lingote, aquecido. Esse lingote é colocado no laminador chamado oblíquo, que apresenta uma ferramenta de corte para produzir um furo no lingote com auxílio de calor; em seguida, a peça é levada a outro laminador, chamado de acabamento que, após sucessivas adas, deixa as paredes do tubo com a espessura desejada.

Lingote maciço

Peça desbastada

Secção do tubo laminado

Vejamos agora o funcionamento de cada laminador. Laminador oblíquo. Assim chamado porque os cilindros são inclinados em relação ao eixo da peça a ser laminada, formando um ângulo de aproximadamente 5º.



O tarugo ou lingote sai do forno onde é aquecido e entra no laminador oblíquo, que apresenta um mandril para perfuração preso a uma barra. Este mandril de perfuração é aquecido e devido a intensos esforços penetra no material abrindo um furo. Os dois cilindros do laminador giram no mesmo sentido e o lingote se movimenta em sentido inverso. Devido à posição oblíqua desses cilindros, a pressão exercida por eles faz o lingote avançar e ser perfurado. O produto é um tubo de parede grossa que precisa ser enviado ao laminador de acabamento. Este processo de laminação é chamado Mannesmann. Laminador de acabamento Existem dois tipos de laminador de acabamento: o de o de peregrino e o laminador Stiefel. O laminador de o de peregrino funciona com um jogo de cilindros que fazem a peça desbastada avançar e retroceder; em seguida, a peça sofre um giro de 90º e é empurrada para diante por um cilindro pneumático. Os dois cilindros arrastam a peça novamente e o ciclo se repete até que a peça esteja totalmente estirada.



Uma vez conformado, o tubo a por um laminador calibrador composto de 5, 6 ou 7 conjuntos de dois cilindros de onde sai com suas dimensões definitivas. Em seguida, o tubo é desempenado e cortado na dimensão desejada. O laminador Stiefel é composto de três laminadores: um laminador automático, que apresenta dois cilindros de trabalho e um conjunto de cilindros encarregados do retrocesso do tubo laminado; um laminador alisador, composto de dois cilindros e um mandril largo de cabeça cônica, que deixa o tubo liso no lado interno e no lado externo; finalmente, um laminador calibrador que deixa o tubo com o diâmetro exterior exato. Todas essas operações são realizadas sem aquecimento intermediário. Extrusão Extrusão é a agem forçada de um material através de um orifício com o objetivo de obter uma forma alongada ou de filamento. A extrusão é realizada em uma prensa hidraúlica horizontal ou vertical. O metal é aquecido, colocado em um cilindro e forçado a ar através do orifício de uma matriz, sob grande pressão.

No processo de extrusão de tubos, um mandril é preso à ponta de êmbolo de modo a conformar o diâmetro interno do tubo; as dimensões da parede do tubo são determinadas pela folga existente entre o mandril e o orifício da matriz. A extrusão é geralmente feita a quente em razão do grande esforço necessário para a deformação; no entanto, também é possível fazer extrusão de materiais a frio. A extrusão a frio é feita segundo várias técnicas que são: dianteira, traseira, Hooker e "ironing".



A técnica da extrusão dianteira, usada preferencialmente para peças de pequenas dimensões, faz o metal se movimentar na mesma direção do punção, isto é, para frente.

Extrusão para frente Na extrusão traseira, o metal se movimenta na direção oposta à do punção, isto é, para trás.

Extrusão para trás A técnica chamada Hooker exige movimento para frente e é utilizada para fabricar objetos longos e ocos.

Extrusão para frente tipo Hooker O processo "ironing" usa pressão radial para dimensionar as peças dentro das tolerâncias exigidas.



Os aços - carbono com teor de carbono de até 0,20% aproximadamente são muito fáceis de extrudar a frio e são utilizados na fabricação de invólucro de velas de ignição, capas de mancal, pinos de pistões, porcas de rodas, etc. À medida que o teor de carbono aumenta, o trabalho torna-se mais difícil, sendo necessário um tratamento térmico. Além de peças de aço, é possível extrudar a frio materiais como ligas de alumínio, cobre, chumbo e magnésio. A extrusão a frio permite um resultado final bom, limpo e brilhante, sem necessidade de acabamento posterior. As propriedades físicas do material também melhoram pois um tubo de aço com baixo teor de carbono tem a mesma resistência à tração que um aço - liga fabricado por outro processo. Contudo, alguns princípios devem ser considerados quando se planeja a extrusão . Exemplos: •

O projeto das peças e matrizes deve ser executado de modo que o metal seja deformado apenas por

esforço de compressão, pois a tração poderia ocasionar fraturas; •

A deformação do material deve ser uniforme.

Estiramento O estiramento é um processo aplicado na produção de tubos com até 6,3mm de diâmetro, fios e arames. Consiste em esticar um tubo produzido por extrusão ou laminação com auxílio de um equipamento composto de banco de estiramento e matriz. 76 Escola Senai “Mariano Ferraz”


O tubo é inserido na matriz por uma das extremidades e preso nas mandíbulas do banco pela outra ponta. Em seguida, o banco é acionado por um mecanismo hidraúlico ou mecânico e o tubo é estirado até atingir a dimensão desejada.

Observe a figura a seguir.

Esquema de princípio de um banco de estiramento O estiramento de tubos é feito a frio, com auxílio de um mandril inserido dentro do tubo e pode seguir quatro métodos: •

Método com mandril estacionário

•

Método com mandril cônico estacionário

•

Método com barra em movimento 77 Escola Senai “Mariano Ferraz”


•

Método com punção empurrado

O estiramento dos tubos é utilizado quando se desejam dimensões menores, melhor acabamento superficial, melhores propriedades mecânicas, redução de paredes e inclusive obtenção de formas irregulares. Tubos com costura Os tubos com costura ou soldados são feitos a partir de chapas ou tiras de metal que são curvadas e depois soldadas. Existem dois processos de conformação e soldagem: a quente, com soldagem por aproximação, e a frio, com soldagem elétrica. Processos de fabricação: Conformação a quente com soldagem por aproximação A tira de aço a por um forno de túnel no qual é aquecida a uma temperatura de aproximadamente 1250ºC. Ao sair do forno, a tira vai para um laminador com dez conjuntos de cilindros alternadamente verticais e horizontais. Os cilindros do primeiro conjunto conformam o tubo; os do segundo conjunto apertam com força as bordas do tubo, que são soldadas por fusão. Um jato de oxigênio aumenta a temperatura até 1425ºC para facilitar a soldagem. Os outros conjuntos de cilindros reduzem o diâmetro do tubo e dão acabamento à solda.



Após a soldagem, o tubo é cortado, ainda quente, no tamanho desejado por uma serra móvel rotativa. Em seguida, um conjunto contínuo de acabamento assegura o controle visual, o desempenamento, a eliminação de rebarbas dos extremos e a comprovação de vedação.

Conformação a frio com soldagem elétrica Os tubos são conformados a frio em laminadores de vários cilindros e soldados eletricamente com resistência de baixa freqüência ou de alta freqüência.

Baixa freqüência

Alta freqüência

Após a soldagem, os tubos são desempenados, calibrados e cortados na medida desejada. Os tubos soldados eletricamente apresentam bom aspecto, são isentos de carepa e perfeitamente calibrados. Destinam-se geralmente à serralheria, móveis metálicos, indústria automobilística e de bicicletas. Os tubos com costura são usados geralmente para conduzir líquidos que não exigem pressões superiores a 0,98MPa ou para trabalhos sem muita precisão. Estes tubos apresentam diâmetro de até 300mm.

Tipos de materiais para tubos: Os tubos podem ser fabricados de vários materiais, de acordo com a finalidade a que se destinam. Assim, existem tubos de aço, de aço inoxidável, de cobre, de chumbo e de ligas leves, além dos de materiais plásticos. Nos trabalhos de caldeiraria são usados os tubos metálicos; portanto, são estes que nos interessam no momento.



Aço inoxidável

O aço inoxidável é basicamente uma liga de ferro, carbono e cromo com adição de outros elementos em proporções distintas. O aço inoxidável provém de ferro - gusa que, por sua vez, é o resultado da redução do óxido de ferro, minério natural, no alto - forno. A estrutura dos aços inoxidáveis, que só pode ser vista por meio de microscópio, é determinada pela sua composição química, isto é, pelos teores existentes de carbono, cromo, níquel, manganês, molibdênio e outros elementos, bem como pelos tratamentos térmicos e mecânicos realizados. O teor de carbono influencia as características dos aços inoxidáveis, permitindo que sejam temperados ou não; além disso, o carbono, junto com outros elementos na estrutura do aço inoxidável, determina sua classificação em ferrítico, austenítico e martensítico. Cada um destes tipos, por sua vez, ite vários outros tipos, de acordo com os elementos químicos de sua composição. Aços inoxidáveis ferríticos são ligas de ferro, cromo e carbono, com ou sem pequenas adições de outros elementos. O conteúdo de cromo varia entre 15 e 27%, enquanto que o carbono se encontra em proporções compreendidas entre 0,12 e 0,35%. Estes aços apresentam a característica comum de serem magnéticos e de conservarem sua estrutura ferrítica sem que esta seja afetada por tratamento térmico.

Em geral, os aços inoxidáveis ferríticos contêm um alto teor de cromo, o que melhora a resistência à corrosão em diversos meios mas, por outro lado, sacrifica, em parte, a resistência ao impacto. Este aços são utilizados na fabricação de moedas, estocagem de ácido nítrico, talhares, aplicações decorativas, parafusos, porcas, ferragens de portas e janelas, e etc. Aços inoxidáveis austeníticos são aqueles nos quais a proporção de cromo nunca é inferior a 17% e a do níquel não menor que 7%, com ou sem adição de outros elementos. A característica comum destes aços é que não magnéticos em estado acalmado, isto é, em estado livre da formação de bolhas durante o 80 Escola Senai “Mariano Ferraz”


processo de fundição. Outra característica desses aços é que não aceitam têmpera, que dizer, não podem ser endurecidos por tratamento térmico. Os aços inoxidáveis austeníticos são muito dúcteis e apresentam excelente soldabilidade. Veja a microestrutura de um aço inoxidável austenítico na figura seguinte.

Os aços inoxidáveis austeníticos têm, geralmente, maior resistência à corrosão que os ferríticos. Esta resistência está relacionada à presença do níquel que modifica a estrutura do material. Os aços inoxidáveis austenítícos são aplicados nas indústrias químicas, petroquímicas de álcool, aeronáuticas, navais, alimentícias, de refrigeração, de eletrodomésticos, produtos farmacêuticos, transportes, equipamentos médicos e odontológicos, além de serem utilizados também em revestimento de elevadores, fabricação de pias, talheres e baixelas. Aços inoxidáveis martensíticos são ligas de ferro, cromo e carbono com pequenas adições de outros elementos. Em seu estado acalmado, apresenta uma estrutura ferrítica que é transformada em martensítica por efeito de tratamento térmico adequado com o conseqüente endurecimento e melhoramento de suas propriedades de resistência mecânica. Os aços pertencentes a este grupo contêm cromo em porcentagem que variam entre 0,10 e 0,12%. Os demais elementos acrescentados não excedem a faixa de 2 a 3%. A característica destes aços é que podem ser tratados termicamente como os aços - carbono comuns; são magnéticos e sua resistência à corrosão não é tão elevada, mas sua aplicação é recomendada para situações em que o ataque corrosivo é moderado e, ao mesmo tempo, seja necessário haver resistência mecânica, dureza e resistência a abrasão e erosão. Se a um dos aços inoxidáveis martensíticos for acrescentada uma porcentagem de tungstênio entre 2,5 e 3,5%, haverá maior resistência a altas temperaturas e a deformação. Este tipo é empregado na confecção de tubos para trocadores de calor.



Os aços inoxidáveis martensíticos são utilizados na fabricação de baterias de cozinha, guarnições, instrumentos médicos, gabaritos, rebites, peças de bombas, hélices de navios, rodas e caçambas para turbinas, facas, agulhas de injetor de turbinas hidráulicas, paquímetros, etc.

Influência dos elementos de liga Vejamos os principais elementos que são acrescentados aos aços inoxidáveis e sua função. Cromo (Cr) - é o elemento fundamental nas ligas de aço inoxidável. Adicionado na proporção mínima de 12%, tem a função de formar uma película impermeável que protege o aço contra o ataque de agentes agressivos. Níquel (Ni) - depois do cromo, é o elemento mais importante na formação da liga de aço inoxidável. O níquel favorece a formação de austenita e permite aumentar o campo de existência dessa fase que se estende até a temperatura ambiente no caso de aço inoxidável austenítico. Além disso, o níquel aumenta consideravelmente a resistência ao calor e à corrosão. Molibdênio (Mo) também melhora sensivelmente a resistência ao calor e a resistência ao calor e à corrosão; é adicionado geralmente na proporção de 2 a 4%. Tungstênio (W) - adicionado em porcentagem que varia entre 2,5 e 3,5%, aumenta a resistência ao calor e à deformação. Titânio (Ti), Nióbio (Nb), Tântalo (Ta) - possuem grande afinidade com o carbono e são adicionados aos aços inoxidáveis como estabilizadores de estrutura, formando carbonetos muito estáveis. Sua presença evita a formação de carbonetos de cromo, removendo, assim, o fator principal da corrosão intercristalina isto é, entre cristais. Isto é muito importante nas peças soldadas que, por qualquer circunstância, não possam ser recozidas após a soldagem. Enxofre (S) - tem a função de melhorar a usinabilidade dos aços para construção mecânica. É empregado em porcentagens que variam entre 0,04 e 0,35%. Soldagem dos aços inoxidáveis Basicamente, os aços inoxidáveis podem ser soldados por qualquer processo. Contudo, é necessário fazer algumas restrições e observar certas cautelas. A soldagem pelo processo oxiacetilênico deve ser evitada sempre que possível. No entanto, se por algum motivo o seu uso for necessário, é de máxima importância que se mantenha a chama neutra durante todo o processo. O excesso de oxigênio provoca a oxidação do cromo e produz um cordão de solda poroso, ao o que o excesso de acetileno provoca a carbonetação do cordão.



A soldagem pelo processo elétrico é mais utilizada. Neste caso, deve-se salientar que os eletrodos devem ter basicamente a mesma composição química do material - base. Entretanto, é frequente usaremse eletrodos com maior teor de elementos de liga para compensar eventuais perdas durante a soldagem. Para determinar o eletrodo mais adequado para cada tipo de trabalho, é necessário consultar os catálogos das firmas especializadas. Escolha de um aço inoxidável Para a escolha de uma aço inoxidável é preciso considerar fatores como:

•

Solicitação de peça;

•

Processo de fabricação da peça.

A solicitação da peça pode ser:

•

Química - quando houver a presença de agente corrosivo, de níveis de concentração de elementos químicos, de contaminantes ou variação de temperaturas.

•

Mecânica - quando a peça sofrer esforço de tração, torção, flexão, impacto, fadiga e desgaste.

O processo de fabricação da peça envolve os vários trabalhos que podem ser executados, a saber: deformação a frio, usinagem, soldagem, etc. É preciso também verificar a necessidade de tratamento térmico na peça, fato que é determinado pelo projeto. Manutenção e cuidados com o aço inoxidável Como já foi visto, o aço inoxidável é altamente empregado nas mais variadas indústrias devido principalmente a suas propriedades mecânicas, físicas e metalúrgicas, além da aparência clara, brilhante e homogênea. No entanto, os aços inoxidáveis precisam de cuidados e manutenção constantes. Assim, as indústrias alimentícias exigem limpeza, esterilização e prevenção contra contaminação corrosiva e bacteriológica. Do mesmo modo, os equipamentos médico - odontológicos também requerem limpeza e esterilização, condições perfeitamente aceitas pelos aços inoxidáveis. As manchas produzidas pelo contato de dedos e mãos, depósitos de fumaça de tabaco, de alimentos e de produtos químicos devem ser limpos para não deteriorar os aços inoxidáveis. Vejamos agora alguns pontos considerados importantes na manutenção dos aços inoxidáveis a fim de prolongar sua vida em serviço:

•

A limpeza é muito importante; deve ser geralmente feita com água e detergente. Após a lavagem, o aço inoxidáveis deve ser enxugado e secado.

•

Depósitos que possam aderir à superfície devem ser eliminados, especialmente em fendas e cantos. Nunca se deve usar palha de aço ou esponja de aço, pois partículas de ferro da palha ou da esponja podem aderir à superfície, causando corrosão. Use esponja de aço inoxidável ou escova macia de fibras vegetais.

•

Contato com metais diferentes deve ser evitado sempre que possível. Isto ajudará a prevenir a corrosão galvânica quando estão presentes soluções ácidas ou salinas.

•

As manchas coloridas provenientes de sobreaquecimento devem ser polidas com pó ou solução química especial.

•

Não se deve permitir que soluções salinas ou ácidas evaporem e sequem sobre a superfície. Podem causar corrosão. Os vestígios dessas soluções devem ser eliminados com lavagens vigorosas.



•

O contato direto e permanente com certo materiais, como madeira ou aço - carbono, deve ser evitado. Por exemplo, no revestimento de tanques de madeira com aço inoxidável, a face que fica entre os dois materiais deve ser revestida com asfalto ou cromato de zinco para evitar a corrosão.

