Tecnologias Da Montagem Eletromecanica

SUPERVISOR DE PLANEJAMENTO Tecnologias da Montagem Eletromecânica

1- 1 -

TECNOLOGIAS DA MONTAGEM ELETROMECÂNICA

2

 © PETROBRA PETROBRAS S – Petróle Petróleoo Brasilei Brasileiro ro S.A. S.A. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610, de 19.2.1998. É proibida a reprodução total ou parcial, por quaisquer meios, bem como a produção de apostilas, sem autorização prévia, por escrito, da Petróleo Brasileiro S.A. – PETROBRAS. Direitos exclusivos da PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A.

ALMEIDA, Jorge Tecnologias da Montagem Eletromecânica / FURG – CTI. Rio Grande, 2006. 150 p.:il.

PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A. Av. Almirante Barroso, 81 – 17º andar – Centro CEP: 20030-003 – Rio de Janeiro – RJ – Brasil

3

INDICE UNIDADE I ............................................................................................................................................. 12 Recursos físicos para a montagem........................................................................................................12 1.1. Recursos humanos .....................................................................................................................12 1.1.1 Mão-de-obra direta (MOD) ................................................................................................... 12 1.1.2 Mão-de-obra indireta (MOI)..................................................................................................12 1.1.3 Mão-de-obra de apoio (MOA)...............................................................................................13 1.1.4 Índices de participação da mão-de-obra .............................................................................. 13 1.1.5 Equipes de montagem..........................................................................................................13 1.2 Recursos materiais ......................................................................................................................13 1.2.1. Equipamentos de montagem...............................................................................................13 1.2.2.1. Equipamentos de aluguel.............................................................................................14 1.2.1.2. Ferramentas.................................................................................................................14 1.2.1.3. Equipamentos de proteção .......................................................................................... 14 1.2.2. Materiais ..............................................................................................................................14 1.2.2.1. Materiais permanentes.................................................................................................14 1.2.2.2. Materiais de consumo..................................................................................................14 1.2.2.3. Materiais auxiliares.......................................................................................................15 1.3 Custo dos recursos ......................................................................................................................15 1.3.1. Custos de mão-de-obra.......................................................................................................15 1.3.2. Custos com materiais..........................................................................................................16 1.3.2. Custos com equipamentos, ferramentas e EPIs.................................................................17 UNIDADE II ............................................................................................................................................18 O canteiro de obras................................................................................................................................18 2.1. Introdução ...................................................................................................................................18 2.2. Planejamento das instalações .................................................................................................... 19 2.3. Recebimento e armazenagem de materiais e equipamentos ....................................................20 2.4. índices de montagem..................................................................................................................21 UNIDADE III ...........................................................................................................................................23 Transporte e elevação de cargas...........................................................................................................23 3.1. Equipamentos de transporte.......................................................................................................23 3.2. Equipamentos de elevação de cargas........................................................................................25 3.2.1. Pontes rolantes....................................................................................................................26 3.2.2 Guindastes............................................................................................................................27 3.3. Mão-de-obra de transporte e elevação de cargas......................................................................27 3.4. Planejamento do transporte e elevação de cargas .................................................................... 28 UNIDADE IV...........................................................................................................................................30 Soldagem ............................................................................................................................................... 30 4.1. Equipamentos e processos de soldagem...................................................................................30 4.1.1. Soldagem com eletrodo revestido.......................................................................................30 4.1.2. Soldagem TIG......................................................................................................................32 4.1.3. Soldagem MIG/MAG (GMAW) ............................................................................................ 34 4.1.4. Soldagem a arco submerso (SAW).....................................................................................36 4.2. Normas de soldagem..................................................................................................................38 4.3. Segurança em soldagem............................................................................................................ 39 4.3.1. Roupas de proteção ............................................................................................................ 40 4.4. Inspeção de soldas .....................................................................................................................40 4.5. Qualificação dos procedimentos de soldagem...........................................................................41 4.6. Qualificação de soldadores.........................................................................................................42 4.7. Mão-de-obra de soldagem..........................................................................................................43 4.8. Custos de soldagem ................................................................................................................... 43 4.8.1. Custo da mão-de-obra.........................................................................................................44

4

4.8.2. Custo dos consumíveis ....................................................................................................... 45 4.8.3. Custo de energia elétrica.....................................................................................................47 4.8.4. Custo de depreciação..........................................................................................................48 4.8.5. Custo de manutenção ......................................................................................................... 48 4.8.6. Custo de outros materiais de consumo...............................................................................49 4.8.7. Considerações finais ........................................................................................................... 49 4.9. Índices de montagem..................................................................................................................49 4.9.1. Consumo de eletrodos ........................................................................................................ 49 4.9.2. Consumo de gases..............................................................................................................51 4.9.3. Mão-de-obra ........................................................................................................................51 UNIDADE V............................................................................................................................................52 Pintura industrial.....................................................................................................................................52 5.1. Aplicação das tintas ....................................................................................................................52 5.1.1. Espessura de películas recomendáveis..............................................................................53 5.2. Equipamentos e processos de pintura........................................................................................54 5.2.1. Preparação das superfícies.................................................................................................54 5.2.2. Métodos de aplicação das tintas ......................................................................................... 56 5.2.2.1. Trincha .........................................................................................................................56 5.2.2.2. Rolo ..............................................................................................................................57 5.2.2.3. Pistola convencional (a ar comprimido) ....................................................................... 58 5.2.2.4. Pistola sem ar (Air-less ) ............................................................................................... 59 5.2.2.5. Pintura eletrostática......................................................................................................59 5.3. Consumo de tintas ......................................................................................................................60 5.4. Normas técnicas de pintura ........................................................................................................ 61 5.5. Custos da pintura........................................................................................................................62 5.5.1. Custo inicial .........................................................................................................................62 5.5.2. Custo de manutenção ......................................................................................................... 63 5.6. Mão-de-obra de pintura .............................................................................................................. 64 5.7. Índices de montagem..................................................................................................................65 5.7.1. Pintura de estruturas metálicas...........................................................................................65 5.7.2. Pintura de equipamentos (Hh/m2) ....................................................................................... 65 5.7.3. Pintura de tubulações..........................................................................................................65 UNIDADE VI...........................................................................................................................................67 Montagem mecânica..............................................................................................................................67 6.1. Grau de montagem .....................................................................................................................67 6.2. Recebimento e Montagem de equipamentos ............................................................................. 68 6.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de mecânica .................................................................... 69 6.6. Índices de montagem..................................................................................................................70 UNIDADE VII..........................................................................................................................................72 Montagem de estruturas metálicas ........................................................................................................ 72 7.1. Equipamentos utilizados em montagem de estruturas metálicas .............................................. 73 7.2. Fabricação de campo..................................................................................................................73 7.3. Procedimentos de montagem.....................................................................................................74 7.3.1. Preparação para a montagem.............................................................................................74 7.3.2. Montagem............................................................................................................................76 7.4. Inspeções de montagem.............................................................................................................76 7.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de estruturas metálicas ................................................... 77 7.6. Índices de montagem..................................................................................................................77 UNIDADE VIII.........................................................................................................................................79 Montagem de tubulações.......................................................................................................................79 8.1. Processos utilizados em montagem de tubulações....................................................................79 8.1.1. Ligações por solda .............................................................................................................. 80 8.1.2. Ligações rosqueadas .......................................................................................................... 80 8.1.3. Ligações flangeadas............................................................................................................81 8.1.4. Ligações de ponta e bolsa...................................................................................................81 8.2. Recebimento e armazenagem de tubulações ............................................................................ 81 8.3. Pré-fabricação e pré-montagem ................................................................................................. 82

