Estruturas metálicas normalizada

Centro de Formação Profissional Profissional Afonso Greco

INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS

Presidente da FIEMG Robson Braga de Andrade

Gestor do SENAI Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e Superintendente de Conhecimento e Tecnologia Alexandre Magno Leão Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração Equipe Técnica CETEM - Betim

Unidade Operacional CETEM

Sumário APRESENTA APRESENTAÇÃO ÇÃO............................. ............................................................ .................................................. ................... ...........4 ........... 4 1. ROTEIRO DE INSPEÇÃO MECÂNICA DE ESTRUTURAS METÁLICAS METÁLICAS (PROCEDIM (PROCEDIMENTO ENTO)............... )............................................. ............................................................. ...........................................5 ............5 1.1. ANTES DA FABRICAÇÃO ............................ ........................................... ................................ ................................. ............................... .........................5 ..........5 1.2. DURANTE A FABRICAÇÃO.................................... ...................................................... .................................... ...................................... ...........................6 .......6 1.3. APÓS A FABRICAÇÃO ........................ .................................... ........................ ....................... ....................... ........................ ........................ ......................7 ..........7 1.4. FERRAMENTAS E INSTRUMENTOS................................. ................................................... .................................... .................................... ......................8 ....8 1.5. NORMAS E CATÁLOGOS........................... ........................................ .......................... ............................ ............................. ........................... ...................8 ......8

2. ÁREAS DE AÇÃO DA INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS...................................10 2.1. CONTROLE DE DETERIORAÇÃO ............................ ......................................... ............................ .............................. .............................. .....................10 ......10 2.2. CAUSAS DE DETERIORAÇÃO ............................ ........................................... ............................... ............................... .............................. .....................15 ......15

3. TÉCNICAS TÉCNICAS DE MANUTENÇ MANUTENÇÃO ÃO PREDITIVA PREDITIVA............................ ........................................... .......................20 ........20 4. NOÇÕES NOÇÕES DE METALURG METALURGIA.......... IA........................................ .......................................... ....................... ...................42 ........42 5. AÇOS USI-SAC - RESISTENTES À CORROSÃO ATMOSFÉRICA.......................47 6. AÇÕES DE SEGURANÇA DAS ESTRUTURAS................................................49 7. PARAFUSOS E BARRAS ROSQUEADAS......................................................52 REFERÊNCIA REFERÊNCIAS S BIBLIOGRÁ BIBLIOGRÁFICAS FICAS........................... ..................................... .................... ..................... ...................57 ........57

Inspeção e Manutenção de Estruturas Metálicas _____________ ____________________ ______________ ______________ ______________ ______________ ______________ ____________ _____

Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento”. Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação. O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país, sabe disso, e, conscien consciente te do seu papel papel formativo, formativo, educa o trabalhado trabalhadorr sob a égide do conceito conceito da competência : “formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, produtivo, com iniciativa iniciativa na resolução resolução de problemas, problemas, com conhecimen conhecimentos tos técnic técnicos os aprofu aprofunda ndados dos,, flexibil flexibilida idade de e criativ criativida idade, de, empree empreend ndedo edoris rismo mo e consciência da necessidade de educação continuada”.

Vive Vivemo moss numa numa soci socied edad ade e da info inform rmaç ação ão.. O conh conhec ecim imen ento to,, na sua sua área área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações - internet - é tão importante quanto zelar pela produção de material didático. Isto porque, nos embates diários, instrutores e alunos, nas diversas oficinas e laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem tomem sentido e se concretizem em múltiplos múltiplos conhecimentos. conhecimentos. O SENAI dese deseja ja,, por por meio meio dos dos dive divers rsos os mate materia riais is didá didátic ticos os,, aguç aguçar ar a sua sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada! Gerência de Educação e Tecnologia

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Curso Qualificação de Mão-de-Obra

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11.. R otei otteir eiro ro e ins in sspeç peç peeção çãão o m eccâni ânica nica d e es estr tru u tura tu ras s Rote Ro iro o d de insp mecâ me de trut utur uras as metálicas (procedimento) 1.1. Antes da Fabricação a) Matéria Prima Verificar: - A matéria prima dos materiais citados abaixo, analisando os certificados de análise química e de propriedade mecânicas: •

Chapas

•

Barras

•

Perfis

•

Parafusos

•

Chumbadores

•

Rebites.

- Quando especificado ou quando houverem dúvidas quando ao certificado, a compo composiç sição ão químic química a dos materi materiais ais citado citadoss acima acima,, retira retirando ndo amostr amostras as para para análise.

b) Inspeção Visual Verificar: •

As marcações de fábrica que que identificam os materiais.

•

Se existem defeitos de fabricação nos materiais citados.

•

Os gabaritos de traçagem e os gabaritos de furação.

•

Se os eletrodos, fluxos e arames, a serem utilizados na soldagem, são os especificados.

c) Inspeção Dimensional Verificar: •

O comprimento, largura e espessura das chapas.

•

O diâmetro, passo e filetes fil etes dos parafusos. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

As principais dimensões dimensões dos perfis.

•

A linearidade das chapas chapas e perfis.

d) Ensaios Verificar: •

Os certificados de ensaios mecânicos dos parafusos de alta resistência.

•

Quando especificado em projeto, os certificados do ensaio de ultra-som das chapas.

•

Acompanhar a retirada de amostras para ensaios mecânicos e ultra-som, quand uando o especi pecifi ficcado ou quand uando o os cert certifific ica ados dos não ofere ferece cere rem m confiabilidade.

e) Qualificação de Processos e de Pessoal Verificar: •

Os planos de fabricação, analisando: -

A seqüência de fabricação fabricação

-

A qualidade dos traçadores, maçariqueiros e soldadores, através de certificados de qualificação ou aplicando testes de qualificação.

•

O processo de soldagem

•

A seqüência de soldagem soldagem

•

As condições das instalações instalações

OBS: Consultar o roteiro de solda n ° 001

1.2. Durante a Fabricação a) Inspeção Visual Verificar: •

Se as operações citadas abaixo estão sendo feitas corretamente: -

Traçagem para corte das chapas

-

Corte

-

Nivelamento

•

O acabamento das bordas cortadas com maçarico

•

Se as raízes de quaisquer entalhes estão arredondadas. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Se o pont pontea eame ment nto o está está send sendo o feit feito o corre correta tame mente nte conf confor orme me o tipo tipo de soldagem a ser executada.

•

Se a operação de puncionamento da furação não deixou uma borda levantada no contorno do furo.

• •

Acompanhar a soldagem soldagem – R.001 O uso excessivo de dispositivos de fixação, back platc, cachorro, etc, para evitar tensões na solda.

•

E/ou acompanhar a operação de usinagem das peças quando for o caso.

•

E/ou E/ou acom acompa panh nhar ar os trat tratam amen ento toss térm térmic icos os e supe superf rfic icia iais is,, quan quando do necessário.

•

Acompanhar o jateamento e a pintura observando os padrões especificados.

1.3. Após a fabricação a) Inspeção Visual Verificar: •

Em confron ronto com os desenhos se as peças foram fabric ricadas corretamente.

•

O acabamento superficial das peças observando marcas deixadas pela retirada de back plate e cachorro.

•

Se existem empenos.

•

Se existem respingos de solda.

•

O acabamento superficial de solda – R.001.

•

Se existem entalhes e rebarbas.

•

Os certificados de tratamento térmicos.

•

Os certificados de tratamentos superficiais.

•

O acabamento das partes usinadas.

• •

As marcações das peças. peças. O acabamento final da pintura.

b) Inspeção Dimensional

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Verificar para as peças fabricadas, em confronto com desenhos as seguintes dimensões: •

A forma geométrica

•

O comprimento, largura, altura e espessura.

•

O esquadro

•

Flexa e contra-flexa

•

Esbeltez (prumo)

•

Retilinidade e o alinhamento

Verificar as dimensões dos cordões de solda – R.001. Verificar a película da pintura de acordo com o especificado em projeto. OBS: Todas as tolerâncias das dimensões citadas deverão estar de acordo com o projeto ou então com um padrão de norma adotado anteriormente.

c) Ensaios Verificar: •

Os certificados e/ou acompanhar o teste de dureza.

•

Os certifi certificad cados os e/ou e/ou acomp acompanh anhar ar os ensaio ensaioss não não destru destrutiv tivos, os, citado citadoss abaixo, quando especificados em projeto: -

Líquido penetrante

-

Ultra-som

-

Partículas magnéticas ( magnaflux)

-

Gamagrafia

OBS: Depois de encerrada a inspeção as peças fabricadas deverão ser marcadas com os símbolos da inspeção.

1.4. Ferramentas e Instrumentos Os instrumentos utilizados para inspeção das peças componentes da estrutura metálica são: trena, paquímetro, nível, escala, esquadro, aparelhos de ultra-som, gamagrafia e partículas magnéticas.

1.5. Normas e Catálogos •

NF - 35.5 35.501 01 – Acie Aciers rs de Cont Contru ruct ctio ion n d’Usa d’Usage ge Gene Genera rall – Nuan Nuance cess et Qualités – (69) ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

DIN - 8570 - Padrão de tolerância para estruturas (195)

•

Usiminas – Specification for Shop Fabrication of Steel Structures (189)

•

ABNT - NB14 – Cálculo e Execução Execução de Estruturas de Aço (185) (185)

•

P.NB – 117 - Cálculo e Execução de Estruturas de Aço Soldadas (181)

•

P.NB – 143 – Cálculo de estruturas de aço constituídas por perfis leves (101).