•

Equipamento de aço inoxidável não deve ficar muito tempo em contato com desinfetante ou com soluções esterilizantes. Muitas vezes, essas soluções contêm cloreto que podem causar corrosão alveolar ou intergranular, também chamada corrosão por pites.

•

O aparecimento de ferrugem nos aços inoxidáveis leva a acreditar que estejam enferrujando. A fonte de ferrugem pode ser alguma parte de aço ou de ferro, como um parafuso ou um prego. Uma alternativa é pintar todas as partes de aço - carbono com grossa camada de proteção. Tomando esses cuidados, prolonga-se a vida útil dos aços inoxidáveis.



Sistemas de transporte Introdução: A estocagem da matéria-prima, o processo de fabricação, o transporte e a montagem dos produtos de caldeiraria e estruturas metálicas envolvem sempre uma grande movimentação de carga. Essa movimentação é quase sempre dificultada pelo grande tamanho e peso dos produtos e pelos seus formatos irregularidades. Para transportar essas cargas mais racional e economicamente, a indústria conta com uma série de aparelhos, máquinas, órios e utensílios aqui denominados elementos de deslocação, tais como: •

Macaco mecânico ou hidráulico;

•

Talha simples;

•

Talha de trole;

•

Ponte rolante;

•

Carro comum;

•

Empilhadeira;

•

Guindaste de parede;

•

Guindaste;

•

Pórtico rolante; etc.

Macaco mecânico

Macaco hidráulico

Talha simples



Talha de trole

Ponte rolante

Carro comum

Empilhadeira

Guindaste de parede

Guindaste



Pórtico rolante Os elementos de deslocação necessitam de uma série de elementos de fixação para que possam realizar os trabalhos. Os principais são: •

Corrente de aço;

•

Cabos de aço;

•

Cordas de cânhamo;

•

Ganchos;

•

Ligas;

•

Manilhas;

•

Eletroimãs;

•

Garras a vácuo;

•

Balanços;

•

Garras para chapa;

•

Garras tenazes; etc.

Corrente de aço

Cabo de aço

Corda de cânhamo

Gancho 87 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Manilha

Linga quádrupla

Eletroímã

Garra tenaz

Garra a vácuo



Balanço

Garra para chapa Os produtos de caldeiraria e estruturas metálicas exigem uma intensa e dificultosa movimentação de cargas. Fatores econômicos e de segurança obrigam à racionalização constante do processo de movimentação dessas cargas. Tais dificuldades e exigências formam um desafio que só pode ser enfrentado através da estreita colaboração entre as três principais partes envolvidas, conforme se seguem: Compete à indústria de caldeiraria e estruturas metálicas: •

Adquirir os elementos de deslocação;

•

Adquirir os elementos de fixação;

•

Traçar e seguir um esquema completo de manutenção desses elementos;

•

Traçar e seguir um esquema de segurança no trabalho.

Compete à indústria de elementos de deslocação/fixação: •

Fornecer produtos de boa confiabilidade;

•

Introduzir novos produtos, os mais versáteis possíveis;

•

Estar sempre atenta aos fatores de segurança. a

Compete ao supervisor de 1 linha: •

Exigir da sua empresa e dos fornecedores os requisitos citados;

•

Usar os elementos de deslocação/fixação dentro dos parâmetros recomendados;

•

Orientar seus subordinados quanto à utilização e aos cuidados a serem tomados no manuseio dos

elementos de deslocação/fixação;



•

Considerar que a deslocação de uma carga é sempre uma questão de técnica e bom senso; por isso,

existe sempre uma forma melhor e mais segura de se realizá-la; •

Avaliar sistematicamente as condições de segurança dos elementos de deslocação/fixação.

Macaco Macaco mecânico Existem vários tipos e modelos de macaco mecânico. Os mais usados ficam dentro dos seguintes parâmetros: •

Capacidade: 1,5 até 20t;

•

Altura: 400 até 800mm;

•

Peso: 12 até 75kg;

•

Curso: entre 190 e 350mm;

•

Relação de força: geralmente 5kg para cada tonelada levantada;

•

Diâmetro da rosca: entre 35 e 90mm;

•

Movimentos: de 2 a 4.



Macaco hidráulico Existem dois tipos principais de macaco hidráulico: um tipo mais versátil e de menor capacidade de levantamento de carga, e outro pouco versátil, mas de grande capacidade de levantamento de carga. Tipo coluna •

Capacidade de 1 até 30t;

•

Maior versatilidade de uso.

Tipo compacto

•

Capacidade normal de 1 a 90t, podendo chegar, os tipos especiais, a 350t;

•

Utilização com calços, o que diminui a versatilidade;

•

Curso de 80mm.

Talha As talhas, devido ao seu largo uso no levantamento e deslocamento de carga, são fabricadas em diversos modelos para proporcionarem versatilidade.Talha simples manual

Os elementos básicos da talha são as polias e a corda. As talhas comuns possuem travamento automático em todas as posições. A força Z para o levantamento de cargas é calculada em função do fator f e da força-peso Q. Número de roldanas

2

3

4

5

6

7

8

Fator f

0,54

0,37

0,28

0,23

0,20

0,17

0,15 91

Escola Senai “Mariano Ferraz”


Z = f .Q

Exemplo: Qual a força para se levantar a carga de 24000N (=2,4t), com um atalha simples de 6 roldanas, e quantas pessoas são necessárias?

Z = 0,20

24000 N

Z = 48000 N (unidade antiga = 0,48t ) Cada pessoa a em torno de 700N.

x=

4800N 700N

x = 7 pessoas

Talha manual de trole •

Capacidade: até 20000N (=2t);

•

Elevação: motorizada;

•

Translação: manual.



Talha elétrica de corrente

•

Tipo: estacionária (fixa por parafusos ou ganchos);

•

Acionamento: motor de elevação acionado por botoeira;

•

Motor de elevação: com rotor e freios cônicos que dispensam regulagem posterior;

•

Proteção: contra sobrecarga e limitação de curso alta e baixa.

Talha elétrica de trole

•

Capacidade: modelo comum até 2t;

•

Elevação: motorizada com proteção de fim de curso;

•

Elemento de içamento: cabo de aço.

As talhas elétricas de trole apresentam várias alternativas de construção, dependendo do fabricante e dos modelos oferecidos. Normalmente as características e dimensões para as talhas com capacidade entre uma e quarenta toneladas ficam dentro dos parâmetros das tabelas a seguir



Talha para 10kN Talha para 400kN medida em mm medida em mm A 945 2490 B 260 700 C 685 1790 D 415 1310 E 430 640 F 260 650 G 850 1850 H 130 300 Altura máx. Talha Talha Capacidad de velocidade pot. velocidad pot. e elevação motor e motor m/min. kN cv m/min. cv m Dimensões

10

25

12,67

20

25

12,67

30

25

9,2

40

25

9,2

50

25

60

25

4

12

0,5

4

12

0,5

7,5

16

1

7,5

16

1

9,2

10

16

8,7

15

16

NO de Peso viga Ι cabos kg polegada 2

250

6”

2

280

6”

3

300

8”

2

300

8”

2

2

500

8”

2

3

500

12”

80

25

7,9

20

16

2

4

550

12”

100

17

6,5

20

16

4

4

550

12”

130

17

5,26

20

16

4

4

950

12”

160

12

3,9

20

16

4

4

1050

12”

200

8

3,5

20

16

5

6

1100

12”

240

8

2,63

20

16

5

6

1500

12”

320

6

1,97

20

16

2x4

8

1600

15”

400

5

1,57

20

16

2x4

10

1900

15”



Como existem diversos tipos de talhas no mercado, para a escolha do tipo adequado aos trabalhos, devem-se considerar: •

Qual o peso das cargas que deverão ser movimentadas nas suas instalações?

•

Que altura de elevação da carga é necessária?

•

A que altura será suspensa a talha?

•

Que velocidade de elevação é requerida?

•

A carga somente terá movimentação vertical ou também necessita translação horizontal?

•

Qual a energia elétrica disponível?

•

Quais são as condições de operação da talha? (carga máxima, estado de solicitação, funcionamento,

etc). Ponte rolante A ponte rolante tem seus movimentos, longitudinal, transversal e vertical motorizados. Dependendo de seu tamanho e potência, tem os seus movimentos comandados por um operador na cabina, ou por botoeira ao nível do piso. O movimento longitudinal esquerdo ou direito é feito pelas rodas sobre os trilhos. O transversal esquerdo ou direito é feito pelo carro sobre a ponte. O vertical ascendente ou descendente é feito pelo enrolamento ou desenrolamento do cabo de aço ou corrente.



Os tipos de pontes rolantes variam em função dos fabricantes e são grandes as opções oferecidas. De forma geral, as pequenas tem uma potência de carga até 30000N (3t) e as grandes podem chegar até 1200000N (120t). Elas podem ser montadas em pequenos vãos, de aproximadamente 8m, até em grandes vãos que chegam a 30m. Convencionou-se dividir as pontes em grupos, em função da capacidade de carga. O grupo leve engloba as pontes de 30000 a 150000N (3 a 15t); o grupo médio, as de 200000 a 500000N (20 a 50t) e o grupo pesado, as de 500000 a 1200000N (50 a 120t). Os grupos médios e pesados são equipados com gancho auxiliar no carro, que permite maior versatilidade no levantamento da carga.



Pórtico Pórticos e semipórticos Pórticos e semipórticos são equipamentos de uma ou duas vigas., com ou sem trave em balanço. Possuem comando desde o piso, por botoeiras ou cabina, podendo esta ser fixa na viga ou móvel junto ao carro. As velocidades de elevação e translação são de acordo com as necessidades. É a solução ideal para o transporte de materiais em espaços livres ou em prédios que não foram dimensionados para este fim. •

Capacidade: até 800kN; vão até 40m.

Pórtico

Semipórtico O pórtico ou semipórtico deslocam-se longitudinalmente sobre trilhos, à esquerda ou à direita. Transversalmente, à esquerda ou à direita, sobre a ponte e, verticalmente, ascendente ou descendente, através do enrolamento dos cabos de aço.



Guindaste Guindaste é um equipamento de elevação e transporte de carga, fabricado para várias aplicações. Tipos de guindaste •

Guindaste motorizado para transporte interno e para pátio;

•

Guindaste móvel para montagem;

•

Guindaste de coluna fixa;



•

Guindaste de torre móvel e coluna fixa, de alcance variável através de carro auxiliar;

•

Guindaste manual, com rodas, para trabalhos internos, cujas dimensões se encontram na tabela após

a figura.



Dimensões (mm)

A

kN 5 700 10 800 20 900 30 1000 •

B

C

D

E

1850 2000 2150 2300

2325 2550 2795 3015

671 745 818 890

F

G

H

847 867,5 1234 925 990 1390 1024 1125 1570 1140 1260 1769

250 290 357 423

Subida da Esforço na carga para manivela cada giro (rend. da 70%) manivela mm N 18 80 17,5 120 16,5 210 16 280

Peso

Capacidade

Relações

kg 162 210 325 475

Guindaste fixo de parede para trabalhos em máquinas, cujas dimensões, em função da sua

capacidade, encontram-se na tabela. 2,5

Capac...kN

5

7,5

d...........mm 1500 e...........mm 2500

1750

2000

1500 2500

1750

2000

1500 2500

1750

2000

f(mín)....mm 1315 1890 Peso(mín)k 360 g 360

1460

1600

1315 1890

1460

1600

1315 1890

1460

1600

360

360

420 420

420

420

440 440

440

440

110 140

115

125

110 140

115

125

115 145

120

130

10

Capac....kN

15

20

d............m 1500 2500 m

1750

2000

1500 2500

1750

2000

1500 2500

1750

2000

e............m 1315 1890 m

1460

1600

1430 2005

1570

1715

1430 2005

1570

1715

f(mín)....mm 480 Peso(mín)k 480

480

480

640 640

640

640

700 700

700

700

120 150

125

135

175 215

185

190

180 220

190

205

g



Observação: Em comparação com a ponte rolante e com o pórtico rolante, a carga máxima ada pelo guindaste é menor, por causa do braço livre. Corrente As correntes são importantes elementos de elevação de cargas. A corrente de aço redondo, de elo curto soldado, apresenta as seguintes vantagens e desvantagens: Vantagens: •

Flexibilidade;

•

Preço menor;

•

Resistência;

•

Necessidade de pequenos diâmetros das polias.

Desvantagens: •

Pouca elasticidade;

•

Maior peso;

•

Sensibilidade a choque e sobrecarga;

•

Vida útil limitada.

Veja a tabela de carga de trabalho e dimensões e tabela de perda em função da posição de içamento da caga.



Corrente de elo curto soldado Dimensões D mm. 9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 28,6 31,8 34,9 38,1 44,4 50,8

Pol. 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1.1/8 1.1/4 1.3/8 1.1/2 1.3/4 2

B

A

mm 46 62 77 96 110 125 134 158 173 187 216 245

mm. 31 44 54 67 77 87 94 112 122 132 152 172

Carga de trabalho BC

AC

AL

Peso por metro

kN 8,5 15 24 34 46 60 77 95 114 136 185 243

kN 14 25 39 56 77 101 -

kN 17 30 47 68 92 121 -

kg 2,0 3,6 5,7 8,1 11,0 14,4 18,7 22,6 27,3 32,7 44,6 58,3

Classe

Carga em função do ângulo entre as duas pernas da corrente Correntes de aço



7

P =

3,7

P =

3,3

P =

2,6

P =

1,9

8

“

5,4

“

4,9

“

3,8

“

2,7

9

“

7,6

“

6,8

“

5,3

“

3,8

10

“

9,4

“

8,4

“

6,6

“

4,7

11

“

11,4

“

10,3

“

8

“

5,7

12

“

13,5

“

12,2

“

9,5

“

6,8

13

“

15,9

“

14,3

“

11,1

“

7,9

14

“

18,5

“

16,6

“

12,9

“

9,3

15

“

21,2

“

19

“

14,8

“

10,6

16

“

25

“

22,5

“

17,5

“

12,5

17

“

27,3

“

24,5

“

19,1

“

13,7

18

“

30,6

“

27,6

“

21,4

“

15,3

19

“

34,1

“

30,7

“

23,9

“

17,1

21

“

41,6

“

37,4

“

28,2

“

20,8

22

“

45,7

“

41,1

“

32

“

22,8

23

“

50

“

45

“

35

“

25

24

“

54,4

“

49

“

38,1

“

27,7

25

“

59

“

53,1

“

41,3

“

29,5

26

“

63,9

“

57,5

“

44,6

“

31,9

27

“

68,9

“

62

“

48,3

“

34,4

28

“

75

“

67,5

“

52,5

“

37,5

30

“

85

“

76,5

“

59,5

“

42,5

32

“

100

“

90

“

70

“

50

33

“

102,9

“

92,5

“

72,1

“

51,4

34

“

109,2

“

98,4

“

76,5

“

54,6

35

“

115,7

“

104

“

81

“

57,8

36

“

122,4

“

110

“

85,8

“

61,2

37

“

129,3

“

116,5

“

90,8

“

64,4

38

“

136,4

“

123

“

95,7

“

68,2

40

“

151,1

“

136,1

“

106

“

75,5

48

“

217,6

“

195,7

“

152

“

108,8

52

“

255,4

“

230

“

178,9

“

127,7

O coeficiente de segurança para correntes é normalmente quatro. Exemplo: ∅ do elo 10mm. carga de trabalho 9,4 kN carga de ruptura 9,4 kN x 4 = 37,6kN



Cabo de aço O cabo de aço é formado por vários cabos menores chamados pernas, torcidos sobre um núcleo chamado alma.

A alma pode ser de fibra ou de aço. A alma de aço pode ser formada por uma perna ou por cabo independente. Um cabo com alma de aço apresenta um aumento de 7,5% na resistência à tração e de 10% no peso por metro, em relação a um cabo com alma de fibra de mesma bitola e construção.

A torção do cabo pode ser regular ou longa, à esquerda ou à direita.

No cabo de torção regular, os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das próprias pernas, e no cabo de torção longa, no mesmo sentido das pernas.



Com isso, a torção longa aumenta a resistência à abrasão e à flexibilidade do cabo, e a torção regular confere-lhe maior estabilidade. Cargas e fatores de segurança A carga de um cabo de uso geral, especialmente quando ele é movimentado, não deve, via de regra, exceder a um quinto de sua carga de ruptura efetiva. Fatores de Aplicação segurança Cabos e cordoalhas estáticas

3a4

Cabo para tração no sentido horizontal

4a5

Guinchos

5

Pás, guindastes, escavadeiras

5

Pontes rolantes

6a8

Talhas elétricas e outras

7

Laços (slings)

5a6

Elevadores baixa velocidade

8 a 10

Elevadores alta velocidade

10 a 12

A carga de ruptura de um cabo diminui aproximadamente 10% ao se fazer um laço (sling). Escolha da composição em vista da aplicação A flexibilidade de um cabo está em proporção inversa ao diâmetro dos arames exteriores do mesmo, enquanto que a resistência à abrasão é diretamente proporcional a esse diâmetro. Em consequência, deve-se escolher uma composição com arames finos, quando prevalece o esforço à fadiga de dobramento, e uma composição de arames exteriores mais grossos, quando as condições de trabalho exigem grande resistência à abrasão. Os cabos de aço necessitam de órios para prenderem tecnicamente suas extremidades, evitando seu desfiamento e conseqüente rompimento. Alguns citados são: •

Sapatilha.