5

8.4. Fabricação de suportes de tubulações.......................................................................................84 8.5. Montagem ...................................................................................................................................85 8.5.1. Preparação para a montagem de tubulações ..................................................................... 85 8.5.2. Montagem de tubulações .................................................................................................... 86 8.5.3. Casos especiais de montagem de tubulações....................................................................87 8.6. Teste de pressão em tubulações e válvulas...............................................................................88 8.7. Isolamento térmico......................................................................................................................90 8.8. Preparação para a operação ...................................................................................................... 91 8.8.1. Limpeza de tubulações........................................................................................................91 8.9. Custo de serviços de tubulações................................................................................................92 8.10. Mão-de-obra de equipes de trabalho de tubulações ................................................................93 8.10.1. Equipes de pré-fabricação e montagem ........................................................................... 93 8.10.2. Equipes de isolamento térmico e de montagem refratária................................................94 8.11. Índices de montagem................................................................................................................95 UNIDADE IX.........................................................................................................................................100 Montagem elétrica................................................................................................................................100 9.1. Equipamentos e materiais em montagem elétrica....................................................................102 9.1.1. Equipamentos....................................................................................................................102 9.1.2. Materiais ............................................................................................................................ 102 9.2. Recebimento e armazenagem de materiais elétricos...............................................................103 9.3. Montagens elétricas..................................................................................................................103 9.3.1. Pré-fabricação e pré-montagem........................................................................................103 9.3.2. Montagem elétrica ............................................................................................................. 104 9.4. testes e entrada em operação .................................................................................................. 105 9.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de elétrica......................................................................106 9.6. Índices de montagem................................................................................................................106 UNIDADE x...........................................................................................................................................112 Montagem de instrumentação..............................................................................................................112 10.1. Elementos dos sitemas de controle........................................................................................113 10.1.1. Conceitos básicos e terminologia....................................................................................113 10.1.2. Classificação dos instrumentos.......................................................................................115 10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle.........................................................116 10.1.4. Instrumentos mais comuns..............................................................................................118 10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos .......................................................119 10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação........................................................................121 10.2.1. Equipamentos e dispositivos...........................................................................................121 10.2.2. Instrumentos de medição ................................................................................................ 122 10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação.................................................................122 10.4. Montagem de instrumentação ................................................................................................ 122 10.4.1. Montagem mecânica ....................................................................................................... 122 10.4.2. Montagem de tubulações ................................................................................................ 123 10.4.3. Montagem elétrica ........................................................................................................... 123 10.4.4. Montagem de instrumentos.............................................................................................123 10.5. Comissionamento de instrumentação.....................................................................................124 10.5.1. Definição e generalidades...............................................................................................124 10.5.2. Comissionamento X Condicionamento ...........................................................................124 10.5.3. Documentos mais usuais em um plano de condicionamento.........................................125 10.5.4. As documentações de projeto.........................................................................................126 10.5.4.1. Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) ......... 126 10.5.4.2. Folhas de Dados de Instrumentos ...........................................................................126 10.5.4.3. Listas de Instrumentos ............................................................................................. 126 10.5.4.4. Plantas de Locação de Instrumentos.......................................................................127 10.5.4.5. Fluxogramas de Processo (PFD = Process Flow Diagram) ....................................127 10.5.4.6. Fluxogramas de Engenharia (P&/D = Pipe and Instrumentation Diagram).............127 10.5.4.7. Diagramas de Malha ................................................................................................ 127 10.6. Mão-de-obra de equipes de instrumentação..........................................................................128 10.7. Índices de montagem..............................................................................................................128

6

UNIDADE XI.........................................................................................................................................129 Qualidade na montagem ...................................................................................................................... 129 11.1. Objetivos e importância da qualidade.....................................................................................129 11.2. Normas técnicas de qualidade................................................................................................129 11.3. Sistemas de garantia da qualidade.........................................................................................130 11.4. Controle de qualidade.............................................................................................................130 11.4.1. Custo-benefício da qualidade..........................................................................................130 11.4.1. Seqüência do controle da qualidade ............................................................................... 131 UNIDADE XII........................................................................................................................................132 Montagem de navios – apresentação de um caso .............................................................................. 132 12.1. Descrição do projeto ............................................................................................................... 132 12.2. Montagem ...............................................................................................................................134 12.3. Conclusão, testes e entrega ................................................................................................... 145 BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................................................150

7

LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 – Canteiro de obras...............................................................................................................22 Figura 2.2 – Container escritório de obras.............................................................................................22 Figura 3.1 – Empilhadeiras ....................................................................................................................24 Figura 3.2 – Cavalo mecânico com carreta ........................................................................................... 24 Figura 3.3 – Macaco Hidráulico Tipo Garrafa 22 Ton............................................................................25 Figura 3.4 – Cilindro hidráulico de uso geral..........................................................................................25 Figura 3.5 – Talha hidráulica..................................................................................................................26 Figura 3.6 – Guindaste telescópico........................................................................................................26 Figura 3.7 – Galpão com ponte rolante..................................................................................................26 Figura 3.8 – Grua flutuante ....................................................................................................................26 Figura 3.9 – Guindaste telescópico........................................................................................................27 Figura 3.10 – Içamento de motor de navio ............................................................................................ 27 Figura 3.11 – Levantamento de carga em montagem de navio ............................................................27 Figura 3.12 – Ponte rolante....................................................................................................................27 Figura 4.1 – Soldagem com eletrodo revestido (SMAW).......................................................................31 Figura 4.2 – Diagrama de interligação do equipamento (SMAW) .........................................................32 Figura 4.3 – Processo soldagem TIG (GTAW) ...................................................................................... 33 Figura 4.4 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG ....................................... 34 Figura 4.5 – Processo de soldagem MIG/MAG ..................................................................................... 35 Figura 4.6 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG ....................................... 36 Figura 4.7 – Esquema do processo de soldagem com arco submerso.................................................37 Figura 4.8 – Componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso......................37 Figura 4.9 – Vestuário de proteção típico a ser usado pelo soldador....................................................40 Figura 4.10 – Distribuição dos principais custos de soldagem..............................................................44 Figura 5.1 – Exemplos de equipamento para limpeza manual..............................................................55 Figura 5.2 – Exemplos de equipamento para limpeza com ferramentas mecânicas ............................ 55 Figura 5.3 – Conjunto para jateamento abrasivo...................................................................................56 Figura 5.4 – Exemplos de trinchas.........................................................................................................57 Figura 5.5 – Exemplos de rolos usados na pintura................................................................................57 Figura 5.6 – Exemplo de pistola convencional.......................................................................................58 Figura 5.7 – Esquema de instalação para aplicação de tintas com pistola convencional.....................59 Figura 7.1 – Estruturas metálicas de um galpão industrial .................................................................... 72 Figura 7.2 – Estruturas metálicas para suporte de equipamentos ........................................................73 Figura 7.3 – Verificação do posicionamento dos chumbadores ............................................................75 Figura 8.1 – Peça pré-montada (spool ) ................................................................................................. 82 Figura 8.2 – Feixe de tubos de pequeno diâmetro ................................................................................ 88 Figura 8.3 – Isolamento térmico externo................................................................................................91 Figura 9.1 – Instalação elétrica industrial típica...................................................................................101 Figura 10.1 – Processo típico de troca de calor utilizando controle automático..................................113 Figura 10.2 – Controle à realimentação...............................................................................................114 Figura 10.3 – Controle antecipativo ..................................................................................................... 114 Figura 10.4 – Estabilidade....................................................................................................................115 Figura 10.5 – Malha de controle de nível.............................................................................................117 Figura 10.6 – Malha de controle de nível com transmissor inteligente................................................118 Figura 10.7 – Fluxograma de instrumentação simplificado .................................................................121 Figura 12.1 – Modelo do navio.............................................................................................................132 Figura 12.2 – Modelo em corte do navio..............................................................................................133 Figura 12.3 – Fabricação de painéis....................................................................................................134 Figura 12.4 – Conjunto integrante do fundo do navio..........................................................................135 Figura 12.5 – Fabricação de conjuntos................................................................................................135