• •

Usimec - Tolerâncias de fabricação (183) AWS - Tolerâncias para peças peças soldadas (217)

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2. Áreas de ação da inspeção de equipamentos 2.1. Controle de deterioração deterioração Programa de Inspeção A principal ferramenta do controle de deterioração é o Programa de Inspeções Periódicas. Consiste numa lista completa dos equipamentos de uma planta ou unidade operacional, com os respectivos intervalos de inspeção bem como datas da última e da próxima inspeção. Vencidos os prazos os equipamentos são retir retirad ados os de oper operaç ação ão e exam examina inado dos. s. Os resu resultltad ados os das das insp inspeç eçõe õess deve devem m retroalimentar o programa de inspeção com o objetivo de torna-lo cada vez mais adequado às necessidades dos equipamentos. Em geral, também se associam a cada equipamento alguns parâmetros que perm permite item m orie orient ntar ar melh melhor or a prog progra rama maçã ção o bem bem como como na anál anális ise e de dado dadoss estatísticos e indicadores. Julgamos aconselhável atribuir a cada equipamento um conceito (elevado, médio ou baixo) relativo ao seu Risco Decorrente de Falha que exprime sua criticidade do ponto de vista de segurança, isto é, os danos que sua falha poderia causar. Também nos parece útil a utilização do conceito de Impo Import rtân ânci ciaa para para a Prod Produç ução ão (ele (eleva vado do,, médi médio o ou baix baixo) o),, pois pois muit muitos os equipamentos não são ameaçadores do ponto de vista da segurança porém sua falha pode provocar grandes perdas de produção e vice versa.

Avaliação das Condições Físicas Consis Consiste te basica basicamen mente te num num exame exame visua visuall cuidad cuidadoso oso,, feito feito por por um técnic técnico o de inspeção qualificado segundo um procedimento preestabelecido. Alguns ensaios são programados rotineiramente como, por exemplo, a medição de espessura por ultra-som e testes de martelo. Em função do tipo de deterioração esperada, das condições operacionais ou dos resultados de inspeções anteriores, poderão ser programados previamente outros exames complementares. Exemplo: As soldas de equipamentos sujeitos à corrosão sob tensão, ou qualquer outra forma de ataque que provoque trincas, devem ser submetidas a exame por partículas magnéticas ou líquidos penetrantes. As observações feitas durante a inspeção também podem indicar a necessidade de outros exames tais como: teste por pontos, radiografia, metalografia, ultra-som, etc. Estes exames e avaliações devem fornecer as informações necessárias para decidirmos se o equipamento pode ou não continuar em operação até a próxima parada. Esta decisão deve se basear: •

No estado atual do equipamento (avaliado na inspeção);

•

Na velocidade da deterioração (com base nos resultados da inspeção); ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Condição Condição crítica crítica, ou seja seja,, a quan quantitida dade de de dano danoss acum acumul ulad ados os que que provoca riscos insuportáveis de falha ou acidente.

No caso, muito raro, de um vaso de pressão que sofre perda de espessura uniforme e constante, estas grandezas poderiam ser representadas no gráfico mostrado a seguir.

Conceitos de estado atual, velocidade de deterioração e condição crítica

Onde: Tg α = velocidade de deterioração Próxima parada antes de t2 → OK Próxima parada após t 2 → reparar As duas últimas informações geralmente são difíceis de conseguir. A velocidade de deterioração raramente é constante. Quase sempre é fortemente influenciada pelas condições operacionais que são muito variáveis. A condição crítica não é fácil de determinar nem mesmo no simples caso de perda de espessura. Como o desgaste é freqüentemente irregular temos que recorrer a análise de tensões ou a critérios práticos como aqueles contidos em algumas normas (9.2), (9,3), (9,4), (9.26). Exemplos: O API Std. 653 – Inspeção de Tanques (9.2) – estabelece um critério de avalia avaliação ção para para regiõe regiõess com desga desgaste ste locali localiza zado do atravé atravéss de mediçõ medições es de espessura e do estabelecimento de um tamanho máximo da região corroída. Critério semelhante foi estabelecido pelo ASME através da publicação ASME/ ANSI B31.G para a determinação “Resistência residual de oleodutos corroídos” (9.26). Em outros casos a determinação da condição crítica é bem mais difícil. A ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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fiss fissur uraç ação ão indu induzi zida da pelo pelo hidr hidrog ogên ênio io,, por por exem exempl plo, o, não não prej prejud udic ica a muito muito a resistência mecânica porque inicialmente as descontinuidades são paralelas ao plano das tensões. Contudo até hoje dispomos de um critério para avaliação deste tipo de deterioração. No caso de fluência (“creep”) além dos já conhecidos critérios de extrapolação, dimensionais, fração de vida e ensaios acelerados foi desenvolvido mais recentemente por Neubauer uma técnica de avaliação de vida residual por réplicas metalográficas que tem sido muito utilizado (9.6). Mesmo assim esta avaliação não é precisa. A velocidade de propagação também é muito difícil de prever. As tensões aumentam à medida que as trincas se propagam, pois a seção resistente vai se redu reduzi zind ndo. o. Além Além diss disso, o, a prop propag agaç ação ão tamb também ém é muit muito o infl influe uenc ncia iada da pela pelass condições operacionais. Exis Existe tem m inúm inúmer eros os outr outros os caso casoss nos nos quai quaiss tamb também ém é difí difíci cill dete determ rmin inar ar a velocidade de deterioração e a condição crítica. Exemplos: • •

Trincas (corrosão sob tensão, de fadiga, defeitos de solda, etc.); Ataque pelo hidrogênio em alta alta temperatura;

•

Corrosão seletiva (grafítica, dezincificação, etc.);

•

Corrosão intergranular e “knife line attack”;

•

Transformações metalográficas (grafitização, fase sigma, carbonetação);

•

Fadiga e fadiga térmica;

•

Vergamento de tubos de fornos e caldeiras;

•

Corrosão de tetos e fundos de tanques;

•

Recalque de fundo de tanques;

•

Deterioração de refratário, concreto, polímeros, madeira, etc.

Exemplo: Um caso especial é o dos tetos fixos de tanques de armazenamento. A espe espess ssur ura a míni mínima ma é defin definid ida a pela pela capa capaci cida dade de de supo suporta rtarr a incid incidên ênci cia a de desc descar arga gass elét elétric ricas as atmo atmosf sfér éric icas as sem sem perf perfura uraçã ção o (9.2 (9.21) 1).. Algu Alguma mass norm normas as estabelecem um valor mínimo de 3/16” o que cria um problema pois este é o valor da espessura nominal na maioria dos casos. Em algumas situações a velocidade de propagação pode ser elevadíssima. No caso de fadiga de baixo ciclo, por exemplo, a fratura ocorre em menos de 1000 ciclos. Caso a vibração seja causada por desbalanceamento de uma máquina que gira a 9000 rpm, a fratura ocorrerá em menos de 10 segundos! As trincas de corrosão sob tensão também podem se desenvolver em poucos minutos em certos casos. Com a dificuldade para determinar a velocidade de deterioração e a condição crít crític ica a gera geralme lment nte e é gran grande de,, muita muitass veze vezess as deci decisõ sões es são são cons conser erva vativ tivas as ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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resultando em custos de manutenção e as interrupções da produção maiores que os nece necess ssár ário ios. s. Cons Conseq eqüe üent ntem emen ente te se just justifi ifica cam m plen plenam amen ente te esfo esforç rços os e investimentos no sentido de definir melhor m elhor os critérios de inspeção. Por outro lado a avaliação das condições físicas de certos tipos de equipamentos ou componentes oferecem grande dificuldade devido a falta de acesso visual ou grande extensão dos exames necessários. São exemplos típicos os feixes de perm permut utad ador ores es,, os fund fundos os de tanq tanque uess de arma armaze zena name ment nto o e tubu tubula laçã ção, o, principalmente as conexões de pequeno diâmetro. Atualmente vêm sendo feitos grande grandess invest investime imento ntoss com o objeti objetivo vo de desen desenvol volver ver técnic técnicas as de inspeç inspeção ão específicas para estes casos.

Modalidades de Inspeção Alguns códigos e procedimentos classificam as inspeções inspeções em internas ou gerais e externas ou parciais, estabelecendo diferentes intervalos para cada uma delas. A inspeção externa não permite avaliar as condições dos equipamentos de forma tão precis precisa, a, porém porém pode pode ser feita feita mais mais rapida rapidamen mente, te, com maior maior freqüê freqüênci ncia, a, menore menoress custos custos e sem interr interromp omper er a produç produção ão.. Os resulta resultado doss da inspeç inspeção ão externa geralmente permitem: •

Fixa Fixarr com com maio maiorr prec precis isão ão a data data da inspe inspeçã ção o gera geral,l, even eventu tual alme ment nte e postergando sua realização com segurança;

•

Planejar melhor a inspeção geral e os reparos;

•

Prevenir a ocorrência de falhas em serviços.