Dimensões das sapatilhas mais usadas Diâmetro do cabo

Dimensões A

B

C

D

Peso por peça

mm

pol.

mm

mm

mm

mm

kg

9,5

3/8

54

29

11,1

2,8

0,13

12,7 15,9

1/2 5/8

70 90

38 45

14,3 17,5

3,6 4,4

0,25 0,44 105



19,0 22,2

3/4 7/8

105 123

51 57

20,6 23,8

5,6 5,6

0,72 1,05

25,4 31,8

1 1.1/4

135 155

64 73

27,0 34,9

6,4 6,4

1,45 2,30

38,1 44,4

1.1/2 1.3/4

185 229

90 114

41,3 47,6

12,7 12,7

5,50 9,80

50,8 63,5

2 2.1/2

305 330

152 170

54,0 67,0

12,7 15,9

12,70 22,00

Sapatilha montada

Sapatilha desmontada •

Uniões roscadas.

o

n de uniões

diâmetro do cabo

3

∅ 7 a 16mm

4

∅ 16 a 20mm

5

∅ 20 a 26mm



•

Uniões cunhadas.

Carga em função do ângulo entre as pernas dos cabos Cabos de aço Diâmetr o do cabo (mm) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 33 35 38 40 45 50

P = 5,3

P =

4,8

P =

3,7

P =

2,7

“ 8,2

“

7,5

“

5,7

“

4

“

9

“

7

“

5

“

10,8

“

8,4

“

6

“

13,5

“

10,5

“

7,5

“

18

“

14

“

10

“

21,5

“

16

“

12

“

28,5

“

22,5

“

16

“

36

“

28

“

20

“

45

“

35

“

25

“

54

“

42

“

30

“

65

“

50,5

“

36

“

72

“

56

“

40

“

86

“

66,5

“

47

“

95

“

73,5

“

52

“

108

“

84

“

60

“

126

“

98

“

70

“

10

“

12

“

15

“

20

“

24

“

32

“

40

“

50

“

60

“

72

“

80

“

95

“

105

“

120

“

140



Cordas de cânhamo São menos resistentes que os cabos de aço, porém mais flexíveis e fáceis de serem manuseadas. Vantagens:

Desvantagens:

•

Peso menor;

•

Sensível ao atrito;

•

Preço menor;

•

Sensível à umidade;

•

Facilidade para nós e laçadas.

•

Aceita menor carga de trabalho.

A carga permitida para uma corda nova de cânhamo de diâmetro d, em centímetro, pode ser calculada aproximadamente pela seguinte fórmula:

Q ≤ 700 x d 2 [N] 2

2

onde Q é apresentado em N e d , em cm . O valor numérico 700 tem como unidade

N . cm 2

A fórmula já inclui um fator 7 a 8 de segurança contra ruptura. Exemplo: Calcular a carga máxima para uma corda de cânhamo nova de 20mm de diâmetro.

Q ≤ 700N / cm 2 x d 2 Q ≤ 700N / cm 2 x (2cm)

2

Q ≤ 700N / cm 2 x 4cm 2 Q ≤ 2800N Está incluído no cálculo o fator de segurança para a eventualidade de um solavanco brusco ou envelhecimento da corda. A corda de cânhamo, assim como a corrente e o cabo de aço, tem sua resistência à carga alterada em função da sua posição no instante do içamento. A tabela demonstra a perda em relação à inclinação. Carga máxima permitida Diâmetro da corda [mm] 16

P =

2 P =

1,8 P =

1,4

P =

1

20

“

3 “

2,7

“

2,1

“

1,5

26

“

5 “

4,5

“

3,5

“

2,5

29

“

6 “

5,4

“

4,2

“

3

36

“

10 “

9

“

7

“

5

39

“

12 “

10,8

“

8,4

“

6

46

“

16 “

14,4

“

11,2

“

8

52

“

21 “

19

“

14,5

“

10

60

“

24 “

21,6

“

17

“

12

70

“

28 “

25

“

20

“

14

80

“

33 “

30

“

23

“

16



Gancho Existem vários tipos de ganchos que variam em função da sua utilização. É importante conhecer sua função, dimensões principais e capacidade de carga. Gancho olhal •

Usado para facilitar a ajustagem de corrente ou linga;

•

Dimensões e capacidade conforme tabela. Dimensões Para corrente de

Carga de trabalho

A

B

C

Classe BC

AC

Peso por peça

mm

pol.

mm

mm

mm

kN

kN

kg

6,3

1/4

13

50

9

4

6

0,15

7,9

5/16

14

57

11

6

9

0,2

9,5

3/8

17

65

13

9

14

0,4

12,7

1/2

22

86

17

15

25

0,8

15,9

5/8

27

104

20

24

39

1,5

19,0

3/4

35

131

24

34

56

2,7

22,2

7/8

40

150

27

46

77

4,2

25,4

1

46

171

30

60

101

6,3



•

Fabricado em aço forjado de alta resistência;

•

Coeficiente de segurança quatro;

•

Fabricado também com trava de segurança;

•

A classe varia em função do material e do tratamento térmico.

Gancho giratório •

Usado para manter a corrente ou o cabo de aço sempre distorcidos.


carga


A

B

C

D

E

F

kN

•

5

56

4

16

32

91

30

10

60

4

14

37

100

35

15

68

5

17

43

112

38

20

80

5

18

38

117

43

30

87

11

21

52

123

50

40

96

13

24

58

138

52

50

104

15

26

63

150

53

75

124

17

33

76

196

65

100

134

17

38

83

200

70

120

158

21

42

102

255

83

150

170

23

48

113

285

90

200

200

25

54

125

320

120

300

242

30

60

175

335

120

Dimensões e capacidade conforme tabela. Carga de trabalho Classe

Dimensões D mm pol. 9,5 3/8 12,7 1/2 15,9 5/8 19,0 3/4 22,2 7/8 25,4 1 28,6 1.1/8 31,8 1.1/4 38,1 1.1/2

A

B

C

E

BC

AC

mm

mm

mm

mm

kN

kN

138 165 183 210 250 300 360 405 460

30 32 34 36 38 47 60 64 70

23 27 32 36 41 50 55 66 75

21 23 27 30 34 47 55 65 78

5 7 17 25 40 47 55 68 80

7 10 25 40 55 68 80 100 120

Peso por peça kg 0,5 0,7 1,1 1,4 3,0 5,3 7,4 11,4 19,0



•

Fabricado em aço forjado de alta resistência;

•


•

Fabricado também com trava de segurança.

Gancho de haste •

Usado em guindastes, moitões, talhas, etc.

•

Dimensões e capacidade conforme tabela.



Dimensões A mm 15 17 18 22 29 36 43 47 57

B mm 50 57 63 69 82 95 107 114 140

C mm 17 19 22 25 31 39 49 55 67

D mm 57 64 68 77 96 120 149 163 280

E mm 25 26 28 31 38 47 57 63 86

F mm 14 15 19 21 28 34 41 49 61

G mm 19 21 25 28 36 46 57 65 76

H mm 20 23 29 33 41 52 66 74 89

•

Fabricado em aço de alta resistência;

•


•

Fabricado também com trava de segurança.

Carga de trabalho Classe AC AL kN kN 8 10 10 15 15 20 20 30 30 45 50 70 75 110 100 150 150 220

Peso Por peça kg 0,3 0,4 0,6 0,9 1,7 3,2 5,8 8,2 14,5



Gancho garfo

•

Usado para facilitar o engate em corrente, elo ou argola;

•

Dimensões e capacidade conforme a tabela.

Bitola (corrente) 1/4” 5/16” 3/8” 7/16” 1/2” 5/8” 3/4”

Carga de trabalho série CN em kN 11,7 17,5 24,3 32,4 41,4 57,3 83,2

Carga de trabalhos série CT em kN 16,2 24,3 33,7 45 57,35 85,5 121,5

Dimensões em mm

•

Fabricado em aço de alta resistência;

•

Coeficiente de segurança quatro.

A

B

C

D

11 12 15 16 19 23 24

51 60 71 78 89 114 128

8 11 12 14 16 20 24

9,6 11,1 11,9 14,3 15,9 19,1 22,3

Peso/ Peça kg 0,160 0,290 0,450 0,590 0,930 2,000 3,250



Gancho corrediço

•

Usado para amarração de carga por laçada;

•

Dimensões e capacidade conforme a tabela.

Para cabo de aço de:

•

Carga Trab.d e

Dimensões A

C

E

L

Peso/ peça

∅ mm

∅ pol.

kN

mm

mm

mm

mm

Kg

9,5

3/8

11

53

16

16

110

0,4

12,7 15,9

1/2 5/8

14 22

57 78

19 23

21 24

126 159

0,6 1,4

19,0 22,2 - 25,4

3/4 7/8-1

36 67

85 115

29 51

30 42

190 237

2,4 7,5

28,6 - 31,8 34,9 - 38,1

1.1/8 - 1.1/4 1.3/8 - 1.1/2

104 135

143 175

58 70

44 56

296 367

12,0 19,0

Fabricado em aço de alta resistência.

Parafuso e porca olhal de suspensão Possuem as seguintes características: 115 Escola Senai “Mariano Ferraz”


•

São usados para transporte de motores elétricos, redutores, máquinas e equipamentos pesados;

•

Possuem dimensões e capacidade conforme tabela "Parafuso olhal - Tabela de dimensões e carga".

•

São fabricados em aço forjado de alta resistência.

Tabela: Parafuso olhal – tabela de dimensões e carga Bitola Dimensões em mm Polegad Milímetro A B C D E F a 10,5±0, M8 x 1,25 5/16”x18 36 20 20 8 46 5 11,5±0, M10 x 1,5 3/8”x16 45 25 25 10 55 5 13,5±0, M12 x 1,75 1/2”x13 54 30 30 12 68 5 17,5±0, M16 x 2 5/8”x11 63 35 35 14 81 5 3/4”x10 M20 x 2,5 7/8”x9 72 40 24,5±1 40 16 90 M24 x 3 1” x 8 90 50 50 20 113 27±1 M30 x 3,5 1.1/4”x7 108 60 65 24 136 34±1 M36 x 4 1.1/2”x6 126 70 75 28 162 40±1 M42 x 4,5 1.3/4”x5 144 80 85 32 185 46±1 M48 x 5 2” x 4,5 166 90 100 38 206 53±1 M56 x 5,5 2.1/2”x4 184 100 110 42 230 60±1

G

Peso/ peça kg

15+2

0,057

0,95

1,4

18+2

0,107

1,7

2,3

22+2

0,180

2,4

3,4

28+3

0,280

5

7

30+3 38+3 45+4 55+4 65+4 70+5 80+5

0,444 0,735 1,660 2,650 4,030 6,380 8,800

8,3 12,7 26 37 50 61 83

12 18 36 51 70 86 115



M64 x 6

2.1/4”x4

206

110

66±1

120

48

M72 x 6

2.3/4”x3, 5

260

140

76±1

150

60

M80 x 6

3”x3,5

296

160

80±1

170

68

M100

4” x 3

330

180

106±1

190

75

12,40 0 23,30 315 105+8 0 34,20 363 120+8 0 49,10 402 130+8 0 256

90+5

110

160

150

210

200

280

270

380

Soquete e terminal O soquete é usado para ligações rápidas e seguras dos cabos de aço. O terminal cunha permite a ligação segura da ponta do cabo a um ponto fixo. A resistência de ambos é maior que a resistência do cabo de aço que utilizam.



Soquete Ligação rápida

Soquete Terminal cunha

Soquete Ligação rápida fêmea

Soquete Ligação rápida macho

Tabela: Dimensões do soquete de ligação fêmea, em função do diâmetro do cabo. Peso A C D F J L N Peça ∅ do cabo kg 1/4 109 17 17,4 7,9 51 39 8 0,405 5/16-3/8 117 20 20,6 11,1 51 44 11 0,495 7/16-1/2 141 25 25,4 14,3 63 51 12 1,035 9/16-5/8 171 31 30,1 17,4 76 63 14 1,710 3/4 201 38 34,9 20,6 89 76 16 2,700 7/8 235 44 41,2 24,6 101 89 19 4,500 1 268 51 50,8 28,5 114 101 22 6,975 1.1/8 300 57 57,1 31,7 127 114 25 9,900 1.1/1-1.3/8 335 63 63,5 38,1 139 127 28 14,400 1.1/2 384 76 69,8 41,2 152 162 30 20,700 1.5/8 412 76 76,2 44,4 165 165 33 24,750 1.3/4-1.7/8 463 89 88,9 50,8 190 178 39 38,250 2-2.1/8 546 101 95,2 57,1 216 228 46 56,250 2.1/4-2.3/8 597 114 107,9 63,5 228 254 54 74,250 108,00 2.1/2-2.5/8 679 127 120,0 69,8 266 279 57 0 137,25 2.3/4-2.7/8 730 136 127,0 76,2 292 292 60 0 166,50 3 776 146 133,0 82,5 317 304 64 0



Tabela: Dimensões do soquete de ligação rápida macho, em função do diâmetro do cabo. ∅ do cabo

A

C

D

F

1/4 5/16-3/8 7/16-1/2 9/16-5/8 3/4 7/8 1 1.1/8 1.1/4-1.3/8 1.1/2 1.5/8 1.3/4-1.7/8 2-2.1/8 2.1/4-3/8 2.1/2-2.5/8 2.3/4-2.7/8 3

108 117 139 162 193 225 254 282 312 358 390 444 501 549 638 685 730

36 43 51 66 76 92 104 114 127 136 146 171 193 216 241 254 279

20 24 28 35 41 47 57 63 70 79 82 89 96 108 142 152 165

7,9 11,1 14,3 17,4 20,6 24,6 28,5 31,7 38,1 41,3 44,4 50,8 57,1 63,5 69,8 76,2 82,5

Peso Peça kg 0,255 0,360 0,675 1,350 2,000 3,150 4,950 7,200 9,900 12,600 16,200 26,100 36,000 47,250 67,500 101,250 121,500

Elo, argola, anel, anelão e tornel Possuem as seguintes características:

•

São usados como alça de levantamento em patolas, lingas de correntes e cabos de aço;0

•

São fabricados em aço de alta resistência;

•

Possuem dimensões e capacidade conforme as tabelas a seguir.



Dimensões em mm

Peso

Bitola (corrente)

Carga de trabalho em kN

A

B

C

D

E

F

1/4”

15

7,8

52

44,5

6,5

21

22,8

0,100

3/8”

30

11,4

69

66,5

10,5

27

29,2

0,200

1/2”

50

14,7

84

79

13,5

35

35,2

0,500

5/8”

75

19,8

99

100

18,5

42

4,2

1,000

3/4”

105

22,6

123

113

21,5

47

50,7

1,800

7/8”

130

25,4

148

134

25,5

53

61,2

2,700

1”

175

27,4

164

154

30,5

64

66,7

3,500

1,1/4”

260

35

215

194

35,5

89

89,7

7,000

Peça kg



Dimensões D Mm

12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 28,6 31,8 38,1 44,4 50,8 57,2 63,5 69,9 76,2 82,6 88,9

Bitola “D”

A pol. 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1.1/ 8 1.1/ 4 1.1/ 2 1.3/ 4 2 2.1/ 4 2.1/ 2 1.3/ 4 3 3.1/ 4 3.1/ 2

mm

Carga de trabalho Classe BC AC kN kN

64 76 102 102 102 1140 127 152 178 203 229 254 305 325 360 400

5 10 14 17 26 30 34 48 72 102 154 231 285 336 394 456

Dimensões em mm A

8 16 24 28 42 50 56 78 117 168 256 384 474 564 661 766

Peso Por peça kg

0,24 0,5 0,9 1,2 1,6 2,3 3,1 5,4 8,6 12,7 18,1 24,8 35,4 45,2 58,4 75,0

Carga de Trabalho

B

C

kN

3/4”

50

80

140

30

1”

70

100

180

50

1.1/2”

100

150

270

100

1.3/4”

120

180

300

150

2.1/4”

150

230

410

250



A

B

mm 64 70 89 111 133 152 178 203 203 229 250

mm 127 140 178 222 267 305 356 406 406 406 450

Carga de trabalho Classe BC AC kN kN 10 16 17 28 30 50 48 78 72 117 102 168 154 256 190 316 231 384 285 474 336 564

A

B

Carga de trabalho

Peso Por peça

Dimensões D mm 12,7 19,0 25,4 31,8 38,1 44,5 50,8 57,2 63,5 9,9 76,2

pol. 1/2 3/4 1 1.1/4 1.1/2 1.3/4 2 2.1/4 2.1/2 2.3/4 3

Dimensões D

Peso Por Peça kg 0,36 1,0 2,2 4,2 7,2 11,3 17,1 24,6 30,9 38,8 51,0

mm

pol.