8

Figura 12.6 – Montagem da quilha (cerimonial)...................................................................................136 Figura 12.7 – Montagem dos painéis na fase inicial............................................................................136 Figura 12.8 – Montagem dos painéis – continuação ...........................................................................137 Figura 12.9 – Instalação de um motor ................................................................................................. 137 Figura 12.10 – Estágio avançado da montagem dos painéis..............................................................138 Figura 12.11 – Estágio avançado da montagem dos painéis – continuação ...................................... 138 Figura 12.12 – Vista da montagem, de ré para vante..........................................................................139 Figura 12.13 – Vista da montagem, com destaque para a popa.........................................................139 Figura 12.14 – Estágio da montagem visto da proa ............................................................................140 Figura 12.15 – Instalação de superestrutura – Ponte rolante de 1200 toneladas...............................141 Figura 12.16 – Instalação da plataforma de helicópteros....................................................................141 Figura 12.17 – Instalação da plataforma de helicópteros e rampa de ré. ........................................... 142 Figura 12.18 – Instalação de componentes em adiantada. .................................................................142 Figura 12.19 – Vista de ré em estágio avançado de construção.........................................................143 Figura 12.20 – Içamento de um guindaste de carga do navio.............................................................143 Figura 12.21 – Montagem de guindastes de bordo ............................................................................. 144 Figura 12.22 – Montagem de guindastes de bordo ............................................................................. 144 Figura 12.23 – Montagem do hélice.....................................................................................................145 Figura 12.24 – Plataforma de veículos ................................................................................................ 146 Figura 12.25 – Veículo amarrado para transporte na plataforma de veículos.....................................146 Figura 12.26 – Veiculo descendo a rampa .......................................................................................... 147 Figura 12.27 – Vista aérea do estaleiro ............................................................................................... 147 Figura 12.28 – Vista aérea do estaleiro ............................................................................................... 148 Figura 12.29 – Viagem de teste do navio ............................................................................................ 148 Figura 12.30 – Vista do navio no mar .................................................................................................. 149

9

LISTA DE TABELAS Tabela 3.1 – Tipos de transporte ........................................................................................................... 23 Tabela 4.1 – Algumas normas da ABNT ligadas à soldagem ...............................................................39 Tabela 4.2 – Área da seção transversal de chanfros.............................................................................45 Tabela 4.3 – Massa específica aproximada de algumas ligas ..............................................................46 Tabela 4.4 – Valores típicos de eficiência de deposição para diferentes processos ............................ 46 Tabela 4.5 – Taxas máximas de depreciação estabelecidas pela SRF ................................................ 48 Tabela 4.6 – Consumo de eletrodo em função do tipo de montagem...................................................50 Tabela 4.7 – Soldagem de tubulações de aço carbono, consumo de eletrodos, em kg por junta soldada...................................................................................................................................................50 Tabela 4.8 – Soldagem de tubulações de aço liga, consumo de eletrodos, em kg por junta soldada..50 Tabela 4.9 – Soldagem convencional de chapas, consumo de eletrodos em kg por metro de solda...51 Tabela 4.10 – Consumo de gases ......................................................................................................... 51 Tabela 4.11 – Solda de tubulações – Hh / junta soldada. ..................................................................... 51 Tabela 5.1 – Consumo de tintas. ........................................................................................................... 60 Tabela 5.2 – Perda de tintas. ................................................................................................................. 61 Tabela 5.3 – Rendimento das tintas. ..................................................................................................... 64 Tabela 6.1 – Equipe típica de montagem mecânica..............................................................................69 Tabela 6.2 – Equipe típica de topografia ............................................................................................... 70 Tabela 6.3 – Equipe típica de construção civil.......................................................................................70 Tabela 6.4 – Índices de montagem mecânica ....................................................................................... 71 Tabela 7.1 – Equipe de montagem de estruturas metálicas..................................................................77 Tabela 7.2 – Índices de montagem de estruturas metálicas .................................................................78 Tabela 8.1 – Equipe de montagem de tubulações.................................................................................94 Tabela 8.2 – Equipe de montagem de isolamento térmico....................................................................94 Tabela 8.3 – Equipe de montagem de refratário....................................................................................94 Tabela 8.4 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação..................................................95 Tabela 8.5 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação..................................................96 Tabela 8.6 – Índice para montagem de linhas de processo (Hh/t) ........................................................97 Tabela 8.7 – Índice para montagem de tubulações de pequeno diâmetro (Hh/t)..................................97 Tabela 8.8 – Índice para montagem de soldas de tubulações (Hh/junta soldada)................................97 Tabela 8.9 – Índice para pré-fabricação de peças de tubulação (Hh/t).................................................98 Tabela 8.10 – Índice para lançamento de tubos (Hh/m)........................................................................98 Tabela 8.11 – Índice para fabricação e montagem de suportes (Hh/t)..................................................98 Tabela 8.12 – Índice para a montagem de válvulas (Hh/unidade) ........................................................99 Tabela 9.1 – Equipe de montagem elétrica ......................................................................................... 106 Tabela 9.2 – Índice de montagem para eletrodutos flexíveis (Hh/m) .................................................. 106 Tabela 9.3 – Índice de montagem para eletrodutos rígidos (Hh/m).....................................................107 Tabela 9.4 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função do serviço (Hh/m).............107 Tabela 9.5 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função da seção (Hh/m) .............. 107 Tabela 9.6 – Índice de montagem para ligação de cabos (Hh/ligação)...............................................108 Tabela 9.7 – Índice de montagem de bandejas e leito de cabos (Hh/m).............................................108 Tabela 9.8 – Índice para montagem de painéis (Hh/t).........................................................................109 Tabela 9.9 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função da seção (Hh/un) ............. 109 Tabela 9.10 – Índice de montagem para instalação de disjuntores (Hh/ unidade)..............................109 Tabela 9.11 – Índice de montagem para subestação (Hh/ unidade)...................................................110 Tabela 9.12 – Índice de montagem para instalação de tomadas (Hh/unidade) .................................. 110 Tabela 9.13 – Índice de montagem para instalação de muflas (Hh/unidade) ..................................... 110 Tabela 9.14 – Índice de montagem para barramento blindado tripolar (Hh/m)...................................110 Tabela 9.15 – Índice de montagem de barramento para cabos (Hh/m) .............................................. 111 Tabela 9.16 – Índice para montagem de iluminação externa..............................................................111