Muitas técnicas recentemente desenvolvidas permitem inspeções externas muito mais mais efic eficie ient ntes es e prec precis isas as.. Menc Mencio iona namo moss como como exem exempl plos os a medi mediçã ção o de espessura em temperaturas elevadas, medição instantânea de taxas de corrosão (que (que podem podem ser ser integr integrad ados os ao contro controle le automá automátic tico o de proces processo) so),, termog termograf rafia ia digit digital aliz izad ada, a, “pig “pig”” inst instru rume ment ntad ado, o, apare aparelh lhos os de ultra ultra-s -som om info informa rmatitiza zado doss e robotizados, emissão acústica, etc. Esta evolução está levando a uma estratégia de inspeção análoga àquela já adotad adotada a em manute manutençã nção, o, ou seja, seja, as interv interven ençõe çõess seriam seriam classi classific ficada adass da seguinte forma (9.25): •

Inspeções Corretivas: o equipamento é mantido em operação até falhar. A inspeção é feita somente quando for necessária para definir a extensão dos reparos. Aplicam-se quando os riscos decorrentes de falhas bem como seu efeito sobre a produção é muito baixo. Exemplo típico: lâmpadas.

•

As Inspeções Preventivas se subdividem em dois tipos: -

Intervalos regulares: venci vencidos dos os prazos prazos os equipa equipamen mentos tos são retira retirados dos de operaç operação ão e inspec inspeciona ionado doss indepe independe ndente ntemen mente te das

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observações feitas em campanha. Aplica-se a equipamentos cujo tempo tempo médi médio o entre entre falh falhas as é muit muito o regu regula larr ou com com criti critici cida dade de e import importân ância cia e import importânc ância ia para para a produç produção ão elevad elevada. a. Caldei Caldeiras ras,, fornos e turbinas de avião são exemplos típicos. -

Preditivas: nest neste e caso caso a insp inspeç eção ão gera gerall fica fica cond condic icio iona nada da aos aos resultados das inspeções externas feitas em operação. Aplica-se a equipamentos de menor criticidade ou aqueles que permitem uma boa boa aval avalia iaçã ção o das das cond condiç içõe õess físi física cass em oper operaç ação ão.. Exem Exempl plos os:: tanques de armazenamento, bombas e turbinas.

Uma modalidade não é melhor que a outra. Um bom programa de inspeção deve definir a modalidade mais adequada para cada tipo de equipamento em função de suas características.

Intervalos de Inspeção Os intervalos devem ser estabelecidos em função dos seguintes fatores: Probabilidade de falha, que depende da:

•

Sever Severida idade de das das condiç condiçõe õess operac operacion ionais ais (press (pressão ão,, temper temperatu atura, ra,

-

corrosividade); Cara Caract cter eríst ístic icas as

-

do

equip equipam amen ento to

(mate (materia rial,l,

sobr sobree-es espe pess ssur ura, a,

proteções, etc.). •

Risco decorrente de falha;

•

Importância para a produção; •

Exigências normativas ou legais.

Muitas Muitas normas normas estab estabele elecem cem interv intervalo aloss máximo máximoss para para inspeç inspeções ões intern internas as ou externas Exemplos – A norma regulamentadora n.º 13 do Ministério do Trabalho (9.23) estabelece intervalo máximo entre 12 e 30 meses para inspeção de caldeiras dependendo de sua pressão máxima de operação e de existência, na empresa onde onde a cald caldei eira ra está está inst instal alad ada, a, de um Serv Serviç iço o Próp Própri rio o de Insp Inspeç eção ão de Equipamentos (SPIE) credenciado pelo INMETRO. Para vasos de pressão os intervalos máximos permitidos variam entre 3 e 12 anos e se baseiam nas suas características nas condições operacionais bem como na existência de SPIE. O código ASME seção VII (9.6) recomenda intervalo máximo de 12 meses para inspeção de caldeiras de potência. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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O API std. 653 (9.2) define que a inspeção externa de tanques deve ser feita num intervalo inferior ao menor dos seguintes valores: 5 anos ou 1/4 da vida residual. O API std. 510 (9.3) determina que os intervalos de inspeção não devem ser superiores ao menor dos seguintes valores: 10 anos ou 1/2 da vida residual. É muito importante que os intervalos sejam reavaliados com base nos resultados de cada inspeção. Está se dissemin minando o uso de aplic licativos para microcomputadores que auxiliam muito a programação, o controle e o registro de inspeção. Alguns destes programas executam esta atualização automaticamente.

Planejamento de Inspeção Algum tempo antes do vencimento dos prazos devem ser reunidas todas as info inform rmaç açõe õess e recu recurs rsos os nece necess ssár ário ioss ao bom bom anda andame ment nto o da insp inspeç eção ão e manute manutençã nção, o, tais tais como: como: os prepar preparati ativos vos (acess (acesso, o, limpez limpeza, a, ilumin iluminaç ação, ão, etc.) etc.) ensaios a serem realizados, materiais a serem utilizados bem como os reparos previstos com os respectivos procedimentos. Em algumas épocas da “vida” do equipa equipamen mento to são necess necessári ários os reparo repaross ou substi substitui tuiçõ ções es de grande grande porte porte que que exige exigem m um planej planejame amento nto mais mais detalh detalhado ado.. Nestes Nestes casos casos convém convém definir definir uma estratégia de manutenção e inspeção de prazo mais longo, tendo em vista outras paradas além da próxima. O planejamento é sem dúvida fator crítico de sucesso da manutenção e inspeção de equipamentos.

2.2. Causas de deterioração Vida Útil e Vida Residual A identificação das causas e dos fatores que afetam a deterioração de equi equipa pame ment ntos os quas quase e semp sempre re perm permitite e proj projet etar ar modi modififica caçõ ções es ou elab elabor orar ar proc proced edime iment ntos os de repa reparo ross que, que, além além de rest restitituir uir as cond condiç içõe õess físi física cass dos dos equipamentos, também contribuem para atenuar ou evitar danos futuros. Desta forma também permitem aumentar a vida e a confiabilidade dos equipamentos, redu reduzi zind ndo o os cust custos os de manu manute tenç nção ão,, aume aument ntan ando do o fato fatorr oper operac acio iona nall e a segurança das instalações. A grande maioria dos danos que os equipamentos sofrem em serviços é causada por: •

Deficiências de projeto, incluindo especificações de materiais;

•

Deficiências de fabricação, montagem ou de manutenção;

•

Condições operacionais agressivas.

As deficiências de projeto, fabricação e montagem se manifestam sempre nos prim primei eiro ross anos anos de oper operaç ação ão das das plan planta tass por por razõ razões es óbvi óbvias as.. As caus causas as relacionadas com a operação, inspeção e manutenção também são freqüentes neste período porque em geral estas equipes ainda não tem experiência com as ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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novas novas instal instalaçõ ações. es. A “infânc “infância” ia” das planta plantass geralm geralmen ente te é marca marcada da por por uma elevada incidência de falhas em serviço. É comum a idéia de que ao final do período que foi tomado como base para os cálculos de projeto, os equipamentos também passem a apresentar uma elevada incidência de falhas. Associa-se ao equipamento uma “vida útil” ao final da qual os problemas se tornam freqüentes devido ao “envelhecimento”. Esta analogia com com orga organi nism smos os vivo vivoss não não nos nos pare parece ce apro apropr pria iada da.. Equi Equipa pame ment ntos os não não são são “biônicos”. Apesar de toda automação não chegaram sequer a cibernéticos. Ao long longo o do temp tempo o todo todoss seus seus comp compon onen ente tess pode podem m ser ser subs substititu tuíd ídos os e até até melhorados, resultando em muitos casos que a “vida” residual fica maior que a “vida” útil original após anos de operação. Equipamentos podem ser mantidos sempre “jovens” por meio de operação, inspeção e manutenção cuidadosas. Faz um certo rto fala falarr em vida ida no caso aso de peque quenas nas máq máquina inas tais tais como elet eletro rodo domé mést stic icos os,, que que em gera gerall poss possue uem m um compo compone nent nte e prin princi cipa pall cuja cuja substituição torna a manutenção economicamente inviável. Isto dificilmente ocorre com com equi equipa pame ment ntos os indu indust stri riai aiss de gran grande de port porte. e. É muit muito o raro raro enfre enfrent ntar armo moss situaç situações ões nas quais quais os reparo repaross não sejam sejam econom economica icamen mente te vantaj vantajoso ososs em relação à substituição. Esta geralmente é determinada por obsolescência, para desengargalamentos, aumento de capacidade, da eficiência etc. eventualmente combinados com a necessidade de executar reparos de grande porte. Julgamos vida residual e vida útil atributos próprios de componentes e sub-componentes (tubos de permutadores, trechos ou acessórios de tubulação, fundos ou tetos de tanques, bandejas de torres etc.) e não de equipamentos completos. Por outro lado ocorrem freqüentemente mudanças de condições operacionais que podem acelerar ou retardar muito a deterioração entre inspeções sucessivas, invalidando as projeções de vida residual feitas pela inspeção. Exemplo: a taxa de corrosão por condensação de ácidos, muito comum em préaquecedores de ar, dutos, chaminés, e chaparias de fornos e caldeiras que queimam combustíveis com elevados teores de enxofre, cresce vertiginosamente quando a temperatura cai abaixo do ponto de orvalho (ver figura).

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Corrosão por condensação de ácidos

Não Não pode podemo moss esqu esquec ecer er que que os equi equipa pame ment ntos os tamb também ém sofr sofrem em freq freqüe üent ntes es modificaç modificações ões por necessida necessidades des de produção, produção, proteção proteção ambiental, ambiental, segurança segurança,, manutenção, etc., que muitas vezes afetam a deterioração e conseqüentemente as vidas de muitos componentes.