mm

mm

kN

kg

12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 31,8 38,1 44,4 50,8

1/2 5/8 3/4 7/8 1 1.1/ 4 1.1/ 2 1.3/ 4 2

122 138 176 202 230 320 360 410 470

21 27 31 37 45 55 70 78 89

12 19 28 38 50 73 105 144 191

0,6 0,9 1,2 1,5 3,3 8,0 12,0 17,0 24,0



Manilha As manilhas possuem as seguintes características:

•

São usadas para unir correntes e cabos de aço;

•

Normalmente são retas ou curvas (tipo âncora)

•

São forjadas e tratadas termicamente;

•

Possuem coeficiente de segurança quatro;

•

Há um tipo especial, chamado cavalote, para cintas ou vários adores de corda;



•

Possuem capacidade e dimensões conforme as tabelas e figuras a seguir.

a pol.

mm

b

c

d

e

f

mm

mm

mm

mm

mm

Carga de trabalho kN 2,5 4 6,3 10 16

5/16

8

11

25

16

8

36

3/8

9,5

14

30

20

10

45

1/2

13

17

37

24

12

54

5/8

16

21

47

32

16

72

3/4

19

27

61

40

20

90

7/8

22

30

68

44

22

99

1

25

38

86

54

27

123

1.1/8

28,5

42

96

60

30

135

1.1/4

32

47

107

72

36

162

1.1/2

38

53

121

78

39

176

1.5/8

41

60

136

90

45

203

1.3/4

44

66

150

96

48

216

2

50

73

167

104

52

234

2.1/4

57

81

185

120

60

270

2.1/2

64

90

206

136

68

306

2.3/4

70

100

226

144

72

324

3

76

110

250

160

80

360

20 30 40 50 60 80 100 120 160 200 250 320



Dimensões D mm 5,0 6,4 8,0 9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 28,6 31,8 38,1 44,4 50,8 57,2 63,5 76,2 88,9

A

B

pol. mm mm 22 3/16 9 29 1/4 12 31 5/16 14 38 3/8 16 51 1/2 22 60 5/8 26 73 3/4 32 83 7/8 36 92 1 44 108 1.1/8 48 121 1.1/4 51 140 1.1/2 57 178 1.3/4 70 197 2 83 235 2.1/4 98 267 2.1/2 105 330 3 127 385 3.1/2 152

C

E

mm 6,0 8,0 10,0 11,1 15,9 19,0 22,2 25,4 28,6 31,8 34,9 41,3 50,8 57,2 63,5 69,9 82,6 101, 6

Carga de trabalho Classe

Peso por peça kg

BC

AC

mm

kN

16

1,6

kN -

0,02

19

2,5

-

0,05

22

4

27

7

33

13

42

20

51

29

58

39

68

51

73

60

82

75

92

107

127

146

147

192

164

244

181

306

197

439

257

650

-

0,09

11

0,11

20

0,27

32

0,54

46

0,96

62

1,48

81

2,10

96

2,80

120

4,18

170

7,31

233

12,20

307

17,80

390

21,00

489

32,00

702

45,00

1000 130,00

Relação Dimensã o

Carga de trabalho

pol.

kN

3/4”

120

1550

7/8”

240

2100

Peso por peça kg

Linga As lingas possuem as seguintes características:

•

São usadas para o levantamento de cargas pesadas com uma até quatro peças;

•

Possuem capacidade e dimensões conforme as tabelas e figuras a seguir.



Tabela: Linga simples Carga de trabalho Classe BC AC

Bitola da corrente

Peso aprox. por metro

Mm

pol.

kN

kN

kg

9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 31,8

3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1.1/4

8,5 15 24 34 46 60 95

14 25 39 56 77 101 -

2,7 5,4 8,1 13,2 17,4 23,7 36,3

Tabela: Linga dupla Bitola de corrente

mm 9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 31,8

pol. 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1 1.1/ 4

Cargas de trabalho 45º 90º 120º Classe Classe Classe BC AC BC AC BC AC kN kN kN kN kN kN 15 25 11 19 8 14 27 45 21 35 15 25 43 70 33 54 24 39 61 100 47 78 34 56 82 138 64 107 46 77 108 181 84 141 60 101 171 133 95 -

Peso aprox. por metro kg 5,1 9,6 15,3 22,2 29,7 40,2 63,3



Tabela: Linga tripla e quádrupla

Cargas de trabalho Bitola da corrente

•

Peso aproximado por metro

45º

90º

120º

Classe

Classe

Classe

BC

AC

BC

AC

BC

AC

Tripla

Quádrupla

mm

pol.

kN

kN

kN

kN

kN

kN

kg

kg

9,5

3/8

22

37

17

29

12

21

8,4

10,5

12,7

1/2

40

67

31

52

22

37

15,9

18,9

15,9

5/8

64

105

50

81

36

58

24,3

30,0

19,0

3/4

91

151

71

117

51

84

34,8

42,0

22,2

7/8

124

200

96

161

69

115

46,2

56,1

25,4

1

162

272

126

212

90

151

62,7

75,0

31,8

1.1/4

256

-

199

-

142

-

107,4

120,8

São de aço de alta resistência.



Balanço e garras Os tipos de balanços existentes são normalmente projetados para atender a trabalhos constantes de elevação e deslocação de peças compridas (barras, tubos, perfilados, etc.). Eles apresentam a vantagem de manter um perfeito equilíbrio da carga dentro de um sistema seriado de trabalho.

As garras são dispositivos especiais de auto-aperto ou a vácuo, apropriadas para elevação e transporte de chapas.



Amarração de carga Corda Os nós a serem realizados devem apertar e travar cordas durante a manobra e, entretanto, devem ser fáceis de serem desamarrados. Os nós são o resultado da combinação de anéis ou meio-anéis, cujo deslizamento é impedido pela pressão da corda esticada sobre a corda não esticada.

corrediço

escota

cote duplo

de encapeladura

catau

Os principais problemas usuais são os seguintes:

•

Amarrar uma corda numa peça ou num gancho por uma amarração simples (uma volta e duas meias

voltas); por um nó de correr (uma laçada e um nó simples na perna não esticada) ou por um nó (duas laçadas em sentido inverso ou uma meia laçada rebaixada para formar duas).

•

Amarrar rapidamente uma corda numa peça durante uma manobra por meio de um nó feito de duas

laçadas sucessivas de mesmo sentido.

•

Ligar duas cordas por um nó de escota (uma meia laçada na extremidade de uma das cordas,

entrelaçada com uma meia laçada na extremidade da outra).

•

Encurtar uma corda sem fim por meio de um nó de catau (duas meias laçadas; em seguida, outra

meia laçada em cada uma delas).

•

Aumentar o atrito da corda sobre a carga por meio de uma laçada cujas pernas são cruzadas.

A desamarração é facilitada pela utilização de uma cunha cônica de madeira colocada no nó antes do aperto e retirada quando se quer desmanchar o nó.



A figura mostra outros tipos de nós.

A figura a seguir mostra a utilização de uma corda sem fim, com costura e dois tipos de corte duplo e com espaçador de madeira para manter o nó da carga aberto.

O nó tem a grande função de travar a carga no momento do transporte. A figura mostra um levantamento errado. A corda tende a se juntar, colocando em perigo o equilíbrio da carga.



A figura abaixo mostra a maneira correta de levantar a carga, utilizando opcionalmente uma ou outra laçada.

Corrente A corrente apresenta a vantagem de ser mais resistente que a corda, mas, por outro lado, ele é mais escorregadia e mais agressiva com a carga. A figura a seguir mostra uma carga pesada levantada com duas lingas de correntes e com proteção no ponto de agarramento.

A figura abaixo mostra a possibilidade de se formarem também, com corrente sem fim, um nó de segurança em gancho simples e uma amarração com corrente aberta, com gancho duplo e proteção nos cantos.

As figuras a seguir mostram que a utilização das correntes geralmente é acompanhada de utensílios como garras, argolas, balanços, etc.



Tais utensílios facilitam o agarramento e evitam deslizamentos e agressões à carga. A figura abaixo mostra um levantamento errado. A corrente tende a deslizar, colocando em perigo o equilíbrio da carga.

A próxima figura mostra o levantamento correto, o qual a possibilidade de escorregamento.

As figuras mostram outro exemplo de levantamento com gancho simples, de forma correta e errada.

As figuras seguintes mostram a necessidade do uso de calços nos cantos vivos das cargas.



Cabo de aço O cabo de aço necessita de preparação antecipada, que lhe projeta de desfiamento, esmagamento, etc

É desaconselhável qualquer tipo de nó ou dobra. Sua maior utilização é quando enrolado nos tambores das talhas, pontes rolantes e pórticos. Na amarração de carga, ele pode ser usado com gancho corrediço, ou laçadas sem cantos vivos.

Resistência de carga dos cabos de aço de 1/4” (6,5mm) até 2 1/2” (64mm) Capacidade de carga (kN) Comprimen Peso to do Mínimo Cabo dos Laços kg/m

(em mm)

0,156

400

4

10

5

8

0,351

500

10

24

12

0,625

750

16

40

20

0,982

800

25

60

30

1,413

1000

34

84

1,919

1400

50

120

2,500

1500

60

3,913

1800

100

5,625

2000

7,664 8,800

Prático (em mm)

3,8

7,6

6,5

20

9

18

10,0

32

15

30

13,0

50

23

46

16,0

42

68

32

64

20,0

60

100

45

90

22,5

150

75

120

57

114

26,0

240

120

200

90

180

32,0

150

360

180

300

140

280

39,0

3000

200

460

230

400

180

360

45,0

3500

220

520

260

440

200

400

48,0

10,000

3800

250

600

300

500

230

460

51,0

12,700

5000

350

800

400

700

300

600

58,0

17,200

6000

430

1000

500

860

380

760

64,0



Movimentação da carga A movimentação de carga por meio de talha, ponte rolante ou pórtico é precedida pela fixação de um cabo na carga e amarração desta no gancho. Condições a respeitar A vertical materializada pela corrente de talha deve ar pelo centro de gravidade da carga e cair no interior do polígono formado pelos cabos ou pelas cordas.

Método geral de movimentação

•

Trazer a talha acima da carga; verificar, lendo as informações que figuram a talha, se sua força é

suficiente.

•

Escolher o cabo; proceder à fixação e à amarração; caso necessário, fixar na carga um cabo que

permitirá orientá-la convenientemente em certos momentos da manobra.

•

Levantar muito lentamente a carga até 0,20m do solo por meio da talha. Controlar o comportamento

dos cabos e da amarração, assim como a proteção da carga. Esta, bem equilibrada, deve manter-se horizontal; caso contrário, descer o conjunto e fazer as correções necessárias.

•

Levantar a carga até a altura desejada, transportá-la e pousá-la lentamente. Em nenhum caso, a

carga deve ter movimento de oscilação, que provocaria no cabo um esforço suplementar e poderia causar sua ruptura. Quando vários cabos (ou pernas) são utilizados, seu comprimento deve ser suficiente para ter α = 30º. Cada um é disposto de modo que a carga não possa deslizar, desequilibrar-se e provocar a ruptura do cabo em consequência de sobrecarga local. Caso a amarração comporte nós, estes não devem nem deslizar, nem se desapertar durante a manobra. No levantamento com uma perna, o esforço F ado pelo cabo pode ser calculado aproximadamente através da seguinte fórmula:



F = P.10

N

Exemplo: P = 2000kg F = 20000N No levantamento com duas pernas paralelas, F1 e F2 podem ser calculadas com as seguintes fórmulas:

F1 =

P .Ι1 L

F=

P.Ι 2 L

Exemplos: P = 2000kg = 20000N

P = 2000kg = 20000N

I1 = 300mm

I2 = 700mm

L = 1000mm

L = 1000mm

P .Ι1 F1 = L 20000N.300mm F1 = 1000mm F1 = 6000N

P .Ι 2 L 20000N.700mm F2 = 1000mm F2 = 14000N F2 =

No levantamento com duas pernas oblíquas, os esforços F3 e F4 ados pelos respectivos cabos podem ser calculados com as seguintes fórmulas:

F3 =

F1 cos α 1

F4 =

F2 cos α 2



Exemplos: P = 2000kg

P = 2000kg

I1 = 300mm

I2 = 700mm

L = 1000mm

L = 1000mm

α 1 = 14º

α 2 = 30º

F1 cos α1 6000N F3 = cos α1 6000N F3 = 0,97030 F3 = 6183N

F2 cos α 2 14000N F4 = cos α 2 14000N F4 = 0,86603 F4 = 16165N

F3 =

F4 =

Segurança: Nos trabalhos de caldeiraria e estruturas metálicas, é comum o transporte de cargas pesadas, durante o processo de fabricação e montagem. Para tanto, a empresa conta com equipamentos especialmente projetados para essa finalidade. Compete ao operador usar esse equipamento com responsabilidade e bom senso, porque o menor imprevisto pode trazer consequências graves aos equipamentos, cargas e pessoas. A seguir, encontram-se alguns cuidados de caráter geral:

•

Elementos de amarração (cabos de aço, corrente, gancho corda de cânhamo, etc.) devem ser

dimensionados com bastante segurança;

•

O operador deve verificar no momento da utilização a qualidade dos elementos de transporte e

eliminar os danificados;

•

Nunca aplicar os elementos de transporte sem conhecer o peso da carga;

•

Evitar ângulos muito abertos nos cabos de amarração;

•

Proteger os cantos das cargas e colocar espaçadores quando se fizerem necessários;

•

Peças soltas da carga devem ser tiradas ou fixadas de tal maneira que não caiam;

•

Não subir na carga com a intenção de contrabalanceá-la;

•

Não ficar em baixo de cargas suspensas. 136 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Correntes O metal das correntes oxida-se e endurece; os elos desgastam-se. Cada corrente, identificadas por um número e carga máxima indicados no anel ou no gancho, deve ser recozida semestralmente e invertida quando todo o seu comprimento não é utilizado. Os elos gastos devem ser trocados. As correntes não utilizadas devem ser untadas com graxas e suspensas. Sob condições desfavoráveis, as correntes não podem ser submetidas a cargas máximas. Sobrecarga ou solavancos podem provocar prolongamento dos elos. Quando isso ocorre, as correntes não podem mais ser usadas.

Se houver diminuição de 20% do diâmetro do corpo do elo nos pontos de atrito, significa que a corrente terminou sua vida útil e deve ser substituída.

Deve-se verificar periodicamente as correntes. Cabos de aço Os fios de aço dos cabos oxidam-se e quebram-se. Portanto, os cabos são untados com graxa e, em seguida, enrolados num tambor com grande diâmetro, evitando-se a formação de anéis que iniciam a ruptura dos fios. Do mesmo modo que as cordas, uma proteção em cada extremidade impede a distorção do cabo.



O cabo de aço deve ser trocado quando, num comprimento igual a trinta vezes o seu diâmetro, 10% dos arames estejam quebrados, ou quando apresentarem deformações no perfil.

Corpo de prova Cabo de aço só deve ser usado quando o trabalho a ser realizado o recomenda. Nunca se deve utilizar o cabo acima das solicitações máximas permitidas. O cabo deve ser examinado antes e após o uso. Em caso de dúvida quanto ao estado do cabo, o melhor é eliminá-lo. Cordas de cânhamo O cânhamo dos cordames desgasta-se (a parte exterior é arrancada), ou mofa (o interior torna-se pó), o que torna obrigatória uma substituição. As cordas são enroladas e suspensas ao abrigo da umidade e dos vapores ácidos, devendo ser evitado o atrito contra os ângulos vivos. O mofo é impedido pela imersão das cordas novas numa solução a 10% de sulfato de cobre. As cordas devem ser conservadas em lugar de boa ventilação e periodicamente testadas. A corda não aceita solavanco e seu rompimento é instantâneo; devido a isso, o operador deve estar sempre atento à tabela de resistência em função do diâmetro e ao coeficiente de segurança de 7 - 8 para compensar o envelhecimento.



Pontes rolantes Das máquinas de transporte interno, a operação mais complexa é a da ponte rolante com operador. Todas as recomendações aqui expostas servem para operação da ponte rolante parte delas par utilização de talhas, pórticos e guinchos. O uso da ponte rolante está sujeito a acidentes que o somente conhecimento, o bom senso e o cuidado podem evitar. É impossível prever certas condições inseguras de operação, devendo permanecer, portanto, como responsabilidade do operador, antecipar e evitar quaisquer condições de insegurança. São requisitos principais e necessários para um operador de pontes rolantes:

•

Estar devidamente treinado e autorizado a manusear o equipamento de maneira segura.

•

Estar em boas condições de saúde.

•

Manter-se sempre calmo e atento.

•

Evitar problemas que não fazem parte do seu trabalho, procurando o encarregado em caso de

dúvidas;

•

Ter consciência da responsabilidade que lhe foi atribuída em relação ao trabalho, ao equipamento e

aos colegas.

•

Conhecer a capacidade e limitações da ponte rolante e órios.

•

Conhecer o código de sinais convencionais, quais sejam:

Sirene - deve funcionar perfeitamente.

Cabos - não devem apresentar ruptura ou arames soltos.



Ganchos - não devem estar com abertura excessiva ou com trincas.

Freio da ponte - a eficiência dos freios em movimentos deve ser testada.

Chave-limite - seu funcionamento deve ser observado, levando-se o gancho até ela.