10

Tabela 10.1 – Instrumentos para Controle de Processo......................................................................119 Tabela 10.2 – Equipe de trabalho de instrumentação .........................................................................128 Tabela 10.3 – Índice para montagem de instrumentação....................................................................128

11

UNIDADE I Recursos físicos para a montagem 1.1. Recursos humanos Projetos são feitos por pessoas. As pessoas são o elo central dos projetos e seu recurso mais importante. Os recursos humanos em montagem eletromecânica são necessários em vários níveis de especialidade e experiência, dependendo da natureza do trabalho a ser realizado. Os recursos humanos empregados em serviços de construção e montagem são também chamados de mão-deobra. Normalmente, a mão-de-obra é classificada em dois tipos: mão-de-obra direta e mão-de-obra indireta, conforme sua participação nas atividades da obra. Por exemplo: Em uma montagem de tubulação, os oficiais encanadores, montadores, soldadores de tubulação, maçariqueiros e ajudantes, isto é, o pessoal que põe a mão na massa , são considerados mão-de-obra direta, enquanto que o supervisor técnico de tubulação é considerado mão de obra indireta.

1.1.1 Mão-de-obra direta (MOD) É constituída pelo pessoal qualificado (oficiais mecânicos, encanadores, soldadores, eletricistas, etc.) e pelo pessoal não qualificado (ajudantes e serventes), geralmente organizada em equipes de trabalho comandadas por um chefe de equipe. O chefe de equipe também é considerado como mão-de-obra direta, apesar de nem sempre participar da execução direta dos trabalhos.

1.1.2 Mão-de-obra indireta (MOI) Compreende a gerência da obra e o pessoal de planejamento, segurança, administração, suprimento e supervisão. É composta por engenheiros, supervisores técnicos, auxiliares técnicos, almoxarifes, administrativos, técnicos de segurança, apontadores, vigias, etc.

12

1.1.3 Mão-de-obra de apoio (MOA) Compreende a mão-de-obra que complementa as atividades da obra com serviços necessários, às vezes essenciais à operação, tais como topografia, construção civil, transportes, operação de equipamentos, levantamento de cargas, etc. De acordo com a conveniência, características da obra e diretrizes próprias de cada empresa de construção e montagem, a mão-de-obra de apoio pode ser considerada ora como direta, ora como indireta.

1.1.4 Índices de participação da mão-de-obra Apenas como informação, para termos uma idéia da amplitude de cada tipo de mão-de-obra, pode-se estimar sua participação, no conjunto de todo o pessoal envolvido em montagens de médio e grande porte, em torno dos seguintes percentuais: MOD=75%, MOI=15% e MOA=10%.

1.1.5 Equipes de montagem Equipes de montagem ou equipes de trabalho, são conjuntos de profissionais necessários à execução das tarefas de montagem. Seu tamanho varia geralmente entre 10 a 20 oficiais e ajudantes, chefiados por um encarregado ou mestre. Seu tamanho ideal deve ser determinado de forma a se obter a maior produtividade possível, e isto depende do serviço a executar e do local de trabalho. Em locais amplos e desimpedidos que permitam boa visão e comunicação entre os membros da equipe, esta poderá ser maior, caso contrário deverá ser reduzida. É importante que o encarregado possa acompanhar e controlar o trabalho realizado por cada membro de sua equipe.

1.2 Recursos materiais 1.2.1. Equipamentos de montagem Os equipamentos de montagem são classificados em três categorias que definem a forma como é feita a apropriação de custos no projeto. Estas categorias são: equipamentos de aluguel, ferramentas e equipamentos de proteção.

13

1.2.2.1. Equipamentos de aluguel São equipamentos de maior valor relativo, aos quais são atribuídos preços de aluguel para efeito de apropriação de custos e depreciação, sejam eles de propriedade da empresa montadora ou de terceiros. Exemplos: veículos, máquinas de solda, guindastes.

1.2.1.2. Ferramentas Compreendem ferramentas individuais e de uso geral. As individuais, de menor valor relativo e, normalmente, de propriedade da montadora, costumam ter seus custos estimados, para fins de orçamento e apropriação por meio de uma taxa percentual, incidente sobre os custos com salários da MOD.

1.2.1.3. Equipamentos de proteção Os equipamentos de proteção são classificados em: EPI – Equipamentos de Proteção Individual quando são destinados a garantir a integridade física individual das pessoas envolvidas na execução do trabalho. Exemplos: capacetes, botas, óculos. EPC – Equipamento de Proteção Coletiva quando tem a finalidade de proteger grupos de pessoas envolvidas na realização do trabalho. Exemplos: detector de gases, detector de radiação. Geralmente o custo dos EPIs e EPCs pode ser estimado como um percentual sobre o custo da MOD.

1.2.2. Materiais Os materiais utilizados nas obras são classificados como permanentes, de consumo e auxiliares.

1.2.2.1. Materiais permanentes São aqueles que, uma vez utilizados, permanecem definitivamente incorporados à obra. Exemplos: chapas, tubos, perfis, parafusos.

1.2.2.2. Materiais de consumo São aqueles que, por ocasião de sua utilização, são dissipados. Exemplos: gases industriais (argônio, oxigênio), lubrificantes, solventes, lixas.

14

Eletrodos para solda elétrica, embora fiquem definitivamente incorporados à obra, costumam ser considerados como material de consumo. Geralmente, devido aos materiais de consumo serem de baixo custo, seu valor é estimado como um percentual sobre a MOD.

1.2.2.3. Materiais auxiliares São destinados à construção de dispositivos auxiliares de montagem, tais com andaimes, plataformas, tapumes, etc. Geralmente são provisórios, sendo descartados depois de terminado o serviço. Seu custo pode ser avaliado e compor uma verba especial nos orçamentos.

1.3 Custo dos recursos Existem pelo menos dois tipos distintos de custos: os custos diretos e os custos indiretos. Estes dois tipos têm sua identificação vinculada com o produto e são definidos como: Custo direto: despesa realizada com insumos como mão-de-obra, materiais, equipamentos e meios, incorporados ou não ao produto. Custo indireto: somatório de todas as despesas realizadas com elementos coadjuvantes necessários à correta elaboração do produto ou gastos de difícil alocação a uma determinada tarefa, sendo por isso diluídos por um grupo de tarefas ou mesmo pelo projeto todo. Os custos diretos podem ser atribuídos de forma direta às tarefas da obra (exemplo: salários de mão-de-obra direta), enquanto que os indiretos devem ser diluídos entre as tarefas, empregandose um processo de rateio (exemplo: salários do pessoal de administração, planejamento e supervisão). Com relação à mão-de-obra de apoio, deve ser definido qual parcela será considerada como direta, e qual como indireta. Normalmente, os custos com serviços auxiliares como topografia, operação de equipamentos de montagem, grauteamento, etc., que podem ser atribuídos a uma atividade são considerados como diretos, enquanto que outros, como o transporte de mão-de-obra, materiais e equipamentos, manutenção de equipamentos, limpeza de áreas, segurança, alimentação, oficinas de apoio, etc., só podem ser atribuídos às tarefas por meio de rateio, e então são considerados indiretos.