Qualidade dos Reparos e Modificações As condições físicas dos equipamentos podem até piorar após os reparos ou modificações, se sua qualidade não for satisfatória. Neste caso todo trabalho anterior da Inspeção ficará comprometido. Por outro lado os técnicos de inspeção, por força do ofício, têm que se capacitar na aplicação das principais técnicas usadas no controle de qualidade de manutenção e montagem. Por estas razões a inspeção assumiu tradicionalmente a função de controlar a qualidade dos serviços de manutenção. Atualmente observamos uma forte tendência no sentido dos executantes assumirem a responsabilidade pelo controle da qualidade de seu próprio trabalho e da inspeção passar apenas a apoiar a manutenção através da execução dos ensaios. Como as deficiências de qualidade podem comprometer o trabalho da Inspeção, julgamos que ela deva pelo menos auditar o sistema de qualidade da manutenção. m anutenção.

Registro de Inspeção As informações obtidas durante as inspeções de equipamentos são extremamente úteis para: ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Identificação de causas de deterioração;

•

Planejamento de inspeções e manutenções m anutenções futuras;

•

Compro Comprovaç vação ão do estad estado o dos equipa equipamen mentos tos perant perante e o poder poder judici judiciári ário, o, sind sindic icat atos os,, auto autorid ridad ades es e opin opiniã ião o públ públic ica a em caso casoss de acid aciden ente tess do trabalho e ecológicos.

As informações contidas nos arquivos de inspeção são em geral dos seguintes tipos: •

Dados de projeto ou cadastrais;

•

Certificados de fabricação e montagem;

•

Relatórios de condições físicas;

•

Registro de medições de espessuras, taxas de corrosão e vidas residuais.

Estes registros em geral contêm enorme quantidade de informações úteis que infe infelilizm zmen ente te são são pouc pouco o util utiliz izad adas as por por difi dificu culd ldad ade e de proc proces essa same ment nto. o. A informatização dos registros de inspeção pode proporcionar grandes benefícios. A NR 13 exige relatório cujo conteúdo é mais abrangente do que os registros tradicionais da inspeção de equipamentos, pois deve tratar também de aspectos relacionados com a segurança e a saúde do trabalhador (itens de outras NRs que não estão sendo cumpridos), calibração de instrumentos, treinamento de pessoal da manutenção e operação, dados de projeto dos equipamentos, etc.

Desenvolvimento Esta área de ação merece destaque no caso da Inspeção de Equipamentos porque a tecnologia que utiliza tem se desenvolvido com velocidade mais elevada que que na maio maiori ria a das das outr outras as área áreas. s. Muit Muitos os prog progre ress ssos os feit feitos os nas nas área áreass de info informá rmátitica ca,, elet eletrôn rônic ica, a, aero aeroes espa pacia ciall e nucl nuclea earr tem tem enco encont ntra rado do pode podero rosa sass aplic aplicaç açõe õess na insp inspeç eção ão de equi equipa pame mento ntos. s. Pesq Pesqui uisa sass dese desenv nvol olvi vida dass em universidades, centros de pesquisa e institutos técnicos nas áreas de materiais, mecâ mecâni nica ca da frat fratur ura, a, anál anális ise e de tens tensõe ões, s, fadi fadiga ga,, fluê fluênc ncia ia e aval avalia iaçã ção o de integridade também têm se reveladas excelentes oportunidades de crescimento para a atividade de inspeção. Os progressos na área de Qualidade e a natureza do próprio trabalho estão exigindo da inspeção muito esforço nas áreas de treinamento e certificação de pessoal, elaboração e qualificação de procedimentos, calibração de aparelhos e inst instru rume ment ntos os bem bem como como no cont contro role le de docu docume ment ntos os e rast rastre reab abili ilida dade de dos dos registros. Exemplo: Atualmente o Instituto Brasileiro do Petróleo – IBP está se credenciando junto ao INMETRO como Organismo de Certificação (OCC) de Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos (SPIE) em entendimento ao Anexo II da úl tima revisão ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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da NR13 NR13 (04/ (04/95 95). ). Para Parale lela lame ment nte e está está send sendo o dese desenv nvol olvi vido do um Sist Sistem ema a de Certificação de SPIE através da elaboração de normas sobre: •

Certificação de auditores de SPIE;

•

Critérios para certificação (“especificação”) de SPIE;

•

Procedimentos de auditorias;

•

Procedimentos de certificação de SPIE;

•

Certificação de inspetores de equipamentos;

•

Credenciamento de OCC de SPIE;

•

Terminologia;

Nesta fase de implantação dois setores de inspeção foram auditados para testar o sistema e deverão receber seus certificados assim que o IBP for credenciado. Observa-se que a Inspeção de Equipamentos tem sofrido, ao longo dos anos, sucessivas revoluções decorrentes da evolução tecnológica e aqueles que não acompanharam este desenvolvimento perderam excelentes oportunidades para melhorar sua eficiência e eficácia com grandes ganhos resultantes de redução de custos custos de manute manutençã nção, o, aumen aumento to de confia confiabil bilida idade de dos equip equipame amento ntoss e de produtividade das instalações (fator operacional). No entanto é importante deixar claro que, para desfrutar destes benefícios, são necessários investimentos não só para compra de aparelhagem, mas também com pessoal (homens-hora) para estudos de viabilidade e análise de investimentos, compra de equipamentos, impl implan anta taçã ção o e trei treina name ment nto o na aplic aplicaç ação ão de nova novass técn técnic icas as,, elab elabor oraç ação ão e qualificação de novos procedimentos, etc.

Indicadores Nos parecem úteis e necessários para a gerência de órgãos de inspeção de equipamentos pelo menos dois indicadores: •

Quan Quanti tida dade de de falh falhas as de equi equipa pame ment ntos os em se serv rviç iço o devi devida dass a defic deficiê iênc ncia iass de suas suas cond condiç içõe õess físi física cas. s. Evid Eviden ente teme ment nte e não não seria seriam m compu computad tadas as as falha falhass decor decorren rentes tes de manobr manobras as operac operacion ionais ais errada erradas, s, acidentes, etc. Este seria o indicador de eficácia de inspeção;

•

Quantidade de equipamentos com prazo de inspeção vencido que seriam computados independentemente dos motivos do atraso. Este é o indicador da eficiência da inspeção.

A classificação destes indicadores em função dos conceitos associados a cada tipo tipo de equi equipa pame ment nto o desc descrit ritos os ante anteri rior orme mente nte (risc (risco o deco decorre rrente nte de falh falha a e importância para a produção) permite uma análise mais cuidadosa dos resultados da inspeção. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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3. Técnicas de manutenção preditiva O Que é Uma Técnica de Manutenção Preditiva? Exis Existe te uma uma conf confus usão ão bast bastan ante te gran grande de entr entre e Ensa Ensaio ioss Não Não Dest Destru rutitivo voss e Manutenção Preditiva. Correndo o risco de crítica dos ortodoxos, preferimos aceitar como MPd qualquer atividade de monitoramento que seja capaz de fornecer dados suficientes para uma análise de tendências. A idéia básica é, independentemente da técnica empregada, utilizar-se de critérios científicos para a coleta, registro e estudo de dados a fim de se obter uma decisão gerencial. Queremos é acabar com os “achismos” (Eu acho que...). Partimos, então, desde os procedimentos mais simples, como por exemplo, a medição do nível de um reservatório de óleo (detectando vazamento), até as inspeções mais sofisticadas, como análise de emissões acústicas, morfologia de partículas de desgaste (ferrografia), análise modal das vibrações etc. Em termos práticos, uma técnica de MPd deve atender os seguintes quesitos básicos: •

Permitir a coleta de dados com o equipamento em funcionamento, ou com o mínimo de interferência i nterferência possível no processo produtivo.

•

Permitir a coleta de dados que possibilitem a análise de tendências.

Análise de Vibrações A análise de vibrações é uma das técnicas mais antigas na manutenção. Desde que foi construída a primeira máquina, o homem já percebeu que quando ela vibra ibravva ou fazi fazia a muit muito o baru barulh lho o estes tes sina inais eram ram indi indiccativ tivos de mal mal funcionamento. Vibração = f (Excitação, Mobilidade) •

Excitação: Movimentação normal (rotativo, alternativo..) Desbalanceamentos Choques

•

Mobilidade Folgas ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Rigidez A avaliação das vibrações vibrações pode ser feita em dois níveis:

Medição de Nível Global •

Determinação do estado geral de um equipamento. É a “somatória” do modo de vibração de todos os componentes.

Análise de Espectros • •

Cada componente da máquina possui seu próprio trem de freqüências. A estratificação das freqüências elementares que compõem todo o sinal complexo permite a identificação de cada componente. Esta estratificação é norm norma alme lmente nte feit feita a por por meio meio de tra tratame tamen ntos tos mate matemá máti tico coss. Os instrumentos atuais executam este trabalho automaticamente utilizando a Transformada Rápida de Fourier (FFT – Fast Fourier Transformation).