O operador de ponte rolante deve:

•

Colocar o trole exatamente sobre a carga antes de acionar o guincho, evitando o balanço.



•

Não movimentar a ponte ou o trole enquanto a carga estiver no piso.

•

Deixar no mínimo três voltas de cabo de aço no dromo, quando for necessário que este continue se

soltando após o gancho ter tocado o piso.

•

Ao levantar o gancho, com ou sem carga, prestar especial atenção para que a chave-limite não seja

atingida

•

Não levantar carga além da capacidade dos estropos, correntes ou cabos de aço.

•

Levantar a carga a uma altura suficiente, para não atingir homens ou equipamentos no piso.

•

Evitar transportar carga sobre os homens do piso. Usar a buzina, para avisá-lo de sua aproximação.

•

Não aplicar reversão ao motor antes de pará-lo totalmente, salvo em caso de emergência para evitar

acidentes.

•

Nunca tentar reparar o equipamento elétrico ou fazer quaisquer outros serviços de manutenção em

sua ponte.



Em caso de defeitos, comunicá-los ao encarregado.

•

Não aplicar bruscamente o freio de pé. Os calos das rodas resultam da patinação da ponte.

•

Ao levantar qualquer carga próxima à capacidade nominal da ponte, elevá-la alguns centímetros e

testar os freios do gancho antes do levantamento completo. O balanço da carga O balanço da carga é resultado da conexão flexível entre a ponte e a carga (cabo de aço da ponte). Quando se liga o motor da ponte, ela imediatamente se movimenta, porém a carga fica ligeiramente para trás, com o cabo formando um ângulo com a perpendicular.

O mesmo acontece quando a ponte tem sua marcha diminuída, sendo que, nesse caso, o impulso da carga exerce um puxão na ponte.



Um operador experimentado sabe aproveitar esse balanço avançado da carga, para evitar que o gancho sofra um impulso, quando a ponte estiver plenamente parada. Em lugar de permitir que a carga e do ponto em que vai ser descarregada e depois volte atrás até atingir o prumo, o operador deve parar a ponte antes do local de descarga e, quando a carga balançar, acelerá-la rapidamente para frente, acompanhado o balanço da carga, de maneira que tanto a ponte como a carga possam ter seus movimentos simultaneamente interrompidos quando atingirem o local de descarga.



Vaso de pressão Vasos de pressão são recipientes para a contenção de pressão, tanto interior como exterior. Essa pressão pode ser obtida de uma fonte externa, interna ou pela aplicação de calor fornecido por uma fonte direta ou indireta, ou por qualquer combinação entre essas fontes.

Os vasos de pressão podem ser caldeiras, tanques, conjuntos de tubulações e reservatórios chamados autoclaves. Fabricação dos vasos de pressão Os vasos de pressão podem ser fabricados por forjamento, fundição e soldagem. Os vasos forjados devem ser suficientemente trabalhados para modificar a estrutura própria do lingote por meio de tratamento térmico de revenimento ou têmpera. Os materiais austeníticos podem ter um resfriamento acelerado ou serem submetidos a têmpera e revenimento para alcancar as propriedades mínimas de trabalho. São vasos de pequena dimensão, cujo diâmetro não ultraa 609mm. Os vasos fundidos são tratados previamente por recozimento para alívio de tensões; são fabricados nos fornos Siemens - Martin ou elétricos. Esses materiais estão sujeitos a limites de pressão e temperatura e devem obedecer à norma NB227, da ABNT. Os vasos soldados são os mais comuns e também devem obedecer às especificações da ABNT, NB 227; se um tratamento térmico for necessário, deverá ser feito depois da soldagem. Os materiais usados na fabricação de vasos de pressão, sejam forjados, fundidos ou soldados, são submetidos a vários tipos de solicitação mecânica (pressão de gases e vapor), química (líquido, ácidos e substâncias corrosivas) e térmica (calor da temperatura de trabalho). Dependendo do tipo de uso do vaso de pressão, é determinado um tipo de chapa a ser utilizada na fabricação do recipiente. Os vasos com espessura mínima requerida inferior a 6mm, a serem utilizados em serviços com ar comprimido, serviços com vapor ou com água, devem apresentar margem extra de material para corrosão, aplicando na superfície do metal em contato com tais substâncias; essa margem para corrosão não deve ser inferior a 1/6 da espessura calculada da chapa. A resistência mínima à tração específica para todos os aços na construção de vasos de pressão deve ser pelo menos, igual a 300N/mm2 e a resistência mínima à tração não deve ultraar 620N/mm2.



As chapas utilizadas na fabricação de vasos de pressão são as de aço - carbono, que podem ser facilmente repuxadas e dobradas, e as de aços - liga, empregadas em vasos com altas solicitações ou sujeitas a ataques químicos. Espessura da chapa dos vasos soldados Os vasos de pressão construídos por soldagem de chapa são os mais comuns porque este processo permite a fabricação de peças de grandes dimensões e de variados formatos. No entanto, para total segurança de um vaso de pressão, é preciso calcular a espessura da chapa a ser usada, em função das solicitações que serão sofridas pela peça. Além disso, é importante salientar que se o formato do vaso for cilíndrico, a espessura da chapa deve ser maior; por outro lado, se o vaso for esférico, a espessura deve ser menor. Isso acontece porque a pressão exercida no vaso esférico é a mesma em todos os pontos, enquanto que a pressão no vaso cilíndrico é diferente em diferentes pontos.

Cilíndrico

Esférico Para calcular a espessura da chapa usada na fabricação do vaso de pressão existem duas fórmulas, aplicadas, uma ao vaso cilíndrico e outra ao vaso esférico. Nessas fórmulas existem constantes que são, respectivamente 20 e 40. Fórmula do vaso cilíndrico: e=

D. P + C1 + C2 K 20 . . V + P S

Fórmula do vaso esférico: e=

D . P + C1 + C2 K 40 . . V +P S



onde: e - espessura mínima, em mm D - diâmetro externo do recipiente, em mm P - pressão interna do recipiente, em bar K - resistência do material em função da temperatura, em N/mm2 S - fator de segurança V - fator resultante de espessuras diferentes C1 - adicional na espessura em função do processo de fabricação, em mm C2 - adicionar para aços ferríticos em função da corrosão, em mm Os dados referentes a K, S, V, C1, e C2 são fornecidos por tabelas de chapas, elaboradas segundo as normas DIN correspondentes. Vejamos um exemplo de cálculo: Calcular a espessura de um vaso cilíndrico, sabendo que: D = 1000mm P = 20bar 2 K = 215N/mm S = 1,5 V = 0,8 C1 e C2 = 0

e=

1000 . 20 +0+ 0 215 20 . . 0,8 + 20 1,5

e = 8,6mm Outro exemplo. Calcular a espessura de um vaso esférico, sabendo que: D = 1000mm P = 20bar K = 215N/mm2 S = 15 V = 0,8 C1 e C2 = 0



e=

1000 . 20 +0+0 215 40 . . 0,8 + 20 1,5

e = 4,3mm Tomando como base esse exemplos, faça você os exercícios a seguir. Fórmulas: e=

D. P + C1 + C2 K 20 . . V + P S e=

D .P + C1 + C2 K 40 . . V. P S

1. Calcular a espessura da chapa de um vaso cilíndrico considerando os dados: D = 1000mm P = 20bar K = 215N S = 1,5 V = 0,7 C1 = 0 C2 = 1 2. Calcular a espessura da chapa de um vaso esférico, considerando os dados: D = 2000mm P = 40bar K = 215N S = 1,5mm V = 0,8 C1 e C2 = 0



Componentes de recipientes Introdução: Basicamente, toda a construção de um recipiente se compõe de três partes principais: carcaça, tampo e fundo.

A carcaça pode ser construída com tubos sem costura até o diâmetro de 500mm, dependendo da espessura da parede do tubo. Quando se necessita de carcaça com diâmetro acima de 500mm, elas são construídas de chapas calandradas e soldadas. Os recipientes se diferenciam pela sua finalidade de aplicação e, assim, conforme a finalidade têm-se os vários tipos de peças externas e internas que compõem o recipientes. Algumas dessas peças são padronizadas e outras, normalizadas.



Peças externas O aspecto externo de um recipiente é determinado pelas peças que o compõem, isto é, peças para fixação, peças para transporte, peças para observação e peças para manipulação durante o processo de trabalho (registro, manômetros, termômetros, etc.). e de apoio e fixação do recipiente O e de apoio e fixação tem a função de ar o peso do recipiente e seu conteúdo e transferir esse peso para o alicerce (base). Basicamente existem dois tipos de es de recipientes: es verticais para recipientes verticais e es horizontais para recipientes horizontais.

• −

es para recipientes verticais – compõem-se de perfis (L, U, I) ou tubos, sapata, console e, eventualmente, placa de reforço.

Observação: Quando o recipiente for constituído da chapa fina, recomenda-se a utilização de uma placa de reforço que deve ser soldada na parede do recipiente para evitar que haja empenamento. Antes da soldagem,



deve ser feito um furo de aproximadamente Ø 5mm para saída de ar, evitando-se assim a formação de câmaras de ar. A ligação dos es na carcaça do recipiente é feita através de consoles distribuídos em volta do recipiente.

A substituição do console pode ser feita por um anel de sustentação.

Outra possibilita de se fazer a fixação de um recipiente vertical é através de um e com carcaça.



A figura mostra a fixação do recipiente no e de carcaça e a fixação do e de carcaça no alicerce. Observação: Os es perfilados (I, U, L) e es de carcaça deverão ser construídos de forma que em o esforço de pressão e evitem a flambagem.

•

es para recipientes horizontais

os recipientes horizontais podem ser sustentados através de es de perfis L, U, I ou por intermédio de es de assento. Um e de assento compõe-se de: sapata, uma ou duas chapas de assento e duas nervuras



Peças para montagem e transporte Para a montagem e transporte do recipiente, o tarugo e o olhal de sustentação desempenham uma importante função. Tarugo de sustentação Trata-se de um tubo curto, uma chapa grossa no final e uma chapa de reforço adaptada com a mesma forma do recipiente.

Quando houver risco de deformação do recipiente durante o transporte, recomenda-se colocar o reforço em cruz dentro do recipiente

Após a montagem, esse reforço deve ser retirado. •

Olhais de sustentação

São utilizados em pares (um de cada lado recipiente). A figura mostra os olhais que servem para transportar o recipiente verticalmente.



Já a figura apresenta os olhais que servem para transportar o recipiente horizontalmente.

Tubos de ligação Os tubos de ligação servem para fazer a ligação entre o recipiente e os tubos da instalação. Os tubos de ligação compõem-se de tubo cilíndrico ou tubo cônico e flange para a conexão da instalação. Os tubos de ligação estão sujeitos a forças externas e forças de vibração ocasionadas pelo movimento do fluido. Para evitar que essas forças danifiquem o tubo é necessário construir nervuras em sua volta ou construí-lo em forma cônica.

Os tubos da ligação cônicos am maiores forças que os cilíndricos pois a área de apoio é maior, além disso, a condução do fluxo é melhor. É também aconselhável repuxar a carcaça do recipiente para a soldagem do tubo de ligação cônico, para evitar que o cordão de solda fique no ponto de maior tensão. Os tubos de ligação com diâmetros acima de 300mm são construídos em forma cilíndrica. Esse tubo cilíndricos são introduzidos na abertura da carcaça do recipiente. Durante a fixação, pode-se deixar uma saliência do tubo no interior do recipiente ou não. Se o recipiente necessitar de um revestimento interno, a saliência deve ser eliminada.



Observação: Quando a espessura da chapa do recipiente não for suficiente para dar uma boa resistência à fixação do tubo, utiliza-se uma chapa de reforço.

Flanges de recipientes Os flanges servem para conectar e desconectar as peças de um recipiente. Os flanges, por exemplo, são utilizados para se fazer as conexões entre os vários estágios que compõem o recipiente de coluna. Para a adaptação dos flanges em tubos de ligação até o diâmetro de aproximadamente 25mm, há necessidade se soldar um anel e para diâmetros maiores tubo o rebordeamento.



Para recipientes com diâmetro até 500mm, pode-se usar flange normal (flange para tubo). Acima de 500mm de diâmetro há necessidade de se utilizar flanges especiais. Para os recipientes sem pressão, são utilizados flanges construídos de peças planas, curvadas, soldadas e torneadas.

Quando não é feito o rebordeamento na carcaça do recipiente, pode ser utilizado perfil em L.

Recipientes com pressão recebem flanges soldados diretamente no topo da carcaça. Estes flanges podem ser obtidos por três processos diferentes:



•

Através de torneamento da chapa. Este processo não é econômico pois há muita perda de material

(cavaco)

•

Perfis especiais obtidos na laminação, depois curvados e soldados.

•

Por forjamento, processo que fornece mais resistência que os anteriores.

Entre dois flanges deve-se utilizar junta de vedação. Para evitar que a pressão interna do recipiente expulse a junta de vedação e a danifique, em recipientes de alta pressão o flange deve ser provido com ressalto macho e fêmea.



Para que haja uma pressão distribuída uniformemente, na junta de vedação, a quantidade de furos de aperto do flange é muito importante. Na prática, para se determinar a quantidade de furos do flange, utilizamos o seguinte cálculo: para uma distância entre centros ( t ) multiplicamos três a quatro vezes o diâmetro do furo (d). normalmente são utilizados flanges normalizados. A norma DIN classifica os flanges pelos tipos, pressão de trabalho e diâmetro. Conforme o tipo e pressão de trabalho, há variação do diâmetro.

A tabela apresenta um flange de pescoço com dimensões e material para uma pressão de trabalho de 10bar conforme norma DIN. Observação: DIN (diâmetro nominal) é uma medida de conexão com tubos, flanges, válvulas, etc. que é aproximadamente o diâmetro interno.



Medida de tubo DN

D1

Flange D

b

k

10 até 150

500 600 700 800

813

900

914

100 0 120 0 140 0 160 0 180 0 200 0 220 0 240 0 260 0 280 0 300 0

101 6 122 0 142 0 162 0 182 0 202 0 222 0 242 0 262 0 282 0 302 0

250 300 350 400

d3

s

r

h2

d4

f

Quant Rosca .

d2

Flange soldado conforme DIN 2633 219, 1 273 323, 9 355, 6 406 508 610 711

200

h1

Peso (7,85 kh/cm 3 )

Parafuso

340

24

295

62

235

5,9 10

16

268

3

8

M 20

22

11,3

395

26

350

68

285 292

6,3 12

16

320

3

12

M 20

22

14,7

445

26

400

68

344

7,1 12

16

370

4

12

M 20

22

17,4

505

26

460

68

385

7,1 12

16

430

4

16

M 20

22

23,6

565

26

515

72

440

7,1 12

16

482

4

16

M 24

26

670 780 895 101 5 111 5 123 0 145 5 167 5 191 5 211 5 232 5 255 0 276 0 296 0 318 0 340 5

28 28 30

620 725 840

75 80 80

542 642 745

7,1 12 7,1 12 8 12

16 18 18

585 685 800

4 5 5

20 20 24

M 24 M 27 M 27

26 30 30

21,6 28,6 26,2 38,1 44,6 62,1

32

950

90

850

8

12

18

905

5

24

M 30

33

84,1

95

950

10

12

20

5

28

M 30

33

98,5

10

16

20

5

28

M 33

36

115

11

16

25

5

32

M 36

39

182

12

16

25

5

36

M 39

42

248

14

16

25

5

40

M 45

48

347

15

16

30

5

44

M 45

48

430

16

16

30

5

48

M 45

48

539

18

18

35

6

52

M 52

56

658

20

18

35

6

56

M 52

56

825

22

18

40

6

60

M 52

56

979

22

18

40

6

64

M 52

56

1156

24

18

45

6

68

M 56

62

1402

34 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 75

105 0 116 0 138 0 159 0 182 0 202 0 223 0 244 0 265 0 285 0 307 0 329 0

95 11 5 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 17 0 18 0 19 0 20 0

105 2 125 5 146 0 166 5 186 8 207 2 227 5 247 8 268 0 288 2 308 5

100 5 111 0 133 0 153 5 176 0 196 0 217 0 237 0 257 0 278 0 300 0 321 0



Bloco de flange Com bloco de flange se entende um flange montado diretamente sobra as paredes ou encaixado na abertura do recipiente, eliminando-se assim os tubos de ligação. Com este processo é possível se fazer uma conexão bem próxima do recipiente. No caso da fixação de um visor, esse método é imprescíndível.

Quando o bloco de flange é sobreposto à parede do recipiente, há necessidade de se dar a mesma forma do recipiente ao bloco de flange para melhor acomodação. Visor Os visores permitem a observação interna do recipiente durante o processo de trabalho. O visor compõe-se de um bloco de flange, flange, visor de vidro, juntas de vedação.

Aberturas de inspeção e tipos de fechamento As aberturas de inspeção servem para observar e examinar detalhadamente as regiões que correm mais riscos de danificação. Exemplos de regiões de risco:

•

Cordões de solda nos cantos;

•

Parte rebordeada;

•

Nas regiões de grandes aberturas;

•

Nas regiões onde há erosão provocada pelo fluxo;

•

Nas regiões onde há corrosão provocada pelo fluxo;

•

Nas regiões onde há corrosão provocada pela sedimentação de produtos agressivos no fundo. 159 Escola Senai “Mariano Ferraz”


As aberturas de inspeção são provocadas pela sedimentação de produtos agressivos no fundo.