1.3.1. Custos de mão-de-obra A mão-de-obra direta (MOD) gera custos diretos e a mão-de-obra indireta (MOI) gera custos indiretos. A mão-de-obra de apoio (MOA) pode gerar custos diretos ou indiretos, conforme o tipo de tarefa e os critérios utilizados para classificação dos custos.

15

A mão-de-obra representa parcela significativa do custo da produção, da ordem de 50%. O custo da mão-de-obra (CMO) pode ser estimado a partir da equação 1.1,

CMO=

onde: CMO CUT PMO QS

QS PMO

.CUT

(1.1)

= custo da mão-de-obra. = custo por unidade de tempo. = produtividade da mão-de-obra. = quantidade de um determinado tipo de serviço.

Por levantamentos feitos diretamente em cima do projeto detalhado de engenharia pode-se conhecer os tipos e as respectivas quantidades de serviços. Os índices de produtividade da mão-de-obra podem ser obtidos em livros e revistas especializadas ou, então, a partir de observações e registro direto das quantidades de mão-de-obra e dos tempos gastos na execução dos serviços pela empresa de construção e montagem eletromecânica, que desta forma monta seu próprio banco de dados. Alguns índices são fornecidos ao longo deste texto apenas como sugestão, pois estes índices são fortemente dependentes da qualificação da mão-de-obra existente no local. O custo por unidade de tempo é composto pelo salário horário do trabalhador, variável em função do tipo, do mercado e do grau de especialização da mão-de-obra acrescido de encargos sociais e trabalhistas especificados em lei, e ainda benefícios, como ajuda de custo e vale-transporte.

1.3.2. Custos com materiais Os materiais de aplicação podem ser orçados a partir das listas de material (LMs), depois de confrontadas as quantidades listadas comas levantadas nos desenhos. Definidas as quantidades e especificações, os preços terão que ser pesquisados no mercado. O custo dos materiais de consumo é rateado entre as diversas atividades diretas por meio de uma taxa percentual incidente sobre os salários da mão-de-obra direta. Esta taxa é obtida dividindose os custos totais de materiais de consumo pelos salários totais de mão-de-obra direta. Este procedimento costuma ser evitado, principalmente na fase de orçamento, devido a ser muito trabalhoso. É usual a adoção de um percentual baseado em experiências anteriores. Como sugestão indicamos um percentual entre 15% e 20%.

16

1.3.2. Custos com equipamentos, ferramentas e EPIs O custo dos equipamentos a instalar, quando fornecidos pela montadora, são considerados custos com materiais diretos. Equipamentos de montagem, classificados como equipamentos de maior porte e valor, tais como máquinas de solda, guindastes, veículos, etc., são considerados custos diretos, e alocados às atividades como aluguel. Seu custo é calculado multiplicando-se o número de horas gasto na atividade, medido em Mh (máquina hora), pelo custo horário de aluguel (R$/Mh). Para cálculo do custo deve ser considerado o numero de horas efetivamente trabalhadas na atividade. No caso de equipamentos específicos de uma determinada categoria de mão-de-obra, tal como máquinas de solda e equipamentos de oxiacetileno, o número de horas de aluguel pode ser considerado igual ao número de horas trabalhadas por seus operadores, soldadores e maçariqueiros. Já no caso de equipamentos de montagem de grande porte, tais como guindastes e veículos, o número de horas trabalhadas pode não corresponder à duração da atividade, é caso, por exemplo, de um guindaste, que após posicionar um equipamento em seu local de montagem é liberado para outra atividade, enquanto que a montagem do equipamento continua sendo executada. Ferramentas individuais e EPIs têm seu custo rateado entre as diversas atividades, aplicandose um taxa percentual sobre os salários da mão-de-obra direta. Esta taxa varia em torno de 15% para ferramentas e 10% para EPIs.

17

UNIDADE II O canteiro de obras 2.1. Introdução A execução de uma obra é feita segundo um sistema de produção , o qual condiciona a disposição dos diferentes componentes do canteiro de obras. Em muitos casos de obras de construção e montagem o canteiro de obras pode ser comparado a uma fábrica móvel , diferindo da fábrica tradicional no sentido que o produto resultante do processo de produção é único e estacionário, enquanto que os insumos (mão-de-obra, materiais e equipamentos) é que se deslocam em torno do produto. Influem na definição do sistema de produção  da obra as condições do local onde será instalado o canteiro, bem como fatores ambientais (clima, freqüência de chuvas, implicações ecológicas, etc.), constituindo o que se pode chamar de componente local do sistema. Além desta componente há a componente de processo, que é função do processo escolhido para realizar a obra. O arranjo do canteiro de obras inclui-se como uma das partes mais importantes do planejamento da obra, resultando em desenhos detalhados das locações e das áreas reservadas às instalações temporárias, variando estas na sua natureza, mas objetivando um mesmo propósito, que é o de fornecer suporte às atividades de construção. Um canteiro de obras bem planejado constitui importante fator de redução de prazos e custos. Em uma instalação de um canteiro de obras, um depósito de materiais e equipamentos de construção pode variar desde uma simples área de armazenamento a céu aberto até sofisticados depósitos com condicionamento ambiental para a guarda de equipamentos altamente sensíveis a variações climáticas. A norma regulamentadora NR1 do Ministério do Trabalho define o canteiro de obras como instalações provisórias, situadas próximo ao local onde se desenvolvem as operações de apoio e execução dos serviços. A NR2 determina que, antes de uma empresa se instalar em um novo canteiro de obras, deve solicitar aprovação e submeter-se à inspeção do órgão regional do Ministério do Trabalho. A alocação de espaço e o posicionamento das instalações temporárias necessárias à execução de uma obra têm, até o presente, sido feitos de maneira bastante aleatória, prevalecendo a experiência passada de quem projeta tais instalações. Não há, pois, um método predefinido para projetar-se um canteiro; o que se encontra são diretrizes a serem seguidas pelo gerenciador de uma obra na instalação de um canteiro.