Alguns problemas típicos encontrados encontrados com a análise de vibrações: vibrações: •

Desbalanceamento;

•

Desalinhamento (entre máquinas ou entre componentes internos);

•

Empenamento de eixos;

•

Velocidade crítica de um sistema rotativo;

•

Excentricidades (polias, mancais, rotores de motores ou geradores);

•

Desgaste (aumento de folgas) em engrenagens e mancais;

•

Má fixação da máquina ou de componentes internos;

•

Instabilidade de filme de óleo em mancais;

•

Roçamentos;

•

Fenômenos aerodinâmicos e/ou hidráulicos (turbulência, cavitação);

•

Problemas elétricos (quebra de barras de rotores, má fixação de bobinas, núcleos ou peças polares em motores, geradores e transformadores etc)

Os erros mais freqüentes encontrados na análise de vibrações são: •

Escolha incorreta do ponto de medição.

•

Não verific verificaçã ação o das interf interferê erênci ncias as provo provocad cadas as pelo pelo meio meio (estru (estrutura turas, s, proximidade com outras máquinas, etc.).

•

Medição em condições diferentes de operação (carga e/ou velocidade). ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Desco Desconhe nhecime cimento nto dos compo componen nentes tes intern internos os (mode (modelo lo dos dos rolame rolamento ntos, s, número de dentes das engrenagens ou das palhetas de ventiladores, etc.).

•

Tentativa de medições em freqüências que os sensores não podem captar (geralmente baixas freqüências).

Guia Simples de Identificação de Problemas Freqüência

Causas p po ossíveis Obs. Desbalanceamento Desalinhamento ou empe empena name ment nto o de eixo Compressão

1 x rpm

Folga lgas ou peça peçass soltas Ressonância Elétrica 2 x rpm Harmônicas Sub-rpm

N x rpm

Sinais em fase. Podem ser causados por variação de carga, acúmulos de material, cavitação. Leituras axiais são altas. Sinais defasados de 180° em rela relaçã ção o à pon ponta do eixo ixo. Norm Normal alme ment nte e cara caract cter eriz izad ado o por por níve níveis is altos em 2 x rpm. Causada por deformações na fundação ou estruturas anexas. Direcional – muda com o reposicionamento do transdutor. Normal Normalmen mente te possu possuii altas altas harmôn harmônica icass e fases erráticas. Deca Decaime iment nto o brus brusco co com com a muda mudanç nça a da velocidade. Barr Barras as de roto rotorr part partida idas. s. Muit Muitas as veze vezess encontram-se bandas laterais com 2 x a freqüência de escorregamento.

Desalinhamento ou Altos valores axiais. empenamento. Folga lgas ou peça peçass Formas de onda truncadas ou impulsivas; soltas. grande n° de harmônicas. Roçamento Oil whirl Gera Geralme lment nte e 0,43 0,43 – 0,48 0,48 rpm rpm com com fase fase (ins (insta tabi bililida dade de de instável filme de óleo) Elementos girantes Geralmente moduladas pela rotação. de rolamentos. Engren Engrename amento nto (n° de dentes x rpm); Engrenagens geralm geralment ente e modula moduladas das pela pela rotaç rotação ão da engrenagem problemática. Correias

Correia x rotação e 2x a rotação

Palhetas

Palhetas x rpm; geralmente presente em máqu máquin inas as norm normai ais. s. Suas Suas harm harmôn ônic icas as podem indicar existência de problemas.

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N x Freq Freqüê üênc ncia ia Estato tatorr em curt curto o; roto rotorr quebr uebra ado ou Elétrica da rede elétrica excêntrico. Várias causas (eixo, carcaça, A freqüência é proporcional à rigidez e Ressonância fundação, inversamente proporcional à massa. estruturas anexas).

Inspeção Visual Descrição: exam exame e visu visual al feito feito com com ou sem sem ajud ajuda a de disp dispos osititiv ivos os ópti óptico cos, s, câmaras, robots (para o deslocamento de câmaras) ou padrões fotográficos.

Boroscópio de fibra ótica com fonte de luz

Princípios: •

Reflexão de luz na superfície do objeto;

•

Detecção de luz por olhos, câmaras, filmes, fi lmes, etc;

•

Refraç Refração ão ou focali focalizaç zação ão de luz em dispos dispositiv itivos os óptico ópticoss (endo (endoscó scópic picos, os, lentes, boroscópios, etc.).

Aplicações: •

Cont Contro role le de qual qualid idad ade e de fund fundid idos os,, forj forjad ados os,, sold soldas as,, etc etc (pad (padrõ rões es fotográficos MSS-SP 55);

•

Controle de qualidade de pintura (padrões SIS 05-59-00 Svensk Standard – Pictorial Surface Preparation for Paiting Steel); ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Avaliação do estado de equipamentos em serviço (perda de espessura por corrosão ou desgaste, trincas, fraturas, deformações, etc.);

•

Dete Detecç cção ão de desc descon ontin tinui uida dade dess inte intern rnas as em peça peçass trans transpa pare rente ntess ou translúcidas;

•

Serve para qualquer material ou revestimento. r evestimento.

Limitações: •

Necessita acesso visual;

•

Não detecta descontinuidades internas em materiais opacos.

Réplica Metalográfica Descrição: •

Polimento superficial com dispositivo portáteis;

•

Ataque por reativos metalográficos; metalográficos;

•

Aplicação de adesivo; adesivo;

•

Remo Remoçã ção o ades adesiv ivo o com com repr reprod oduç ução ão da micr microe oest stru rutu tura ra forma formada da pelo peloss produtos de corrosão;

•

Exame da réplica em microscópio;

•

Exame da peça com microscópio portátil.

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Exame metalográfico por réplicas

Princípios: •

Reflexão da luz;

•

Ampliação imagem em microscópios; microscópios;

•

Ataque químico por reagentes. reagentes.

Aplicações: • • •

Análise de microestrutura; Controle da qualidade de fabricação (tratamento térmico); Avaliação de danos sofridos por equipamentos em serviço (fase sigma, fluência, etc.).

Limitações: •

A temperatura deve ser próxima próxima da ambiente; ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Técnica trabalhosa e demorada;

•

Somente exame superficial

Revestimento ou Modelagem Fotoelástica Descrição: •

Aplicação de revestimento revestimento plástico;

•

Aplicação de tensões tensões na peça;

• •

Revestimento birefringente em regiões tensionadas; Exposição à luz polarizada;

•

Revelação de regiões com tensões concentradas;

•

Também pode ser feito com modelos.

Modelagem fotoelástica

Princípios: •

Polarização da luz em regiões tensionadas (efeito fotoelástico).


Localização de regiões com concentração de tensões; Aperfeiçoamento de projeto; projeto; Detecção e controle de propagação de trincas.

Limitações: •

A superfície deve ser lisa e refletora; refletora;

•

Necessita acesso visual; ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Não detecta deformações inferiores a 0,1 mm;

•

Dilatação térmica pode provocar erros.

Strain Gages Descrição: • • •

Resistência elétrica: arames muitos finos; Aplicação de strain gages gages com adesivos; Medição precisa resistência elétrica.

Strain Gages

Princípios: •

Variação de resistência elétrica por deformação.


Análise de tensões; tensões; Medições de microdeformações; Avaliação das propriedades propriedades de materiais (ensaio tração).

Limitações: • • • •

Exige superfície lisa e limpa; A orientação dos strain gages gages deve ser cuidadosa; cuidadosa; Não detecta deformações inferiores a 10 -3 mm; As medições podem podem ser afetadas por temperatura.

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Líquidos Penetrantes Descrição: • •

Limpeza e preparação da superfície; Aplicação (pincel ou pulverização) de líquido com elevado poder de penetração;

•

Penetração nas descontinuidades superficiais por capilaridade;

•

Remo Remoçã ção o do exce excess sso o de pene penetra trant nte e da supe superfí rfíci cie e (sol (solve vent nte, e, água água,, emulsificante);

•

Aplicação revelador (fina camada camada pó seco ou emulsificado); emulsificado);

•

Absorção do penetrante penetrante pelo revelador;

•

Aumento das dimensões dimensões da indicação por capilaridade; capilaridade;

•

Os líquidos penetrantes podem ser coloridos ou fluorescentes.

Líquidos penetrantes

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Princípios do ensaio com líquidos penetrantes

Princípios do ensaio com líquidos penetrantes

Aplicações: •

Detecção descontinuidades superficiais;

•

Controle de qualidade de soldas, fundidos, forjados;

•

Inspeção equipamentos em serviço; ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Grande diversidade de materiais.

Limitações: •

Descontinuidades Descontinuidades internas ou subsuperficiais;

•

Faixa de temperatura limitada em torno da temperatura ambiente;

•

Não se aplica a materiais m ateriais porosos;

•

Exige superfícies lisas e limpas;

•

Não detecta trincas com largura < 10 -3 mm

Detecção de Vazamentos (Leak Testing) Descrição: Pressurização com gás apropriado; Detec Detecção ção de vazam vazament entos os com com sensor sensores es (bolha (bolhass de sabão sabão,, ultra-s ultra-som om,, espectrômetro, etc.); • Gases mais utilizados: ar, hélio e hidrogênio. • •

____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Ensaio de detecção de vazamentos

Princípios: •

Dinâmica dos fluidos;

•

Espectroscopia.

Aplicações: •

Detecção descontinuidades passantes;

•

Detecção vazamentos por elementos de vedação;

•

Pode ser usado em qualquer material não poroso;

•

Desen Desenvol volvime vimento nto de materi materiais ais (eleme (elemento ntoss de vedaç vedação ão)) e projet projeto o de equipamentos.