•

Abertura de inspeção visual serve para observar o inferior do recipiente por intermédio de instrumentos especiais como, por

−

exemplo, espelho.

•

Abertura para a mão serve para introduzir um instrumento auxiliar com a mão para fazer algum teste, por exemplo,

−

solda de ultra-som.

•

Abertura para cabeça

−

serve para realizar a inspeção diretamente, sem auxílio de instrumentos.

•

Boca de visita

−

oferece condições de o homem entrar no recipiente e inspecionar diretamente os pontos críticos.

Para as aberturas de inspeção nos recipientes, o fechamento pode apresentar-se na forma oval ou cilíndrica. O fechamento oval é feito através de uma tampa interna, anel de corpo cônico, parafusos e alavanca externa.



Este sistema apresenta a vantagem de proporcionar um melhor fechamento quando o recipiente está em funcionamento, devido á pressão interna. A figura nos mostra tipos de fechamento oval e as tabelas apresentam as dimensões de aberturas conforme fabricante.

Tabela de dimensões de abertura para a mão 80/12 100/15 liw 115/165 150/200 0 0 R1 120 150 165 200 R2 64 80 92 120 r1 12 15 16,5 20 r2 12,3 15,4 17,7 23 c 15 15 15 15 d1 120 150 165 200 d2 80 100 115 150 a 90 95 100 120 e 32 35 37 42 s 3 3 5 5 m 36 39 44 46 b 7 7 7 7 h 33 33 42 45 l 110 130 150 185 f 62 72 80 90 k 15 15 15 15 G M16 M16 M20 M20 Lo Ho 26,5 35 30,5 50 33,5 60 36 70 38,7 80 SR espessura do anel SD espessura da tampa



Tabela de dimensões de boca de vista e abertura para cabeça 300/40 320/42 Liw 220/320 350/450 0 0 R1 320 400 420 450 R2 134 240 230 260 r1 32 40 42 45 r2 32 46 42 45 c 25 25 25 25 d1 320 400 420 450 d2 220 300 320 350 a 145 185 190 215 e 50 60 60 70 s 6 7 7 8 m 55 75 75 90 b 10 10 10 10 h 75 95 95 105 l 255 340 340 370 f 112 146 146 175 k 25 25 25 25 n 125 175 195 220 G M20 M24 M24 M30 Lo Ho 44 60 49,5 80 55 100 60 120 65,5 140 SR espessura do anel SD espessura da tampa A seguir apresentamos a tabela que mostra a espessura de anel e tampa em função das dimensões, da pressão de trabalho e da resistência do material. Espessura mínima issível para anéis e tampos Anel (SR)

4 6 8 1 0

1 3 1 5 1 8 2 0

137 147 156 176 186 206 215 235

24 255 353 137 147 156 176 186 206 215 235 245 255 253 5

2,4 2,9 3,3 3,7

1,8 2,2 2,5 2,8

1, 8 2, 2 2, 5 2, 8

1,7 2,1 2,4 2,7

1,5 1,8 2,1 2,3

2,3 2,8 3,2 3,6

2,2 2,7 3,1 3,5

2,2 2,6 3,0 3,4

2,0 2,5 2,9 3,2

2,0 2,4 2,8 3,1

1,9 2,3 2,7 3,0

1,8 2,2 2,6 2,9

1,8 2,2 2,5 2,8

1,7 2,1 2,4 2,7

1,7 2,1 2,4 2,7

1,4 1,8 2,0 2,3

3,2 3,5 3,8 4,0

3, 2 3, 4 3, 7 3, 9

3,1 3,3 3,6 3,8

2,6 2,8 3,1 3,3

4,1 4,4 4,8 5,1

4,0 4,3 4,7 4,9

3,9 4,1 4,5 4,8

3,6 3,9 4,3 4,5

3,5 3,8 4,2 4,4

3,4 3,6 4,0 4,2

3,3 3,5 3,9 4,1

3,2 3,4 3,7 3,9

3,1 3,3 3,6 3,8

3,0 3,3 3,6 3,7

2,6 2,8 3,0 3,2

4,2 4,5 4,9 5,2

2,3 2,8 3,2 3,6

4,1 4,4 4,8 5,0

2,2 2,7 3,1 3,5

3,9 4,2 4,6 4,9

2,1 2,5 2,9 3,3

3,7 4,0 4,4 4,6

2,0 2,5 2,8 3,2

3,6 3,9 4,3 4,5

1,9 2,4 2,7 3,0

3,4 3,7 4,0 4,3

1,9 2,3 2,7 3,0

3,4 3,6 4,0 4,2

80 / 120

Pressão de trabalho (bar)

Resis tência K (N/m m2

Tampa (SD)



5,8 6,2 6,4 6,9

5,6 6,0 6,2 6,7

5,5 5,8 6,0 6,4

5,1 5,4 5,6 6,1

5,1 5,4 5,6 6,1

4,8 5,0 5,2 5,6

4,7 4,9 5,1 5,5

4,5 4,7 4,9 5,3

4 0 4 5 5 0 6 0

7,4 7,8 8,2 9,0

7,1 7,5 7,9 8,7

6,9 7,3 7,7 8,4

6,5 6,9 7,3 7,9

6,5 6,9 7,3 7,9

6,0 6,4 6,7 7,4

5,9 6,2 6,6 7,2

5,6 6,0 6,3 6,9

4 6 8 1 0

2,5 3,1 3,6 4,0

2,4 3,0 3,4 3,8

2,4 2,9 3,3 3,7

2,2 2,7 3,1 3,5

2,2 2,7 3,1 3,4

2,1 2,5 2,9 3,2

2,0 2,5 2,8 3,2

1,9 2,4 2,7 3,0

Pressão do trabalho (bar)

3,7 3,6 3,5 1 3 1 5 1 8 2 0

8,8 9,1 9,5 9,8 10, 10,7 3 11,3 10, 9

8,5 9,2 10, 0 10, 6

2 5 2 8 3 0 3 5

12, 2 12,6 12, 13,3 9 13,8 13, 14,9 3 14, 4

11, 8 12, 5 12, 9 14, 0

4 0 4 5 5 0 6 0

15, 4 15,9 16, 16,9 3 17,8 17, 19,5 2 18, 3

14, 9 15, 8 16, 7 18, 3

4, 4 4, 6 4, 8 5, 2 5, 5 5, 8 6, 2 6, 7 1, 9 2, 3 2, 7 3, 0

4,3 4,5 4,7 5,1

3,6 3,9 4,0 4,3

5,7 6,0 6,2 6,7

5,5 5,8 6,0 6,5

5,3 5,6 5,8 6,3

5,0 5,3 5,5 5,9

4,9 5,2 5,4 5,8

4,7 4,9 5,1 5,5

4,5 4,8 5,0 5,4

4,4 4,6 4,8 5,1

4,3 4,5 4,7 5,0

4,2 4,4 4,6 4,9

3,6 3,8 3,9 4,2

5,4 5,7 6,0 6,6

4,6 4,9 5,1 5,6

7,2 7,6 8,0 8,8

6,9 7,4 7,8 8,5

6,7 7,1 7,5 8,2

6,3 6,7 7,1 7,8

6,2 6,5 6,9 7,6

5,9 6,2 6,6 7,2

5,7 6,1 6,4 7,0

5,5 5,8 6,1 6,7

5,4 5,7 6,0 6,6

5,3 5,6 5,9 6,5

4,5 4,8 5,0 5,5

1,9 2,3 2,6 2,9

1,6 1,9 2,2 2,5

2,5 3,0 3,5 3,9

2,4 2,9 3,4 3,8

2,3 2,8 3,3 3,6

2,2 2,7 3,1 3,4

2,1 2,6 3,0 3,3

2,0 2,5 2,8 3,2

2,0 2,4 2,8 3,1

1,9 2,3 2,7 3,0

1,9 2,3 2,6 2,9

1,8 2,2 2,6 2,9

1,6 1,9 2,2 2,4

4,4 4,7 5,2 5,5

4,3 4,6 5,0 5,3

4,1 4,4 4,9 5,1

3,9 4,2 4,6 4,8

3,8 4,1 4,5 4,7

3,6 3,9 4,3 4,5

3,5 3,8 4,2 4,4

3,4 3,6 4,0 4,2

3,3 3,6 3,9 4,1

3,3 3,5 3,8 4,0

2,8 3,0 3,3 3,4

12,5 13,2 13,7 14,8

12, 1 12, 8 13, 2 14, 3

15,8 16,7 17,6 19,3

15, 2 16, 2 17, 0 18, 7

3, 3,3 2,8 4

3, 6 8,0 3,9 3,7 3,6 3,0 4, 8,6 8,4 8,0 3,9 3,3 0 9,5 9,2 8,8 8,6 3,5 10,0 9,7 9,2 9,0 8,6 8, 5

5,4 5,3 5,0 4,9 4,7 4,6 4,5 3,8 11,1 11,8 12,2 13,2

10, 8 11, 5 11, 9 12, 8

10, 3 10, 9 11, 3 12, 2

10, 1 10, 7 11, 0 11, 9

14,1 14,9 15,7 17,2

13, 7 14, 5 15, 3 16, 8

13, 0 13, 8 14, 6 15, 9

12, 7 13, 5 14, 2 15, 6

9,6 10, 2 10, 6 11, 4

9, 5 10 ,0 10 ,3 11 ,2

9,3 9,8 10, 1 11, 0

7,9 8,3 8,6 9,3

12, 2 12, 9 13, 6 14, 9

11 ,9 12 ,7 13 ,3 14 ,6

11, 7 12, 4 13, 1 14, 3

10, 0 10, 6 11, 1 12, 2

12, 4 12, 8 13, 8

5,6

5,3 5,2 5,0 4,9 4,8 4,1 12, 5,5 5,4 5,1 5,0 4,9 4,2 5,8 5,5 5,4 5,3 4,5 1 12, 13, 7 0

14, 8 15, 7 16, 5 18, 1

13, 9 14, 8 15, 6 17, 0

320/420 - - - 100/150

2 5 2 8 3 0 3 5

5,7 4,8 13, 5 14, 4 15, 1 16, 6

12, 9 13, 7 14, 4 15, 8

12, 6 13, 4 14, 1 15, 4

12, 1 12, 8 13, 5 14, 8

12, 5 13, 2 14, 5

12, 5,1 3 13, 11,0 0 12,1 14, 2


4 6 8 1 0

5,2 6,4 7,3 8,2

5,0 6,2 7,1 7,9

4,9 6,0 6,9 7,7

1 3 1 5 1 8 2 0

9,0 9,4 9,7 10,0 10, 11,0 6 11,6 11, 2

8,8 9,4 10, 3 10, 9

2 5 2 8 3 0 3 5

12, 5 13,0 13, 13,7 3 14,2 13, 15,3 7 14, 8

12, 1 12, 8 13, 3 14, 3

4 0 4 5 5 0 6 0

15, 8 16,4 16, 17,4 6 18,3 17, 20,1 7 19, 4

15, 3 16, 3 17, 1 18, 8

4,0 4,9 5,6 6,3

3, 9 4, 8 5, 5 6, 2

3,8 4,7 5,4 6,0

3,3 4,0 4,6 5,1

5,2 6,3 7,3 8,1

5,0 6,1 7,0 7,9

4,8 5,9 6,8 7,6

4,6 5,6 6,4 7,2

4,4 5,4 6,2 7,0

4,2 5,2 5,9 6,6

4,1 5,0 5,8 6,5

3,9 4,8 5,6 6,2

3,9 4,7 5,5 6,1

3,8 4,6 5,3 6,0

3,2 3,9 4,6 5,1

8,0 7,6 7,5 7,2 8,3 8,6 8,9 8,2 8,0 7,7 9,5 9,7 9,0 8,8 8,4 10, 10,2 9,5 9,3 8,9 0

7, 0 7, 5 8, 2 8, 7

6,9 7,4 8,1 8,5

5,9 6,3 6,9 7,2

9,3 9,9 10,9 11,5

8,9 9,6 10, 5 11, 1

8,7 9,3 10, 2 10, 7

8,2 8,8 9,6 10, 1

8,0 8,5 9,4 9,9

7,6 8,1 8,9 9,4

7,4 7,9 8,7 9,2

7,1 7,6 8,3 8,8

6,9 7,5 8,2 8,6

6,8 7,3 8,0 8,4

5,8 6,2 6,8 7,2

12,8 13,6 14,0 15,2

12, 4 13, 1 13, 6 14, 7

12, 0 12 ,7 13, 1 14, 2

11, 3 12, 0 12, 4 13, 4

11, 0 11, 7 12, 1 13, 0

10, 5 11, 1 11, 5 12, 4

10, 2 10, 8 11, 2 12, 1

9,8 10, 4 10, 7 11, 6

9,6 10, 2 10, 5 11, 4

9,4 10, 0 10, 3 11, 1

8,0 8,5 8,8 9,5

16,2 17,2 18,1 19,9

15, 7 16, 6 17, 5 19, 2

15, 2 16, 1 17, 0 18, 6

14, 3 15, 2 16, 0 17, 5

13, 9 14, 8 15, 6 17, 0

13, 2 14, 0 14, 8 16, 2

12, 9 13, 7 14, 5 15, 8

12, 11, 12, 4 9 1 13, 12, 10,1 12, 1 6 10,7 9 13, 13, 11,3 13, 9 3 12,4 611 15, 14, 4,9 2 6

4,6 5,6 6,5 7,2

4,5 5,5 6,3 7,1

4,3 5,2 6,0 6,7

4,2 5,1 5,9 6,6

11,4 12,1 12,5 13,5

11, 1 11, 8 12, 2 13, 2

10, 6 11, 2 11, 6 12, 5

10, 3 10, 9 11, 3 12, 2

9,9 10, 5 10, 9 11, 7

9, 7 10 ,3 10 ,6 11 ,5

9,5 10, 1 10, 4 11, 3

8,1 8,6 8,9 9,6

14,5 15,3 16,2 17,7

14, 1 14, 9 15, 7 17, 2

13, 4 14, 2 15, 0 16, 4

13, 1 13, 9 14, 6 16, 0

12, 5 13, 3 14, 0 15, 3

12 ,3 13 ,0 13 ,7 15 ,0

12, 0 12, 8 13, 4 14, 7

10, 2 10, 9 11, 4 12, 5

350 / 450

Pressão de trabalho (bar)




Exercícios: 1. Complete as dimensões desenho abaixo, consultando a tabela, e especifique o tipo de abertura de inspeção. Pressão de trabalho: 1bar Dimensões da abertura: 100/150 2

Resistência kN/mm : 176

É necessário fazer uma abertura no recipiente para encaixe do anel. Quando essa abertura for de fechamento oval, há necessidade de se traçar uma elipse geométrica no recipiente. Este traçado pode ser facilitado se usarmos uma chapelona. Exercício 2. Trace uma elipse para construir a chapelona de uma abertura de inspeção para a mão. Abertura oval: 100/150 Para a construção do anel que será introduzido na abertura do recipiente deve ser observada a distância mínima permissível da saída do anel para fora da carcaça do recipiente. Essa distância deve ser igual ou maior que uma vez e meia a espessura do anel. Essa distância é válida para anéis de corpo cônico ou cilíndrico.



O fechamento cilíndrico é feito através de tampa externa aparafusada e com alavanca de forma que os parafusos e a alavanca am a pressão interna do recipiente.



Esse sistema é utilizado somente para baixa pressão. Para fechamento de recipiente de alta pressão é utilizada tampa com parafuso tipo olhal com articulação.

A quantidade de parafusos depende do diâmetro da tampa. Também pode ser adaptado à tampa um braço com movimento giratório para facilitar o fechamento e abertura do recipiente.



Exercício 3. Tendo o desenho e os dados, faça os exercícios. Pressão interna = 10bar Diâmetro da abertura = 800mm Diâmetro dos parafusos = M 24 (5.6) Quantidade de parafuso = 10 1. Qual é a força exercida na tampa? 2. Qual é a força exercida em cada parafuso/ 3. Consulte a tabela e responda se o diâmetro dos parafusos é suficiente.



Força de tração máxima issível por parafuso no sentido do eixo Área da Diâmetro secção As 2

M 12 M 16 M 20 M 22 M 24 M 27 M 30 M 36

mm 84,3 157 245 303 353 459 561 817

Parafuso sem tensão inicial (prévia) 4.6 H KN 9,3 17,3 27,0 33,3 38,8 50,5 61,7 89,9

HZ KN 10,5 19,6 30,6 37,9 44,1 57,4 70,1 102,1

110

125

5.6 H HZ KN KN 12,6 14,3 23,6 26,7 36,8 41,7 45,5 51,5 53,0 60,0 68,9 78,0 84,2 95,4 122,6 138,9 150

170

10.6 H HZ KN KN 30,5 34,6 56,5 64,4 88,2 100,5 109,0 124,2 127,0 144,7 165,2 188,2 202,0 230,0 294,0 335,0 360

410

Parafuso com tensão inicial (prévia) 10.9 H HZ KN KN 35,0 40,0 70,0 80,0 112,0 128,0 133,0 152,0 154,0 176,0 203,0 232,0 245,0 280,0 357,0 408,0 0,7 – 0,8 – Fv/As Fv/As

σ tração H

= carga normal

H2 = Cargas adicionais Peças internas O recipiente é composto por diferentes tipos de peças, conforme suas funções. Quanto às funções, os recipientes podem ser divididos em dois grandes grupos:

•

Trocadores de calor;

•

Recipientes de coluna.