18

2.2. Planejamento das instalações No dimensionamento das instalações devem ser consideradas as condições de pico da obra, por exigirem maiores quantidades de mão-de-obra, equipamentos e materiais. Os elementos que compõe o canteiro de obras devem estar perfeitamente integrados e próximos uns aos outros, devendo-se evitar cruzamentos e congestionamento nas vias de acesso. Para o planejamento do layout e tamanho das instalações, os programas informatizados serão úteis, principalmente em instalações de grande porte. O projeto das instalações do canteiro de obras poderá contemplar: Instalações fixas cobertas – podendo ser fechadas se necessário, para as centrais de preparação ou de transformação de materiais, por exemplo: oficinas mecânicas, de reparo de equipamentos, de préfabricação, pipe-shop. Instalações fixas ao ar livre – para armazenagem de materiais e equipamentos no campo, prémontagem de estruturas metálicas e equipamentos, estacionamento, manobra, carga e descarga, etc. Instalações móveis – veículos, guindastes e outros equipamentos móveis. Logística – alojamentos, refeitório, oficinas, depósitos, escritórios, almoxarifado, ferramentaria, sala de reuniões, serviço de ponto, ambulatório, portaria, etc. Infra-estrutura – vias de acesso e de circulação, áreas de lazer. Instalações de utilidades – energia elétrica, ar condicionado, telefone, água, esgoto, vapor e sistema de prevenção contra incêndio. O objetivo do planejamento das instalações é alcançar a melhor disposição, dentro do espaço disponível, para o material, a mão-de-obra e o equipamento necessários à execução da obra. Alguns princípios básicos devem ser observados ao se proceder ao arranjo de um canteiro de obras: Integração – todos os elementos que compõe a cadeia de produção deverão estar harmonicamente integrados. A falha de um deles poderá resultar em ineficiência global. Minimização de distâncias – as distâncias entre os diversos elementos de produção devem ser reduzidas ao mínimo possível, sendo interessante aqui o uso de fluxogramas e da pesquisa operacional para determinar estas distâncias mínimas. Disposição de áreas de estocagem e de locais de trabalho – subordinam-se às exigências da operação, de modo que haja fluxo contínuo e sem retrocesso de mão-de-obra, materiais e equipamentos. Evitar ao máximo cruzamentos e retornos de vias impróprios, pois causam interferências e congestionamentos. Uso de espaços – ao alocar espaços para depósitos, escritórios, etc., usar as três dimensões. Produtividade – condições adequadas de trabalho e de segurança conduzem à melhoria da produtividade. Flexibilidade – sendo a construção de um empreendimento um processo dinâmico, no qual a configuração do sistema de produção se altera constantemente, deve ser sempre possível adequar as instalações ao processo produtivo, sem muita dificuldade.

19

Além desses fatores, de caráter geral, é preciso considerar aqueles de caráter particular a cada obra, quais sejam: O vulto da obra – é avaliado em função do peso dos equipamentos e materiais a serem instalados, a área onde será realizada a montagem e seu volume. A natureza e o tipo da obra – o canteiro de obras varia de acordo com estes dois fatores. Como exemplos podemos citar: montagem de estruturas metálicas, montagem de tubulações, montagem elétrica, montagem mecânica. De acordo com o tipo de obra são empregadas diferentes técnicas de construção e montagem e equipamentos. A localização da obra – se dentro de um perímetro urbano, se longe dele, observando-se a existência de acessos (via urbana, estrada de rodagem, estrada de ferro, hidrovia, aerovia, etc.), comércio e tipos potenciais de fornecedores, hotéis, escolas, postos de combustível, oficinas mecânicas e oportunidades de lazer. A existência ou não de serviços públicos, como fornecimento de energia elétrica, comunicações telefônicas, água potável e facilidades para disposição de rejeitos sólidos e líquidos. Diversificação dos tipos de materiais e de elementos construtivos – para em função deles prever depósitos e linhas de construção. Condições locais do mercado de trabalho – para fins da determinação de necessidade ou não de alojamentos.

2.3. Recebimento e armazenagem de materiais e equipamentos A norma NR18 da legislação de segurança do trabalho estabelece, resumidamente, o seguinte: Os materiais armazenados não devem prejudicar o trânsito de pessoas, equipamentos e  outros materiais, nem o acesso aos equipamentos de combate a incêndio. Ao serem empilhados, os  materiais precisam ser ajeitados de uma forma que garanta uma boa estabilidade e facilidade de  manuseio. Na remoção de material empilhado, cuidado para não prejudicar a estabilidade das pilhas”. Os locais destinados a depósitos e áreas de estocagem deverão ser protegidos contra incêndio e permitir livre trânsito, manuseio e movimentação de cargas, e atender as recomendações especiais relativas a cada material. Conforme sua natureza, os materiais e equipamentos poderão ser armazenados em locais fechados, tipo galpão, se necessário dotados de controles de temperatura e umidade. Ou então ao ar livre, protegidos com lona ou capa plástica, sobre estrados, pranchões ou dormentes nivelados, evitando-se o contato direto com o solo. Materiais de grande porte, salvo prescrição em contrário poderão ser deixados ao ar livre. Já os materiais tóxicos, corrosivos, inflamáveis ou explosivos, serão armazenados em locais isolados, adequados e seguros.

20

2.4. índices de montagem A seguir são apresentados alguns índices para o planejamento do canteiro de obras [Fernandes, 2005]. Oficinas, pipe-shops: 6 m2 /homem Depósitos, ferramentaria e conforme a necessidade almoxarifados Instalações sanitárias 0,2 m2 / homem, constituídas de: Lavatórios: 1/20 homens, 0,6 m de espaçamento Vasos: 1/20 homens, 1 m2 de área Mictórios: 1/20 homens, 0,6 m de espaçamento Chuveiros: 1/10 homens, 0,8 m2 de área Vestiários: 0,2 m2 / homem, com Armários: 1/1 homem Bancos: 1/10 homens Alojamento: 3 m2 / homem, com Camas: 1/ homem Beliches: 1/2 homens Bebedouros: 1/25 homens Refeitório: 2 m2 / homem, com mesas, assentos e pias Cozinha: 0,7 m2 /homem, se as refeições forem preparadas na obra Chapeira: 1/100 homens Iluminação: 1 ponto de luz / 10 m2 1 tomada / 20 m2 Escritório: 30 W/m2 Sanitários, almoxarifado e 15 W/m2 oficina Equipamentos elétricos: Carga = Potência (kW) x Fator de demanda (Ex: máquina de solda: 25 kW x 0,4 = 10 kW) Consumo: kW x horas/dia x dias/mês = kWh/mês Potência necessária kVA = Demanda kW/fator de potência (0,8) Proteção contra incêndio Instalação de extintores por toda a área, distantes de 10 a 20 m, conforme o risco Sugestão para a distribuição de extintores de incêndio: Depósitos de combustíveis, tintas, oxigênio e acetileno Oficinas, instalações elétricas Almoxarifados, alojamento, escritórios, refeitórios, vestiário

Pó químico ou espuma

1/150 m2

CO2 Água, gás

1/250 a 1/150 m2 1/250 a 1/500 m2

21

Também devem ser previstos no planejamento do canteiro de obras: • • •

Treinamento de todo o pessoal sobre prevenção contra incêndios, utilização e localização dos extintores. Higiene do canteiro, incluindo limpeza, coleta de lixo, dedetização e desratização, conforme necessário. Vigilância e segurança patrimonial na área, com pessoal especializado para estas atividades.

A Figura 2.1 ilustra uma instalação típica de canteiro de obras empregada na construção civil, e a Figura 2.2 mostra a interior de um container utilizado como escritório em canteiro de obras.

Figura 2.1 – Canteiro de obras

Figura 2.2 – Container escritório de obras

22

UNIDADE III Transporte e elevação de cargas A construção e montagem eletromecânica pode incluir atividades de transporte e levantamento de cargas pesadas. Estas operações são importantes e perigosas, exigindo muita experiência e atenção do pessoal envolvido para que seja executada com eficiência e segurança. As normas regulamentadoras NR-11 e NR-18, da legislação de Segurança no Trabalho, prescrevem condições para o transporte, movimentação, armazenagem e manuseio de materiais.