Limitações: • •

Geralmente exige acesso por um dos lados, pelo menos; A aparelhagem é cara;

•

Difícil localização da origem de vazamentos;

•

Não detect detecta a vazame vazamento ntoss inferi inferiore oress 10-6 cm3/s (halog (halogeno enos), s), 10-5 cm3/s (bolhas e espectrometria), 10-2 cm3/s (hidrostático e ultra-som), 10 -13 cm3/s ( traçadores radioativos). ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Caso Particular – Caixa de Vácuo •

Muito usada para teste de fundo e teto de tanques (em montagem ou manutenção);

•

Aplica-se espuma sabão sabão na superfície (solda) a ser testada; testada;

•

Aplica-se vácuo com auxílio auxílio da caixa;

• •

A pressão absoluta no interior da caixa deve ser inferior a 0,15 kgf/cm 2; Vazamentos são observados visualmente através da tampa da caixa pela formação de bolhas;

•

Existem caixas apropriadas para a superfície planas e para cantos.

Caixa de vácuo

Detalhe da união entre a borracha de vedação e a tampa da caixa de vácuo

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Aplicações: •

Muito usada para teste de fundo e teto de tanques (em montagem ou manutenção).

Aplicações Aplicações da caixa caixa de vácuo vácuo

Radiografia Descrição: •

Utiliza fontes de raios X ou γ ;

•

O objeto é posicionado entre a fonte e um meio onde se formará a imagem;

•

Este meio pode ser filmes film es para radiografia, papel fotográfico ou xerox;

•

A radiação atravessa objeto objeto e incide sobre o meio formador da imagem; imagem;

•

A absorção varia em função função das características do objeto; objeto;

•

A radiação que incide sobre o meio formador da imagem varia em função da absorção;

•

Regiões com maior incidência de radiação ficarão mais escuras e viceversa, formando-se assim uma imagem “negativa” do objeto;

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•

Para a visualização da imagem é necessário processar o meio formador da imagem (revelação de filmes, papel fotográfico ou da placa Xerox).

Princípios: •

Interação radiação com matéria;

•

Efeito fotoquímico (impressão filmes);

•

Efeito fotoelétrico (placas xerox).

Fundamentos da técnica radiográfica

Aplicações: • •

Permite detectar descontinuidades internas e superficiais; Perm Permitite e exam exame e inter interno no de equi equipa pame ment ntos os em serv serviç iço o (det (detec ecçã ção o de irregularidades, incrustações, depósitos, etc);

•

Medição espessura e outras dimensões;

•

Pode ser aplicada em grande diversidade de materiais;

•

Permite o exame de objetos com formas irregulares;

•

Permite identificar a natureza ou tipo de descontinuidades.

Limitações: •

Necessita acesso para interpor objeto entre a fonte e o filme; ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Exige cuidados com segurança: proteção radiológica; r adiológica;

•

Só dete detect cta a desc descon ontin tinuid uidad ades es bidi bidime mens nsio iona nais is para parale lela lass a dire direçã ção o de radiação;

• •

Não detecta variações superiores a 2% da espessura; A resposta é demorada (processamento (processamento de filmes).

Radiação: •

Eletromagnética (X ou gama);

•

Nêutrons (neutrongrafia).

Meios para produção da imagem: •

Filmes radiográficos;

•

Papel fotográfico;

•

Filmes polaroides;

•

Placas xerox;

•

Telas fluorescentes (fluoroscopia);

•

Intensificadores de imagem;

•

Câmaras de TV - Luz - Radiação (X ou gama)

•

Estereógrafos

Medição de Dureza Descrição: Aplicação de uma carga sobre a peça através de um penetrador (esfera ( esfera ou pirâmide); • Medição do tamanho da impressão deixada sobre a peça indica a dureza (tabelas); • Existem medidores portáteis também baseados em penetração de esfera ou ultra-sônicos. •

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Medição de dureza em aparelho de bancada

Medição de dureza com aparelhos portáteis

Escalas: •

Brinell: (ASTM E10 ou DIN 50351) utiliza esferas de 2,5 – 5,0 e 10,0 de diâmetro com cargas padronizadas de 62,5 – 187,5 e 3000 kgf. A dureza (HB) é representada pela relação entre a carga (P) e a área da impressão (A);

•

(ASTM M E92 E92 ou DIN DIN 5013 50133) 3) util utiliz iza a pene penetr trad ador or de dia diamant mante e Vickers: (AST piramidal de base quadrada com ângulo de 136 °. As cargas variam entre 1 e 120 120 kgf kgf para para medi mediçã ção o de dure dureza za norma normall (macr (macros oscó cópic pica) a) e carg cargas as ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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inferiores a 1 kgf para medição de dureza de microconstituintes. O valor da dureza também é determinado pela relação entre a carga e a área da impressão. •

Rockwell: (ASTM E18 ou DIN 50103) utiliza 15 (quinze) combinações de carga cargass e penetr penetrado adores res (esfér (esférico icoss e pirami piramidai dais) s) que recome recomenda ndadas das em função do tipo de material da peça e da medição (macro ou micro) a ser executada. A mais utilizada para aços é a escala Rockwell C que utiliza penetrador de diamante, cujo cone possui ângulo superior a 120 °, e com carga de 159 kgf.

Princípios: •

Mecanismos de deformação dos metais.

Aplicações: •

Avaliação das propriedades mecânicas de materiais (dureza é um indicador grosseiro da resistência mecânica, resistência ao desgaste, e da fragilidade);

•

Controle de qualidade de soldas (tratamento térmico);

•

Contro Controle le de deter deterior ioraçã ação o de equipa equipamen mentos tos (proce (processo ssoss que envol envolvem vem fragilização com fase sigma, descarbonetação, etc.);

•

Avaliação da suscetibilidade suscetibilidade dos aços à corrosão corrosão sob tensão.

Limitações: •

Exige preparação da superfície;

•

Só indica não destrutivamente a dureza da superfície;

•

Portáteis não são muito precisas;

•

A dureza varia com a temperatura. temperatura.

Ensaio de Tração (ASTM E8 OU DIN 50145) Descrição: •

É removida da peça e usinado corpo de prova;

•

O corpo de prova é fixado pelas extremidades entre duas garras no aparelho de ensaio;

•

O aparelho aplica força que vai aumentando lenta e controladamente;

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•

A deformação e a tensão são medidas simultaneamente resultando num gráf gráfic ico o de tens tensão ão cont contra ra defo deforma rmaçã ção o (alg (algum umas as máqu máquin inas as poss possue uem m dispositivos para desenhar o gráfico durante a realização do ensaio);

•

É determinada a tensão de ruptura, o limite de escoamento (ou elástico) a estric estricção ção (reduç (redução ão percen percentua tuall de diâmet diâmetro) ro) e o alonga alongamen mento to (aumen (aumento to percentual de comprimento na parte útil - L);

•

As duas primeiras grandezas representam a ductilidade do material (sua capacidade de se deformar) enquanto as duas últimas representam sua resistência mecânica.

Corpos de prova para ensaio de tração – ASTM A370 e DIN 5125

Princípios: •

Mecanismos de deformação dos metais.

Aplicações: •

Controle de qualidade de fabricação de materiais e equipamentos;

•

Cont Contro role le de dete deterio riora raçã ção o de equi equipa pame ment ntos os (pro (proce cess ssos os que que afet afetam am a resist istência mec mecânica ica como, por exempl mplo, a graf rafitaliz lização e descarbonetação).

Limitações: •

É preciso, porém exige remoção de amostra (é destrutivo);

•

Exige equipamento especial;

•

A remoção e preparação preparação dos corpos de prova é trabalhosa. trabalhosa. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Dobramento (ASTM A3100 E ASME IX) Descrição: •

O corpo de prova é uma barra de seção retangular, não tem dimensões definidas, devendo apenas se adaptar ao aparelho de ensaio;

•

Para ensaios de soldagem as dimensões são padronizadas (ASME IX);

•

O corpo de prova é assentado entre dois apoios afastados entre si por uma distância especificada;

•

Com um cutelo se aplica uma força no ponto médio entre os dois apoios o que resulta num esforço de flexão que provoca o dobramento do corpo de prova;

•

O ensa nsaio pro prosse ssegue gue até a rupt ruptu ura do mate materi ria al ou até um ângul ngulo o predeterminado (geralmente 90 °, 120° ou 180°).

Aparelho Aparelho de dobramento dobramento especificado especificado pelo pelo ASME ASME IX

Aplicações: • •

Controle da qualidade e qualificações de procedimentos de soldagem; Avaliação de processos de deterioração que resultam em perda de ductilidade (o critério de inspeção de equipamentos sujeitos a grafitização se baseia em ensaios de dobramento).

Limitações: •

Exige remoção de amostra da peça (é destrutivo);

•


•

A remoção e preparação preparação dos corpos de prova é trabalhosa. trabalhosa. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Ensaio CHARPY (ASTM E23 ou DIN 50115) Descrição: • • • •

Aplica-se carga em alta velocidade velocidade em corpo de prova entalhado; entalhado; O aparelho (Charpy) possui um pêndulo conforme mostra m ostra a figura; As dimensões do corpo corpo de prova são padronizadas padronizadas (vários tamanhos); O aparelho aparelho permite determinar determinar a energia energia consumida consumida na fratura fratura através através da diferença de energia potencial do martelo nas posições inicial e após a fratura;

•

Esta energia (consumida na fratura) representa a tenacidade do material.