Trocador de calor Dentro de um trocador de calor se faz a troca de energia térmica (alta temperatura para baixa temperatura). Esta troca de energia ocorre entre dois fluidos separados por uma divisória.

Esta divisória pode ser formada por diferentes elementos. A construção da divisória se diferencia conforme o tipo do trocador de calor. A seguir, vamos ilustrar cinco dos tipos mais comuns dessas divisórias: 169 Escola Senai “Mariano Ferraz”


•

Trocador de calor tipo placa;

•

Trocador de calor tipo câmara (cinta) espiral;

•

Trocador de calor tipo espiral de tubo;

•

Trocador de calor tipo duplo tubo;

•

Trocador de calor tipo feixe tubular;

•

Trocador de calor tipo placa;



•

Trocador de calor tipo câmara (cinta);

•

Trocador de calor tipo espiral de tubo.



•

Trocador de calor tipo duplo tubo

A figura mostra dois tipos de trocador de calor (a e b). o trocador da figura a apresenta duas possibilidades de construção: sem compensação de dilatação (parte superior da figura) e com compensação de dilatação, que é feita por meio de guarnições (parte inferior da figura) A figura b mostra um trocador de calor com compensação de dilatação. A diferença entre a parte superior e a inferior (da figura) está no tipo de compensador de dilatação que varia apenas o tamanho das ondas. A figura mostra dois tipos de trocador de calor de tubo duplo ou em forma de cascata, sendo que na figura c a ligação dos tubos é feita somente em uma extremidade. E a figura d mostra o mesmo tipo, só que a ligação dos tubos é feita nas duas extremidades, facilitando assim a limpeza.

•

Trocador de calor tipo feixe tubular.



Este tipo de trocador de calor é o mais utilizado. Ele se compõe de feixe de tubos que são fixados no espelho (e de tubos). Existem diferentes processos para se forçar a compensação de dilatação, mostraremos apenas alguns tipos. Trocador de calor com tubos fixos em dois espelhos que, por sua vez, são fixos na carcaça. A compensação de dilatação é feita na carcaça. A diferença entre os trocadores das figuras está no processo de dilatação de compensação: compensador tipo onda e compensador tipo guarnição.

A figura mostra um trocador de calor com tubos fixos em dois espelhos, sendo um espelho fixo na carcaça e outro livre para fazer a compensação de dilatação (cabeça flutuante).



A figura mostra um trocador de calor com tubos em forma de U fixos em um só espelho, onde a compensação de dilatação é feita nos próprios tubos.

A figura mostra um trocador de calor sem compensação de dilatação, com dois espelhos fixos na carcaça do trocador.

Este processo é utilizado em função de dois fatores: a temperatura de trabalho deve ser baixa e o comprimento do trocador de calor não deve ser grande, pois o fator de dilatação está diretamente ligado à temperatura e ao comprimento do material. Espelho Os tubos são fixados nos espelhos através do processo de soldagem e expansão dos tubos. Os tubos são fixados nos espelhos normalmente a 60º. A distância entre os tubos (t) é de 1,5 . d e 1,25. d onde d = diâmetro do tubo.



No caso a e c, a distância entre os centros dos tubos é igual no espelho e também no feixe de tubos; no caso b, a distância entre os tubos no feixe é menor que a do espelho. Normalmente os espelhos são fixados pelo processo de soldagem nas carcaças. Mas este processo dificulta a limpeza e a manutenção do trocador. Por isso sempre que possível é aconselhável que os espelhos sejam fixados nas carcaças dos trocadores de calor por intermédio de flanges, para facilitar a limpeza e manutenção.

A figura ilustra um exemplo de construção de um trocador de calor tipo cabeça flutuante, onde apenas um espelho é fixado na carcaça.

A figura mostra um exemplo de construção de um trocador de calor, com compensação de dilatação na carcaça com sistema de guarnição (gaxeta) onde os espelhos são fixados na carcaça.

Chicanas São chapas montadas dentro do trocador com o objetivo de direcionar o fluxo de resfriamento. Com este sistema de chicanas o processo de resfriamento é mais eficaz, devido ao direcionamento do fluxo.



A figura mostra o fluxo do meio refrigerante percorrendo as chicanas. As chicanas são fixadas no distanciador, onde devem ser mantidas eqüidistantes dos tubos.

As chicanas são construídas de segmentos de chapas montados alternadamente (parte superior e inferior). A figura mostra o percurso do fluxo dentro dos tubos do trocador de calor. Este trocador de calor possui a entrada e saída do fluxo do mesmo lado, havendo a necessidade de se utilizar um cabeçote com divisória.



Recipientes de coluna Este tipo de recipiente é empregado para separar misturas de líquidos e gases.

São construídos em anéis de chapas denominados virolas, que podem ser fixadas umas às outras através de solda ou de flange. A espessura da chapa deve ser calculada com o recipiente totalmente cheio de líquido. Para o teste de pressão hidrostática, existem três fatores a serem considerados: a altura do recipiente, a densidade do líquido e a aceleração da gravidade. Exercício 5. Calcule a espessura da chapa. Diâmetro do recipiente = 8m Altura do recipiente = 27,5m Material x 10 CrNiTi 189 Meio circulante = água



Bandejas Nas virolas são montadas as bandejas que fazem a separação dos gases ou líquidos.

As bandejas são construídas de tal forma que o vapor sobe e, após a condensação, o líquido retorna através dos condutores de descida, que são localizados nas laterais do recipiente. Tipos de bandeja Existem vários tipos de bandeja que dão agem ao vapor. As que iremos mostrar a seguir são as mais comuns.



A figura mostra uma bandeja com furos de 40 a 120mm de diâmetro com rebordeamento ou anéis de tubos soldados e tampas tipo sino, com canais de saída de vapor.

Este processo é muito versátil. A figura mostra uma bandeja com furos de 20 a 50mm de diâmetro, com tampa dos furos tipo válvula. Este processo se adapta a qualquer quantidade de vapor.

A figura mostra uma bandeja com furos de 8 a 15mm de diâmetro.

Este tipo se denomina bandeja tipo peneira. Neste tipo de bandeja, a quantidade de vapor é constante, não tendo regulagem. Porém o custo de construção comparado aos dois anteriores é menor. 179 Escola Senai “Mariano Ferraz”


A figura mostra uma bandeja com rasgos de largura de 3 a 12mm. Este tipo é denominado bandeja tipo grade. A diferença do anterior é que não possui os condutores de descarga, o retorno se faz pelos próprios rasgos.

O custo de construção também é menor comparado aos dos primeiros sistemas mencionados. Fixação das bandeja A fixação das bandejas nas virolas pode ser feita através de soldagem ou de parafusos. Fixação das bandejas por solda A figura mostra uma bandeja soldada só de um lado. Esse processo é muito usado para bandejas de chapa fina.

A figura mostra uma bandeja soldada em ambos os lados, este sistema é usado para bandejas com espessuras grandes.

A figura mostra outra possibilidade de fixação de bandeja.

Esse processo é aplicado para evitar o empenamento da bandeja, causado pela tensão, durante a soldagem.



A figura mostra a possibilidade de fixação quando houver necessidade de muitas bandejas.

O que é crítico neste sistema é que a soldagem no rebordeamento da bandeja provoca uma redução na resistência do recipiente de coluna. Fixação das bandejas por parafusos Para se executar a limpeza e manutenção, as bandejas desmontáveis facilitam este trabalho. A seguir apresentamos alguns tipos mais comuns de fixação através de parafusos. A figura mostra uma cinta em forma de T forjada e soldada na própria carcaça. A bandeja é aparafusada na cinta. Este sistema faz com que as forças sejam absorvidas na virola.

A figura mostra outro sistema de fixação através de um anel e soldado na virola, onde a bandeja é fixada através de parafusos.



A figura mostra um sistema semelhante ao da figura, a diferença é que no anel forjado é feito o alojamento do e da bandeja.

A vantagem em relação é que após a desmontagem as paredes do recipiente ficam totalmente livres para a limpeza. O da figura a seguir oferece a mesma vantagem do da figura, a fixação é feita através de guarnição. Outro sistema que oferece as mesmas vantagens e é totalmente desmontável é o da figura, onde as bandejas são fixadas através de prisioneiros e distanciadores formando pacotes.





Flanges e vedações Introdução As conexões tubulares podem ser não-desmontáveis (soldadas) ou desmontáveis (roscadas e parafusadas).

A melhor conexão é a soldada por oferecer uma perfeita vedação e por também construir um processo barato, seguro e que não exige manutenção. Entretanto, existe caso onde é necessário que a conexão seja desmontável. Nessas situações, vê-se o amplo emprego de flanges.

Flanges. Flange é uma conexão especial, que serve para ligar, por meio de parafusos, uma rede o fechamento de extremidades, ligar na rede de instalação na outra, fazer o fechamento de extremidades, ligar na rede válvulas, bombas, compressores, vasos, tanques, etc. e proporcionar na rede reduções de bitolas de tubo.

Podem ser metálicos e não–metálicos, sendo forjados ou fundidos.



O flange é aplicado onde se deseja facilidade de montagem ou desmontagem de uma rede de instalação ou equipamento e também para facilidade de manutenção. A figura nos mostra uma ligação com flange, parafusos e porcas.

Designação dos flanges Designação: DE

= diâmetro externo

DN = diâmetro nominal

DF

= diâmetro da posição dos furos

df = diâmetro do furo

É o diâmetro nominal que determina as outras medidas do flange em função do diâmetro do tubo a ser unido. A norma DIN 2502, por exemplo, especifica para uma pressão nominal de 10bar, as medidas em mm dos flanges conforme a tabela. O número de furos sempre deve ser par, devido à simetria do sistema. Diâmetro Diâmetro N0 de Ø dos externo DF Parafusos nominal furos furo df DE 6 75 50 4 M10 11,5 8 80 55 4 M10 11,5 10 90 60 4 M12 (1/2”) 14 15 95 65 4 M12 (1/2”) 14 20 105 75 4 M12 (1/2”) 14 25 115 85 4 M12 (1/2”) 14 32 140 100 4 M16 (5/8”) 18 40 150 110 4 M16 (5/8”) 18 50 165 125 4 M16 (5/8”) 18 65 185 145 4 M16 (5/8”) 18 80 200 160 4 M16 (5/8”) 18 100 220 180 8 M16 (5/8”) 18 125 250 210 8 M16 (5/8”) 18 150 285 240 8 M20 (3/4”) 23 175 315 270 8 M20 (3/4”) 23



Solicitações A seleção dos flanges em função da pressão nominal é importante, por que é a pressão interna da caldeira que determina as solicitações nos flanges e nos parafusos da junção. Simplificando podemos apresentar as solicitações conforme a figura. Em função das solicitações nos tubos e flanges, devem ser utilizados parafusos com resistência adequada.

Muitas vezes usam-se parafusos elásticos, com os quais o prolongamento no caso da solicitação sempre está dentro dos limites de elasticidade.



Tipos de flanges: Flange de pescoço É bastante usado com tubulações industriais para quaisquer pressões e temperaturas. É uma peça resistente que permite melhor vedação e que dá origem a menores tensões residuais em conseqüência da soldagem, e das diferenças de temperatura.

Flange sobreposto É um flange de menor custo por ser mais fácil de se instalar do que o anterior: a ponta do tubo encaixa no flange, facilitando o alinhamento e evitando a necessidade de corte do tubo na medida exata. O flange é ligado ao tubo por duas soldas em ângulo, uma externa e outra interna. Este flange é um dos mais usados em tubulações não–críticas (até 20kg/cm2 e 400ºC) porque o aperto permissível é pequeno, as tensões residuais são elevadas e as descontinuidades de secção dão origem à concentração de esforços, facilitando assim a erosão e a corrosão.



Flange rosqueado Em tubulares industriais este flange é usado apenas para tubos de metais de difícil soldabilidade (ferro fundido e alguns aços–liga).

Flange solto (“Lap t”) Este flange não fica preso à tubulação como os demais, podendo desligar livremente sobre o tubo quando desconectado. Para sua utilização, solda-se, na extremidade do tubo, uma peça especial denominada virola que servirá de bastante para o flange.

Em serviços que exijam tubulações de materiais caros (aços inoxidáveis, ligas de Ni, etc.) é usado este tipo de flange, pois, não tendo contato com o fluido circulante, pode ser de material de menor custo (aço– carbono, ferro fundido, etc.)

Flange cego É um flange usado para fechamento das extremidades de redes de instalação, com bocais flangeados.



Flange de encaixe e solda É um flange semelhante ao sobreposto, porém tem um encaixe completo para a ponta do tubo; a solda externa é mantida, eliminando-se a interna. É usado em tubulações de diâmetros até 2”. Devido à descontinuidade interna, não são recomendados para serviços com materiais corrosivo.

Flange integral O flange integral é usado em alguns casos para tubos de ferro fundido. É o tipo mais antigo de flange e também o mais resistente. O flange é ligado ao tubo no próprio processo de fabricação, ficando a face interna do tubo perfeitamente lisa, sem descontinuidades que facilitem a concentração de esforços ou corrosão.

Flange cego temporário (raquete) O flange cego temporário é instalado entre dois flanges, quando se deseja, temporariamente, um bloqueio rigoroso e absoluto do fluxo. Evidentemente devem ser colocadas juntas de ambos aos lados. O tipo raquete possui um cabo que tem a finalidade de indicar se a rede de instalação (tubulação) está ou não bloqueada.



Existe também um tipo de flange cego, denominado figura oito, que possui função idêntica a da raquete.

Flange de orifício É um flange que possui em sua lateral, furos eqüidistantes, rebaixados, roscados ou para encaixe e solda, que vão do diâmetro externo até o interno.

Entre dois destes flanges é colocada uma placa com orifício, que serve para realizar a medição do fluxo.

Observação: Os tipos de flanges estudados até agora apresentam-se, normalmente, em formato circular. Entretanto os flanges podem-se apresentar em formato quadrado ou oval. O formato do flange depende de fabricação do equipamento que será conectado, tais como, válvulas, compressores de ar, bombas e lubrificadores.



Tipos de faceamento de flanges O faceamento dos flanges está padronizado na norma ANST.B.16.5. A seguir, serão apresentados os tipos mais usuais. Face com ressalto

Os tipos faceados com ressalto são mais comuns para flanges de aço, aplicáveis a quaisquer condições 2

de pressão e temperatura. O ressalto tem 1/16” de altura para pressões até 200N/cm (~ 300 PSI), e 1/4" de altura para pressões mais altas. A superfície do ressalto apresenta geralmente uma série de pequenas ranhuras concêntricas e não espiraladas, pois dessa forma dariam origem a vazamentos. Sob encomenda especial a superfície do ressalto pode também ser fornecida com acabamento espelhado liso ou com acabamento espelhado, para uso com juntas metálicas. Face plana É o faceamento usual nos flanges de ferro fundido e de outros materiais frágeis, como os plásticos, por exemplo. A força de aperto da junta é muito inferior á obtida em igualmente de condições com os flanges de face com ressalto. Entretanto, se os flanges de ferro fundido e de outros materiais frágeis tivessem faces com ressalto, o aperto dos parafusos poderia causar fraturas nas bordas do flange em conseqüência da flexão. É importante observar que só se devem usar flanges de face plana para acoplar com flanges também de face plana das válvulas e equipamentos fabricados de ferro fundido.

Face para junta anel (RTJ) Esse tipo de face é usado em flanges de aço para serviços severos, de altas pressões e temperaturas principalmente para fluidos perigosos, inflamáveis, tóxicos, etc.; em que deva haver absoluta segurança contra vazamentos. A face dos flanges tem um rasgo circular profundo onde se encaixa a junta em forma de anel metálico. Consegue-se nesses flanges uma boa vedação não só devido à ação de cunha da junta anel nos rasgos dos flanges, como também porque a pressão interna tende a dilatar a junta anel apertando-a contra as paredes dos rasgos. As faces para junta anel garantem também melhor vedação em serviços com grandes variações de temperatura. 191 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Face de macho e fêmea Esses faceamentos, bem mais raros do que os anteriores, são usados para serviços especiais com fluidos corrosivos, porque consistem em uma lingüeta e uma ranhura para encaixe da junta que está protegida, não tendo quase contato com o fluido.

Observação: Para maior esclarecimento de pressões em libras sobre o flange, procurar tabelas. A tabela a seguir específica as dimensões em milímetro e polegada de flange de pescoço e sobreposto para 150 e 300 libras. De 2” a 24” de diâmetro nominal.