3.1. Equipamentos de transporte Os equipamentos de transporte destinam-se a movimentar materiais, equipamentos, estruturas e pessoal, dentro e fora do canteiro de obras. Os transportes podem ser realizados por via rodoviária, ferroviária, marítima ou fluvial e aérea nos casos de urgência. A Tabela 3.1 apresenta uma comparação entre diferentes tipos de transporte. Tabela 3.1 – Tipos de transporte

Tipo

Vantagens

Desvantagens

Rodoviário

• Rapidez • Entrega porta a porta

• Fretes mais caros

Ferroviário

• Adequado para cargas mais pesadas • Fretes menores

• Demora costuma ser grande

Marítimo

• Costuma ser mais barato

• Demora grande • Desembaraço nos portos pode ser complicado

Nas operações de transporte rodoviário de cargas as quantidades, pesos ou volumes podem ser grandes, exigindo equipamentos de grande capacidade. Nestes casos, é necessário planejar o deslocamento, selecionando os equipamentos de transporte adequados, os horários mais favoráveis e a necessidade ou não de batedores. Deve ser realizado um reconhecimento prévio do percurso, identificando as condições de trafego nas estradas, e todas as interferências possíveis, com especial atenção para a altura, largura e capacidade de carga das vias de acesso, pontes e viadutos.

23

As dimensões normais das cargas rodoviárias são: largura máxima = 2,60m; altura máxima a partir do solo = 4,40m e comprimento até 18,15m. Para transporte de cargas acima destas dimensões são necessárias licenças especiais dos órgãos competentes, como o DNIT (Departamento Nacional de Infra-estrutura e Transporte), concessionárias de rodovias e PRF (Policia Rodoviária Federal). Entre os equipamentos de transporte rodoviário mais utilizados, podemos citar:  Cavalos mecânicos, com capacidade de tração de 22 a 140 t.  Reboques hidráulicos, de 6 a 16 eixos, capacidade de carga útil de 60 a 140 t.  Semi-reboques, de 1 a 6 eixos, capacidade de 15 a 70 t.  Caminhões de carroceria, capacidade 3,5 a 22 t. 3  Caminhões basculantes, capacidade de 3 a 12 m .  Caminhões equipados com guindauto, capacidade de 3 a 20 t.  Empilhadeiras, capacidade de 2 a 20 t.  Pick-ups, utilitários tipo Van, automóveis e ônibus para pequenas cargas e pessoal.

Figura 3.1 – Empilhadeiras

Figura 3.2 – Cavalo mecânico com carreta

24

3.2. Equipamentos de elevação de cargas As operações de levantamento de cargas são realizadas utilizando-se diversos tipos de equipamentos, em função do peso e dimensões da carga, condições da área de trabalho no que se refere ao acesso dos equipamentos ao local de içamento da carga, e outros fatores dependendo do local da obra. A seleção dos equipamentos a serem empregados será baseada no plano de içamento (plano de rigging ) previamente elaborado, e nas tabelas técnicas do manual do equipamento e dos materiais, como cabos de aço, estropos, manilhas, etc. Entre os principais equipamentos de elevação de cargas, podemos citar:



Equipamentos manuais e de pequeno porte: Macacos hidráulicos, até 100 t, ou mecânicos até 50 t. (Figura 3.3). Cilindros hidráulicos, até 500 t. (Figura 3.4). Talhas de arraste, de corrente e de engrenagens, dos tipo coroa e sem-fim, diferencial e planetária. (Figura 3.5) Talhas pneumáticas, de 0,5 a 5 t, até 3 m e talhas elétricas, de 1 a 10 t. Tirfors, de 1,5 a 3 t. Guinchos manuais até 10 t, pneumáticos até 3 t, elétricos até 2 t e Diesel, de 10 a 50 t. Empilhadeiras (para pátios de estocagem e almoxarifados), de 3 a 15 t. Torres de elevação com plataforma, para materiais ou pessoal, até 15 t.



Equipamentos de médio ou grande porte: Guindastes fixos, telescópicos e treliçados. (Figura 3.6)



Gruas de torre telescópica, automontáveis, sobre sapatas ou trilhos, 2 a 300 t × m.

  

   

 

Pontes rolantes e pórticos rolantes. (Figura 3.7) Monovias (talhas dotadas de movimento de translação).

Figura 3.3 – Macaco Hidráulico Tipo Garrafa 22 Ton

Figura 3.4 – Cilindro hidráulico de uso geral

25

Figura 3.5 – Talha hidráulica

Figura 3.6 – Guindaste telescópico

Figura 3.7 – Galpão com ponte rolante

Figura 3.8 – Grua flutuante

3.2.1. Pontes rolantes As pontes rolantes (Figura 3.7) estão presentes nas ares de almoxarifado e produção, para movimentação interna de cargas. Para execução de montagem de equipamentos no dentro de instalação já existentes, quando possível, é vantajoso o uso das Pontes Rolantes disponíveis na área. No caso de instalações novas, uma vez montada a estrutura metálica do galpão, pode-se procurar instalar logo as pontes rolantes previstas no projeto, para auxiliar no prosseguimento da montagem dos equipamentos. A operação da ponte rolante é feita por seu operador. Maiores detalhes sobre as características das pontes rolantes podem ser encontradas na NB14 da ABNT e nos catálogos dos fabricantes.

26

3.2.2 Guindastes São equipamentos de elevação de cargas, fundamentais para a maioria dos serviços de montagem, cujas características principais são sua grande mobilidade, podendo ser deslocados e posicionados de acordo com as necessidades das frentes de trabalho.

Figura 3.9 – Guindaste telescópico

Figura 3.10 – Içamento de motor de navio

Figura 3.11 – Levantamento de carga em montagem de navio

Figura 3.12 – Ponte rolante

3.3. Mão-de-obra de transporte e elevação de cargas Os serviços de transporte e elevação de cargas devem ser executados por pessoal experiente, constituindo equipes de trabalho normalmente conhecidas como equipes de rigger . Além das equipes de rigger , também participam dos trabalhos os operadores das máquinas (guindastes, pontes rolantes, caminhões, cavalos mecânicos, etc.).

27

Uma equipe de rigger  é composta de um encarregado de rigger , dois montadores e quatro ajudantes. Esse efetivo poderá variar para mais ou para menos, conforme o caso. O encarregado de rigger é responsável por todas as providencias necessárias à operação, devendo ser suficientemente qualificado e experiente para tal.