Aplicações: •

Cont Contro role le de qual qualid idad ade e de aços aços para para trab trabal alho ho em baix baixa a temp temper erat atur ura a (espec (especific ificaç ações ões estab estabele elecem cem tenac tenacida idade de mínima mínima,, medida medida pelo pelo ensaio ensaio Charpy, na temperatura de projeto);

•

Seleç Seleção ão de materi materiais ais para para traba trabalho lho em baixa baixa temper temperatu atura ra (crité (critério rio da temperatura de transição);

•

Avaliação da deterioração de equipamentos que sofrem fragilização em serviço (têmpera, fragilidade a 485°C, precipitação de fase sigma, etc.).

Ensaio Charpy ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Limitações: •

Exige remoção de amostra da peça (é destrutivo);

•


•

A remoção e preparação dos corpos de prova é trabalhosa (usinagem precisa).

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4. Noções de metalurgia A seguir, são dadas algumas algumas nações de metalurgia:

Matéria É tudo aquilo que ocupa lugar no espaço. A matéria pode ser sólida, líquida ou gasosa. Assim, o ar que respiramos é matéria, a água que bebemos é matéria, uma barra de aço que soldamos é matéria;

Metais É fácil distinguir os metais dos outros materiais, pois além de características mecânicas próprias, eles ainda têm brilho próprio e conduzem bem o calor e a eletricidade. Cada metal apresenta características próprias e distintas, ou seja, uns têm certas propriedades em maior ou menor grau do que outros. Essas Essas proprie proprieda dades des são aprove aproveita itadas das,, da melho melhorr forma forma possív possível, el, dentro dentro da imensa gama de serviços nos quais os metais são utilizados. Por exemplo, na cons constr truç ução ão de cond condut utor ores es elét elétric ricos os (fio (fios, s, cabo cabos) s),, são são usad usados os o cobr cobre e ou o alumínio, porque são metais que conduzem melhor a eletricidade do que o ferro.

Liga Metálica É uma combinação definida de metais com maior quantidade de um deles, o que lhe confere este nome.

Liga Ferrosa É uma combinação no qual o elemento predominante é o ferro (aço, ferro fundido, etc.).

Liga Cuprosa É uma combinação na qual o elemento predominante é o cobre (bronze, latão, etc).

Aço ao Carbono É uma liga de ferro ferr o e carbono em que a porcentagem do carbono varia de 0,008 a 2,1%. Sua classificação é feita de acordo com a porcentagem de carbono que contém, dividindo-se, portanto em três grupos: •

Baixo teor de carbono (de 0,008% até 0,30%);

•

Médio teor de carbono (acima de 0,30% até 0,60%); ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Alto teor de carbono (acima de 0,60%). 0,60%).

Os aços de baixo teor de carbono são geralmente chamados de ferro. Nos trabalhos de soldagem, é importante saber o teor de carbono do aço, porque é baseado nele que se determina o processo de soldagem e seleciona o eletrodo.

Reconhecimento Prático dos Aços Para reconhecer o teor aproximado do carbono nos aços, usa-se o método do faiscamento, um processo prático, que consiste em esmerilhar a peça a ser soldada. Obse Observ rvan ando do a forma forma de desp despre rend ndime iment nto o das das faís faísca cas, s, pode pode-se -se faci facilm lmen ente te reconhecer o tipo do aço. Ao testar esse processo, deve-se usar um aço cujo teor de carbono seja conhecido.

•

Baixo teor de carbono – poucas estrelinhas;

•

Médio teor de carbono – mais estrelinhas do que o de baixo teor;

•

Alto teor de carbono – bastante bastante estrelinhas.

Dilatação e Contração Todos os materiais, ao serem aquecidos, dilatam-se, isto é, aumentam de volume.

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Da mesma mesma forma, forma, quand quando o são são resfria resfriados dos,, contr contrae aem-se m-se,, isto isto é, diminue diminuem m de volume.

Empenamento É a deformação que a peça sofre devido à contração sofrida pelo metal de adição durante o seu resfriamento. Ao soldar peças com formatos e dimensões diferentes, estas, ao esfriarem, sofrem maiores deformações nas partes mais finas ou mais quentes, fazendo com que se empenem. A contração pode ser ser longitudinal ou transversal.

Por esse motivo, ao soldar uma peça que não deve sofrer empenamento, deve-se monta-la em gabaritos ou pontear posicionadores, fazendo com que a peça fique na posição desejada.

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Ponto de Fusão dos Metais e Ligas Metálicas Cada metal ou liga metálica tem seu ponto de fusão definido, conforme mostram as tabelas a seguir. Ponto de Fusão de Alguns Metais

Metais Alumínio Antimônio Cádmio Cobalto Chumbo Cobre Cromo Estanho Ferro Magnésio Manganês Molibdênio Níquel Ouro Platina Prata Titânio Tungstênio Vanádio

Símbolo Químico Al Sb Cd Co Pb Cu Cr Sn Fe Mg Mn Mo Ni Au Pt Ag Ti W V

Ponto de Fusão 660°C 630°C 321°C 1.495°C 327°C 1.083°C 1.875°C 232° C 1.536°C 650°C 1.245°C 2.610°C 1.453°C 1.063°C 1.769°C 961°C 1.668°C 3.410°C 1.900°C

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Zinco

zn

419°C

Ponto de Fusão de Algumas Ligas Metálicas

Denominação Aço Aço inoxidável 18/8 Ferro fundido Ferro Fundido maleável Latão Bronze Monel

Composição Fe + C Cr – 18% + Ni 8% Fe + C FE + C Cu + Zn Cu + Sn Cu + Ni

C 1.400 a 1.500 1.350 a 1.400 1.130 a 1.200 1.200 a 1.400 850 a 950 850 a 950 1.300 a 1.500

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5. Aços USI-SAC - Resis isttentes tes à corros rosão atmosférica A construção em estrutura metálica possui caráter menos agressivo ao meio ambiente quando comparada a outros sistemas. No caso da construção civil, para parafu fuso sos, s, cone conexõ xões es e memb membro ross estr estrut utur urai aiss pode podem m ser ser desm desmon onta tado doss e reutili reutilizad zados os,, implic implicand ando o em recicl reciclage agem m sem perda perda de resist resistênc ência ia mecâni mecânica ca quando da reutilização. A Usiminas vem ao longo dos anos evoluindo na produção dos aços para cons constr truç ução ão civil ivil,, entr entre e os quai quaiss dest destac acam am-s -se e os resi resist sten ente tess à corr corros osão ão atmosférica, denominados USI-SAC. Os aços USI-SAC proporcionam uma economia direta e efetiva nos custos de aplicação, comparativamente aos aços estruturais comuns. A elevada resistência à corrosão atmosférica dos aços da série USI-SAC resulta, ao long longo o do temp tempo, o, em maio maiorr dura durabi bililida dade de da estru estrutu tura ra,, com com cons conseq eqüe üent nte e economia de manutenção. m anutenção. Estes aços podem ser utilizados sem os revestimentos convencionais de pintura, visto que se desenvolve sobre os mesmos uma camada de óxido compacta e aderente (pátina), com características protetoras, quando submetidos a ciclos alternados de molhagem e secagem. Entretanto, em locais de atmosfera marinha não devem ser empregados sem revestimentos de pintura. Quando utilizados com revestimento de pintura, resultam numa vida útil mais long longa a para para a estr estrut utur ura a metá metálilica ca,, com com subs substa tanc ncia iall redu reduçã ção o de cust custos os de manutenção por repintura.

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Composição Química dos Aços USI-SAC Especificação (ver nota 1) USI-SAC-250 (USI-SAC-41)

Composição Química (% em peso) C P S Si Mn Cu máx máx máx

Tipo De Produto

Espessura E(mm)

TQ

2,00 ≤ E ≤ 12,70

CG

6,00 ≤ E ≤ 50,80 2,00 ≤ E ≤ 12,70

USI-SAC-300 (USI-SAC-41-E) CG

6,00 ≤ E ≤ 50,80 50,80

75,00 USI-SAC-350 (USI-SAC-50)

≤

0,18

E ≤ 0,20

2,00 ≤ E ≤ 12,70 0,18

CG

0,35 max

1,30 max

0,030

0,030

0,25 a 0,50

0,35 máx

1,30 max

0,030

0,030

0,25 a 0,50

50,80 ≤ E ≤ 75,00 0,20

TQ

TQ

0,18

6,00 ≤ E ≤ 75,00

0,15 a 0,55

1,40 max 1,50 máx

0,030

0,030

0,25 a 0,50

Cr

Outros

0,40 a 0,65

-

0,40 a 0,65

-

0,40 a 0,65

Ti max: 0,150 Ti max: 0,150 Ni max: 0,050

(1) Em negrito a nomenclatura nomenclatura atual. Entre Entre parênteses a nomenclatu nomenclatura ra antiga (fora de uso) uso)

Pintura dos Aços USI-SAC

Atmosfera Etapa

Industrial Marinha Rural abrasivo Jateamento abrasivo Jateamento Jateamento abrasivo Preparo de Jateamento (1) (1) seco até o padrão seco até o padrão seco (1) até o padrão superfície Sa 2 1/2 (2) Sa 2 1/2 (2) Sa 2 1/2 (2) Uma demão de primer resina epóxi poliamida, dois componentes, Tinta de fundo pigmentada com óxido de ferro, com 40 ( ± 5) µm de espessura de película seca. Uma demão de tinta de acabamento resina epóxi poliamida alta espessura, dois Tinta intermediária comp compon onen ente tes, s, com com 120 (± 10) µm de espessura de película seca. Tinta de Uma demão de tinta de acabamento resina poliuretano alifático, dois dois comp compone onente ntes, s, com com 35 (± 5) µm de espessura de película acabamento seca. Notas: (1) No caso de jato úmido, usar como tinta de fundo uma demão de primer resina epóxi, pigmentada com zinco e lamelas metálicas, dois componentes, com 75 µm mínimo de espessura de película seca. (2) Conforme norma norma SIS055900-67 SIS055900-67 (equivalente (equivalente à norma ISO 8501-1:1988). 8501-1:1988).