Ø 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24” Ø 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”

A 152 190 229 279 343 405 483 533 597 635 698 813

B 121 152 190 241 298 362 432 476 540 578 635 749

C 92 127 157 216 270 324 381 413 470 533 584 692

D 64 70 76 89 102 102 114 127 127 140 145 152

A 166 210 254 313 381 445 521 584 648 711 775 914

B 127 168 200 270 330 387 451 514 572 629 686 813

C 92 127 157 216 270 324 381 413 470 533 584 892

D 70 79 86 98 111 117 130 143 146 159 162 168

150# E 19 24 24 25 29 30 32 35 37 40 43 48 300 # E 22 29 32 37 41 48 51 54 57 60 63 70

0

F 25 30 33 40 44 49 56 57 63 68 73 83

Ø Furos 3/4" 3/4" 3/4" 7/8” 7/8” 1” 1” 1 1/8” 1 1/8” 1 1/4" 1 1/4" 1 3/8”

N Furos 4 4 8 8 8 12 12 12 16 16 20 20

F 33 43 48 52 62 67 73 76 83 89 95 106

Ø Furos 3/4" 7/8” 7/8” 7/8” 1” 1 1/8” 1 1/4" 1 1/4" 1 3/8” 1 3/8” 1 3/8” 1 5/8”

N Furos 8 8 8 12 12 16 16 20 20 24 24 24

0

A tabela a seguir especifica as dimensões em milímetro e polegada de flanges de pescoço (WN.F–RTJ) de 300, 400, 600 e 900 libras, de 2” a 24” de diâmetro nominal.



300# Ø

A

B

C

D

165 210 254 318 381 445 521 584 648 711 775 914

127 166 200 270 330 387 451 514 565 629 686 813

108 146 175 241 302 356 413 457 508 575 635 749

83 124 149 211 270 324 381 419 470 533 584 692

A

B

C

D

2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”

165 210 254 318 381 445 521 584 648 711 775 914

127 166 200 270 330 387 451 514 565 629 686 813

108 146 175 241 302 356 413 457 508 575 635 749

83 124 149 211 270 324 381 419 470 533 584 692

Ø

A

B

C

D

2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”

165 210 273 356 409 508 559 603 686 743 813 940

127 168 216 292 349 432 489 527 603 654 724 838

108 146 175 241 302 356 413 457 508 575 635 749

83 124 149 211 270 324 381 419 470 533 584 692

Ø

A

B

C

D

2” 3” 4” 6” 8”

216 241 292 381 470

165 190 235 318 394

124 156 181 241 308

95 124 149 211 270

2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24” Ø

E

F

G

Ø Furo

22 29 32 37 41 48 51 54 57 60 63 70

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 10 11

3/4" 7/8” 7/8” 7/8” 1” 1 1/8” 1 1/4" 1 1/4" 1 3/8” 1 3/8” 1 3/8” 1 5/8”

E

F

G

Ø Furo

73 83 89 103 117 124 137 149 152 165 168 175

25 32 35 41 48 54 57 60 63 67 70 76

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 10 11

3/4" 7/8” 1” 1” 1 1/8” 1 1/4" 1 3/8” 1 3/8” 1 1/2" 1 1/2" 1 6/8” 1 4/8”

600# E F

G

Ø Furo

73 25 83 32 102 38 117 48 133 56 152 63 156 67 165 70 178 76 184 83 190 89 203 102 900 # E F

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 10 11

3/4" 7/8” 1” 1 1/8” 1 1/4" 1 3/8” 1 3/8” 1 1/2" 1 5/8” 1 3/4" 1 3/4" 2”

G

Ø Furo

102 102 114 140 162

8 8 8 8 8

1” 1” 1 1/4" 1 1/4" 1 1/2"

62 71 78 90 103 109 122 135 138 151 152 157 400 #

N0 Furos 8 8 8 12 12 16 16 20 20 24 24 24 0

38 38 44 56 63

N Furos 8 8 8 12 12 16 16 20 20 24 24 24 0

N Furos 8 8 8 12 12 16 20 20 20 20 24 24 0

N Furos 8 8 8 12 12 194



10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”

546 610 641 705 787 857 104 1

470 533 559 616 686 749 902

362 419 467 524 594 648 772

324 381 419 470 533 584 692

184 200 213 216 229 248 292

70 79 86 89 102 108 140

8 8 11 11 13 13 16

1 1/2" 1 1/2" 1 5/8” 1 3/4" 2” 2 1/8” 2 5/8”

16 20 20 20 20 20 20

A tabela abaixo especifica as medidas em polegada e milímetro de afastamento dos tubos aos flanges desde 2” até 24” de diâmetro nominal.



Nota: Dimensões B e T em milímetros 0

0

A tabela abaixo especifica as dimensões em milímetros das curvas (ou joelho) de 90 a 45 a serem flangeadas de 1” a 24” de diâmetro nominal.

Podem-se usar flanges em ambos os lados dos joelhos nos seguintes casos: Raios longos

Raios curtos

180º

-

de 2 1/2" para maior

180º

-

De 6” para maior

90º

-

4” para maior

90º

-

de 8” para maior

45º

-

8” para maior

Diâm. 1” 1 1/2" 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”

90º Raios longos A a

Raios curtos A a

45º B

b

Use flange de gola soldada 86 124 165 242 318 394 476 552 629 705 781 933

76 114 152 229 305 381 457 533 610 686 762 914

61 86 125 165 216 267 324 375 425 476 527 629

51 78 102 152 203 254 305 356 406 457 508 610

45 61 77 108 140 172 210 241 273 305 337 400

35 51 64 95 127 159 191 222 254 286 318 381

y 16 22 28 36 45 67 90 112 135 157 180 202 228 270



Vedações A finalidade das vedações (juntas ou guarnições) é evitar vazamentos em diversas peças montadas em máquinas, aparelhos, tubulares, caldeiras, etc. As peças podem estar em repouso ou em movimento. Uma vedação deve ser resistente a meios químicos, a temperatura, a pressão, a desgaste e a envelhecimento. A figura mostra as solicitações às quais a vedação está submetida.

1

Força de aperto do parafuso

2

Pressão interna

3

Temperatura

4

Meio (material circulante)

Em função das solicitações existem vedações de materiais moles (elásticos) tais como borracha e plásticos e vedações de materiais mais duros tais como cobre, alumínio, chumbo, etc. O tipo de vedante é determinado em função do material empregado (líquido, gás ou vapor) que a na tubulação e sua variação de temperatura e pressão. Nas instalações especiais, de vapor, ar comprimido, vácuo, etc., emprega-se também o litargírio (protóxido de chumbo) misturado com glicerina. É uma vedação segura mas apresenta o inconveniente de uma secagem rápida, não permitindo correções posteriores. A tabela apresenta as vedações mais comuns.



Materiais para vedações Guarnição

Forma

Denominação DIN. 2690 DIN. 2692

Materiais macios

Guarnição espiral Anel impermeável corrugado

Metais macios

Guarnição com chapa de revestimento Guarnição metálica chata DIN. 2694 Guarnição metálica de perfil losangular Guarnição metálica de perfil oval Guarnição metálica de perfil redondo Guarnição metálica de perfil abaulado Guarnição tipo lente DIN. 2696 Guarnição de perfil tipo pente DIN. 2697

Guarnições metálicas

Material Papelão Borracha sintética Teflon Asbesto (amianto) Aço–carbono Alumínio Cobre, magnésio Aço baixo teor carbono Alumínio Cobre, magnésio Aço baixo teor carbono

Metais moles e deformáveis, Cu, Al, aço macio, aço–liga.

Guarnição tipo membrana DIN. 2695

Tipo de guarnições e sua aplicação As guarnições podem ser de dois tipos:

•

Guarnição para vedação em repouso;

•

Guarnição para vedação em movimento.

Guarnições para vedação em repouso Normalização:

DIN 2690 198 Escola Senai “Mariano Ferraz”


Anel 100

ND

16

DIN

Diâmetro nominal

2690

pressão nominal

100mm

16bar

Chapa de aço

DIN 2698 Anel 115 x 162

DIN

DI DE

2698

= 115mm = 162mm

Guarnições perfiladas

DIN 2693 Anel

122

DIN

2693

Diâmetro interno



Anel tipo lente

DIN 2696 Anel

94

x

143

DIN 2696 DIN 2696

DI = 94mm

St 35.8 DE = 143mm Material

Anel tipo pente



DIN 2697 Anel

A

115

x

St

Formato A

DI

DE

162

DIN

2697

35.8

material

Guarnições para vedação em movimento Consistem em guarnições montadas uma ao lado da outra formando “pacotes”. O princípio é a vedação de contato entre superfícies em movimento. A vedação no sentido radial é causada pelas forças axiais.

Os pacotes podem ser de materiais moles não–metálicos tais como couro, plásticos, etc.



Podem, também, ser metálicos, consistindo de vários anéis de metal facilmente deformável na zona plástica.

Os pacotes podem, ainda, ser constituídos de uma combinação de metal (aço, Al, Cu, etc.) com materiais moles ou de uma massa amorfa de plásticos tais como neoprene, borracha, silicone.

Orientação para seleção de guarnições (juntas) A indicação do metal da junta depende, principalmente, das condições operacionais (pressão e temperatura) e do fluído confinado, enquanto a escolha do estilo da guarnição depende das características mecânicas e das dimensões do acoplamento. Sempre que projetar ou fizer a manutenção de acoplamentos, multiplique a pressão de trabalho em kg/cm2 pela temperatura de trabalho em graus Celsius (ºC); se o resultado exceder a 8500, a utilização da guarnição metálica faz–se necessária. A título de orientação, apresentamos a tabela, onde os valores da primeira coluna indicam os índices máximos de resistência dos materiais utilizados na fabricação de guarnições. Em geral as guarnições fabricadas de materiais não–metálicos não devem ser utilizadas em temperaturas acima de 440ºC ou pressões maiores que 80kg/cm2.



Pressão x Temperatura = índice máximo 500 1300 4350

Temperatura ºC máxima 150 120 200

8500

440

8500 e acima

*

Material da junta Borracha Fibra vegetal Tecido de amianto Emborrachado Papelão hidráulico de amianto Junta metálica

A tabela apresenta alguns materiais utilizados na fabricação de guarnições e materiais empregados em seu enchimento, com os limites máximos de resistência à temperatura. O tipo, diâmetro da guarnição e o rigor da ação corrosiva do fluido podem aumentar ou diminuir esses limites.

Metais Chumbo Latões comuns Cobre Alumínio AISI 304 AISI 316 Aço carbono AISI 502 AISI 410 Prata Ouro Níquel AISI 430 Monel AISI 3095 AISI 321 AISI 347 Inconel 600 Titânio

Limites máximo de resistência à temperatura 100ºC 260ºC 315ºC 425ºC 540ºC 540ºC 540ºC 620ºC 650ºC 650ºC 650ºC 760ºC 760ºC 815ºC 870ºC 870ºC 870ºC 1100ºC 1100ºC

Enchimentos especiais para guarnições Para atender projetos especiais, as guarnições poderão ser fabricadas com enchimento de metais macios. Politetrafluoretileno (Teflon) 260ºC Papelão hidráulico de amianto 440ºC Amianto branco (Crisotila) 500ºC Amianto azul africano (Crosidolita) 500ºC Fibra cerâmica 1260ºC Grafite puro, laminado (Grafoil) 1650ºC



Trocador de calor Trocador de calor é um equipamento utilizado para resfriar ou elevar a temperatura de um fluido, visando ao equilíbrio de um sistema.

O trocador de calor compõe-se basicamente de três partes: um compartimento estanque, um conjunto de tubos chamado feixe tubular e um disco de metal usinado e perfurado chamado espelho. O compartimento estanque é a parte onde se faz a troca de energia térmica, a qual ocorre entre dois fluidos separados por uma divisória. De acordo com a utilização do trocador de calor, pode haver mais de um compartimento estanque, neste caso, os vários compartimentos são acoplados um ao outro por meio de flanges. Observe a figura a seguir.

O feixe tubular é um conjunto de tubos dispostos de várias maneiras, por onde o fluido circula, possibilitando a troca de energia térmica. Dependendo do tamanho do trocador de calor, os tubos podem ser apoiados por placas de metal que também servem para direcionar o fluxo de resfriamento.



As placas de metal que servem de apoio e de direcionamento do fluxo são chamadas chicanas. Existem dois tipos de chicanas: as segmentares e as de anel e disco. As chicanas segmentares são cortadas em um dos lados numa proporção que varia segundo o diâmetro da chicana; usualmente, essa proporção é de 25%. As chicanas podem ser colocadas em posição vertical ou horizontal.

As chicanas de anel e de disco são na verdade uma chicana dividida em duas, pois o disco é a parte central que, ao ser retirada, forma a outra parte em formato de anel.

As chicanas também servem para manter um espaçamento entre os tubos do feixe tubular e para restringir a vibração causada pelo impacto do fluido sobre os tubos. O espelho é um disco de metal perfurado de acordo com o diâmetro dos tubos que compõem o feixe tubular. O espelho é encaixado em ambas as extremidades do compartimento estanque e serve para fixar os tubos.



Basicamente, existem dois tipos de trocadores de calor: os de mistura e os de superfície. Trocadores de calor e de mistura São equipamentos em que os dois fluidos entram em contato um com outro, permitindo que o fluido quente ceda calor ao fluido frio. Trocadores de calor de superfície São os mais comuns e apresentam uma divisória, isto é, um elemento que facilita o equilíbrio térmico, direcionando o fluxo.

No entanto, existem trocadores de calor mais simples que não apresentam divisória e a troca de energia térmica se faz pela proximidade entre um tubo e outro. A divisória dos trocadores de calor é formada pelos próprios tubos ou por outros elementos. De acordo com a divisória, faz-se a classificação dos trocadores de calor de superfície, que podem ser: duplo tubo, espiral de tubo, casco e tubos, com placas e aletado. Trocador duplo tubo É formado por dois tubos com diâmetros diferentes, colocados um dentro do outro; por dentro do tubo menor a um dos fluidos e pelo tubo maior a o outro fluido.

Este tipo de trocador é simples e portanto, de custo menor e de fácil manutenção; porém, a troca de calor é pequena devido ao comprimento comercial dos tubos, que é de 6 metros. Neste tipo, a divisória é o próprio tubo.



Trocador de espiral de tubo Este tipo de trocador permite uma área maior de troca de calor. O tubo é "enrolado" e fica dentro de um reservatório. É usado quando se quer aquecer ou resfriar o fluido contido no reservatório.

Trocador de casco e tubos Este tipo é o mais usado nas indústrias, especialmente quando se necessita de grandes áreas de troca de calor.

O trocador de casco e tubos apresenta um feixe de tubos presos pelas pontas nos espelhos, os quais são soldados ou flangeados à carcaça e aos cabeçotes. Os cabeçotes são responsáveis por cortar o fluido dos tubos, promover o retorno e distribuir o fluxo pelos tubos. Os fluidos entram e saem do trocador de calor por um pescoço e um flange. Veja as partes que compõem este tipo de trocador de calor.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

cabeça móvel canal de cabeça móvel flange de cabeça móvel tampa agulha ou bico espelho tubos casco ou carcaça casca - tampa flange para união da cabeça estacionária flange para cabeça posterior bico da carcaça flange da casca - tampa juntas de expansão

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

espelho flutuante tampa flutuante da cabeça posterior flange da cabeça flutuante guarnição flutuante varão espaçador placa e transversal placa vedadora conduto separador conexão para ventilador conexão para drenagem conexão para instrumentos e para apoio (sapata) olhal de suspensão

No trocador de calor tipo casco e tubos são colocadas chicanas que obrigam o fluido do casco a percorrer todo o trocador, sem parar, a uma certa velocidade. Cada vez que o fluxo percorre o comprimento do trocador de calor, temos um e ou agem. Assim, quando o fluido dos tubos entra pelo cabeçote esquerdo, percorre o comprimento do tubo e sai pelo cabeçote direito, dizemos que houve um e. O mesmo acontece com o fluido do casco. Trocador de calor com placas Compõe-se de várias placas de metal estampadas, prensadas uma contra a outra e colocadas em tubos. As placas são estampadas para oferecer maior resistência mecânica e maior troca de calor. Os conjuntos de placas são mantidos juntos por meio de duas placas de pressão com parafusos. Quanto maior for o número de placas, maior será a troca de calor. A distância entre as placas é de 4 a 6mm e a espessura de cada placa é de 1 a 1,5mm.

O trocador de calor com placas é de fácil desmontagem e por isso, a limpeza pode ser feita com facilidade. Este tipo de trocador de calor tem grande aplicação nas indústrias químicas e alimentícias.



Trocador de calor aletado Este tipo de trocador de calor consiste de dois tubos concêntricos; o tubo menor apresenta aletas que podem ser longitudinais ou transversais.

Este tipo de trocador é usado para aumentar a superfície de transferência de calor; é empregado quando a propriedade de transferência de calor de um fluido apresenta grande resistência ao escoamento de calor e o outro fluido apresenta baixa resistência. Os vários tipos de trocadores de calor são utilizados em indústrias petroquímicas, siderúrgicas, metalúrgicas e alimentícias, além de serem empregados como condensadores de refrigeradores e evaporadores de aparelhos de ar condicionado. Até mesmo tornos de comando numérico podem ter resfriadores de calor, que nada mais são que trocadores de calor. No entanto, o emprego mais comum dos trocadores de calor está vinculado à operação de caldeiras, que trabalham em ambientes sujeitos a grande variação de temperatura e pressão.


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