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6. Ações de segurança das estruturas Ações Define-se como ação em uma estrutura a tudo que nela provoque tensões e deformações.

Ações Quanto a Origem - Ações dos Materiais Usados na Construção •

Peso próprio da estrutura;

•

Peso próprio de paredes, divisórias e tapamentos;

•

Peso próprio de pisos;

•

Peso próprio de coberturas.

- Ações de Utilização •

Sobrecarga de utilização em pisos de edifícios;

•

Cargas de equipamentos;

•

Variação de temperatura causada por equipamento;

•

Cargas de silos, reservatórios e tubulações.

- Ações do Meio Ambiente •

Vento;

•

Variação de temperatura;

•

Chuva;

•

Neve;

•

Terremoto.

- Ações Excepcionais O colapso de algumas estruturas (tais como pontes, barragens, usinas nucleares e plataformas de exploração de petróleo) pode ter conseqüências catastróficas. Estas estruturas são, portanto, dimensionadas para resistir a carregamentos não usuais. Em alguns casos, para aumentar a segurança, são construídas também estruturas de proteção denominadas defensas.

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Ações Quanto a Variação com o Tempo - Ações Permanentes •

Peso próprio da estrutura;

•

Peso dos materiais permanentemente ligados à estrutura;

•

Peso de instalações, acessórios e equipamentos permanentes.

- Ações Variáveis •

Sobrecargas;

•

Cargas de equipamentos;

•

Variação de temperatura;

•

Vento.

Ações Quanto ao Modo de Atuação - Ações Externas •

Peso próprio;

•

Sobrecarga;

•

Vento;

•

Equipamentos.

- Ações Internas • •

Variação de temperatura; Pró-tensão.

Natureza das Ações Pelas normas recentes, os valores das ações a serem usadas em projeto são definidos como de natureza probabilística. Isto significa, que estas normas indicam os valores médios mais prováveis de ocorrência, tendo em vista os valores pesquisados. Como exemplos, podem ser citadas: •

Carga permanente, analisada pela distribuição normal;

•

Sobrecarga em pisos de escritórios, analisada pela distribuição de valores extremos tipo I;

•

Carga de vento, analisada pela distribuição de valores extremos FisherTippet tipo I. ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Combinação de Ações Se uma estrutura está submetida a mais de uma variável, o valor máximo de um dete determi rmina nado do esfo esforç rço o ocor ocorre re quan quando do uma uma das das açõe açõess vari variáv ávei eiss atin atinge ge o seu seu máximo e as demais permanecem com seus valores nominais. A este princípio, dá-se o nome de regra de Turkstra de combinação de ações.

Segurança das Estruturas Método dos Estados Limites A norma NBR 8800 utiliza, para o dimensionamento das estruturas de aço, o método dos estados limites. Isto significa que os esforços e deformações devem ser inferiores a certos valores limit limites es,, que que depe depend ndem em do mate materia riall usad usado o e do tipo tipo de estru estrutu tura ra adot adotad ada. a. Distinguem-se dois tipos de estados limites:

- Estados Limites Últimos São os relacionados ao colapso total ou parcial da estrutura, podendo ser: •

Perda de equilíbrio;

•

Ruptura por qualquer tipo de solicitação;

•

Instabilidade total ou parcial;

•

Flambagem global de barras;

•

Flambagem local de elementos de barras.

- Estados Limites de Utilização São os relacionados com o comportamento da estrutura, impedindo sua utilização para o fim ao qual se destina. Podem ser: •

Deformações excessivas;

•

Vibrações excessivas.

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7. Parafusos e barras rosqueadas Os parafusos, juntamente com as barras redondas rosqueadas, usadas como chumbadores ou como tirantes, é um dos meios de ligação reconhecido pela NBR 8800. Entre os materiais especificados por esta norma, para uso como parafusos e barras redondas rosqueadas, ver tabela a seguir.

Parafusos e Barras Redondas Rosqueadas f y f u Tipo (3) máx (Mpa) (Mpa) A 307 (1) 100 mm 415 C Parafusos 1” 635 825 A 325 (2) C, T 1 ½” 560 725 Barras MR 250 100 mm 250 400 C (1) Parafusos comuns. Especificações Especificações conforme conforme ASTM (2) Parafusos Parafusos de alta resistência. resistência. Especificaçã Especificação o conforme conforme ASTM. Disponíveis Disponíveis também com resistência à corrosão equivalente ao aço AR-COR-345 (3) C = Carbono Carbono T = Temperado Temperado Φ

Material

Transmissão de Esforços Cisalhamento e Contato O comportamento de uma ligação por cisalhamento e contato é o mostrado na figura a seguir.

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Ligação por Cisalhamento e Contato A força P é transferida, de uma chapa para a outra, através do cisalhamento do corpo do parafuso, como ilustra os diagramas de corpo livre na figura. Todavia, para que este cisalhamento ocorra, é necessário que haja pressão de contato entre a superfície lateral do parafuso e a parede do furo, em ambas chapas. Em ligações por contato, a força P é considerada igualmente distribuída por todos parafusos da ligação.

Atrito A figura a seguir representa uma ligação, semelhante à anterior, executada com a utilização de parafusos de alta resistência.

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Ligação por atrito

Entretanto, o comportamento dos parafusos se altera, uma vez que não ocorre mais o contato de suas superfícies laterais, com as das paredes dos furos. A força P é transferida de uma chapa para a outra através da força de atrito. A força de atrito surge a partir da pressão entre as chapas que, por sua vez, é conse conseqüê qüênci ncia a da força força de proten protensão são,, confor conforme me ilustr ilustrado ado pelos pelos diagra diagramas mas de corpo livre. Em ligações por atrito, a força P também é considerada igualmente distribuída por todos os parafusos da ligação.

Tração e Cisalhamento ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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Ligações semelhantes à indicada na figura a seguir têm os parafusos solicitados simult simultane aneame amente nte a traçã tração o e a cisalh cisalhame amento nto.. A força força P, centra centrada da na ligaçã ligação o parafusada, é decomposta em suas componentes horizontal H, que causa tração nos parafusos, e vertical V, que causa cisalhamento nos mesmos.

Ligação por tração e cisalhamento

Cisalhamento Excêntrico A figura a seguir mostra uma ligação em que uma força P está aplicada no plano de cisalhamento de um conjunto de parafusos, porém, a sua direção não passa pelo centróide do conjunto. Neste caso os parafusos devem r esistir a dois efeitos:

Ligação excêntrica em cisalhamento ____________ __________________ ____________ _____________ _______________ _______________ ______________ ______________ _______


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•

Ao cisalhamento provocado provocado pela força considerada considerada centrada;

•

Ao momento causado causado pela excentricidade.

Existem três processos para a análise deste tipo de ligação: análise elástica, análise elástica com redução da excentricidade e análise plástica. Parafusos e Barras Redondas

Área Nominal e Outras Disposições Construtivas Diâmetro Nominal (d) do Parafuso (pol) ½ 5/8 ¾ 7/8 1 1¼ 1½ ou Barra Área Nominal do Parafuso ou [cm²] 1,27 1,98 2,85 3,88 5,07 7,92 11,4 Barra (a) 40 50 60 70 80 95 115 Distância (s) Míni Mínima ma de Cent Centro ro a Cent Centro ro de (b) 40 50 55 65 75 95 110 Dois Furos Padrão Consecutivos (c) 35 45 55 60 70 90 105 Distância (e) (d) 30 40 50 55 65 80 95 Mínima de Centro a Centro de um (e) 25 30 35 40 45 60 70 Furo Furo Padr Padrã ão a uma uma Borda rda da (f) 20 25 30 30 35 45 50 ligação (a): Distância mínima preferencial. Obtida a partir do arredondamento de (3,00 d) (b): Distância mínima para que exista esmagamento, sem deformação excessiva dos furos, ao invés de rasgamento. Obtida a partir do arredondamento de (2,90 d) (c): Distância mínima absoluta. Obtida a partir do arredondamento de (2,70 d) (d): Distância mínima para que exista esmagamento, sem deformação excessiva dos furos, ao invés de rasgamento. Obtida a partir do arredondamento de (2,40 d) (e): Distância mínima quando o corte da borda é feito por serra ou tesoura. Obtida a partir do arredondamento de (1,75 d) (f): (f): Dist Distân ânci cia a mínim mínima a quan quando do a bord borda a é natu natura rall de lamin laminaç ação ão ou quan quando do é proveniente de oxicorte. Obtida a partir do arredondamento de (1,25 d).

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Referências Bibliográficas SENAI. Estruturas metálicas. 2004 Catálogo Aços USIMINAS

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Estruturas metálicas normalizada

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