3.4. Planejamento do transporte e elevação de cargas O planejamento e preparação das operações de elevação e transporte de cargas é um dos pontos mais importantes a considerar em uma obra de montagem, pelos seus reflexos nos custos, prazos e segurança do empreendimento. Devem ser evitados, ou pelo menos reduzidos, os tempos de espera dos guindastes, com considerável redução de prazos e custos, pois, geralmente o aluguel destas máquinas é de preço elevado, além da garantia de maior segurança na execução dos trabalhos. O problema não se resume apenas ao seu içamento e deslocamento, mas compreende outros trabalhos, como: • Remoção ou deslocamento de peças ou equipamentos, de modo a permitir o recebimento e acesso

das novas peças a instalar. • Posicionamento mais conveniente das peças a instalar, de modo que se situem tão próximas quanto

possível dos locais de levantamento, e dispostas de forma a não quebrar a seqüência natural de montagem. Nos locais de armazenagem, a marcação das peças deverá possibilitar sua correta identificação, para que não haja possibilidade de retornos ou mudanças desnecessárias de local. • Seleção e preparação de equipamentos auxiliares de movimentação, como roletes, tartarugas,

carrinhos de transporte, estropos, cabos, acessórios, etc. • Escolha dos tipos de amarração das cargas e lingadas mais convenientes, bem como o tipo de

fixação ao gancho da máquina. Sempre que possível deverão ser reunidas em separado as cargas que apresentarem características semelhantes, de modo a evitar trocas freqüentes de cabos e estropos. Nas operações com cargas deverão ser observados cuidados especiais de segurança. A operação deverá ser precedida de um planejamento detalhado, incluindo: • Plano de levantamento. • Análise de riscos. • Inspeção da área de trabalho e do trajeto das maquinas, verificando possíveis interferências com

redes elétricas e obstáculos, e passagem sobre redes elétricas subterrâneas. • Definição das vias de acesso e dos pontos a interditar. • Avaliação da resistência do solo, especialmente, nos pontos de apoio da máquina.

28

Em função do peso da carga, serão escolhidos os estropos, ganchos e manilhas mais adequados, de acordo com a capacidade indicada nas respectivas tabelas de carga. No levantamento, nunca deverá ser ultrapassada a capacidade de carga dos cabos. Em unidade industriais em operação, haverá necessidade de atenção especial. Trabalhos próximos de tubulações de produtos inflamáveis, corrosivos ou tóxicos, necessitam procedimentos de segurança bem elaborados.

29

UNIDADE IV Soldagem A soldagem é o mais importante processo de união de metais utilizado na indústria. A soldagem, em conjunto com a brasagem, tem importante aplicação desde a indústria microeletrônica até a fabricação de navios e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso. A soldagem é utilizada na fabricação de estruturas simples, como grades e portões, bem como em componentes encontrados em aplicações com elevado grau de responsabilidade, como nas indústrias química, petrolífera e nuclear. Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo soldagem. soldagem. Classicamente, a soldagem é considerada como um processo de união, porém, na atualidade, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando à recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de peças metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.

4.1. Equipamentos e processos de soldagem Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de pecas, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo soldagem . Classicamente, a soldagem é considerado como um processo de união, porém, ma atualidade, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando à recuperação de pecas desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de pecas metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.

4.1.1. Soldagem com eletrodo revestido A soldagem com eletrodo revestido (SMAW) é a união de metais pelo aquecimento proveniente de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada. O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal de base, formando assim o metal de solda depositado.

30

Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal base, flutua para a superfície e cobre o deposito, protegendo este da contaminação atmosférica e controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo e do revestimento que em alguns casos é constituído de elementos de liga. A Figura 4.1 ilustra o processo de soldagem com eletrodo revestido. O eletrodo revestido consiste de uma vareta metálica, chamada alma , trefilada ou fundida, que conduz a corrente elétrica e fornece metal de adição para enchimento da junta. A alma é coberta por uma camada que forma o revestimento do eletrodo, sendo esta composta por uma mistura de diferentes materiais. Este revestimento tem diversas funções na soldagem, principalmente: • Estabilizar o arco elétrico. • Ajustar a composição química do cordão de solda, pela adição de elementos de liga e eliminação de

impurezas. • Conferir características operacionais, mecânicas e metalúrgicas ao eletrodo e à solda.

Figura 4.1 – Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

Equipamento O equipamento básico para soldagem com eletrodo revestido possui uma das mais simples configurações possíveis, em comparação aos outros processos. Consiste de: • Fonte de energia – o transformador de corrente alternada é a configuração mais barata e simples,

tanto do ponto de vista de investimento inicial como de operação e manutenção. • Porta eletrodo – Alicate de fixação dos eletrodos. • Cabos de interligação. • Pinça para ligação à peça. • Equipamento de proteção individual. • Equipamento para limpeza da solda.

O diagrama de interligação do equipamento é mostrado na Figura 4.2.

31

Figura 4.2 – Diagrama de interligação do equipamento (SMAW)

Características Tipo de operação: Posições: Tipos de juntas: Espessuras: Consumíveis: Taxa de deposição:

Manual Todas (depende do revestimento) Todas >2 mm Eletrodos (alma) e revestimento 1 a 5 kg/h

Vantagens Baixo custo Versatilidade Operação em locais de difícil acesso Limitações Baixa produtividade:

devido à baixa taxa de deposição, quando comparado com outros processos, e necessidade de remoção de escória.

Requer habilidade manual do soldador:

Controle do comprimento do arco, ângulo de trabalho e de deslocamento do eletrodo, velocidade de deslocamento e amperagem.

Requer treinamento especifico para o soldador:

O treinamento é demorado e oneroso

4.1.2. Soldagem TIG A soldagem TIG – Tungsten Inert Gás –  (GTAW) é a união de metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.

32

A proteção durante a soldagem é feita com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que também têm a função de transmitir a corrente quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição. Quando é feita com metal de adição ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco. O eletrodo que conduz a corrente é tungstênio puro ou liga deste material. A Figura 4.3 mostra esquematicamente o processo.

Figura 4.3 – Processo soldagem TIG (GTAW)

Equipamento Os equipamentos básicos para a soldagem manual pelo processo TIG são mostrados na Figura 4.4. Consiste de: • Fonte de energia – é sempre de corrente constante e pode ser um gerador, retificador ou

transformador, dependendo do material a ser soldado. Para soldagem manual deve ter um pedal para controle da corrente pelo soldador. • Unidade de alta freqüência – necessária para a soldagem em corrente alternada. • Suprimento de gás protetor. • Fluxímetro e regulador de pressão do gás. • Porta eletrodo com passagem de gás, bico para direcionar o gás e mecanismo de garra para

energizar e conter o eletrodo de tungstênio. • Cabos e mangueira. • Suprimento de água de refrigeração, se a tocha for refrigerada a água.

33

Figura 4.4 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG

Características Tipo de operação: Posições: Tipos de juntas: Espessuras: Consumíveis: Taxa de deposição:

Manual ou automática Todas Todas 0,1 a 50 mm Varetas e gases (argônio) 0,2 a 1,3 kg/h

Vantagens Produz soldas de excelente qualidade. Permite soldar menores espessuras. Não produz escória. Limitações Baixa produtividade devido à baixa taxa de deposição: Requer soldadores muito bem treinados: Requer limpeza ao metal brilhante: Emissão intensa de radiação ultravioleta

4.1.3. Soldagem MIG/MAG (GMAW) Os processos MIG (Metal Inert Gas ) e MAG (Metal Active Gas ) utilizam como fonte de calor um arco elétrico mantido ente um eletrodo nu consumível, alimentado continuamente, e a peça a soldar. A proteção do arco e da poça de solda fundida é feita por um fluxo de gás alimentado

34

externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes. Portanto, dependendo do gás poderemos ter os seguintes processos: • MIG – Gás inerte: Argônio, Hélio, Argônio + 1% O2. • MAG – Gás ativo: CO 2, Argônio + 15 a 30% O2. • Arame tubular:

- INNERSHIELD – Arame tubular, com fluxo interno, sem proteção por gás. - DUE SHIELD – Arame tubular, com fluxo interno, e com proteção por gás. A Figura 4.5 mostra esquematicamente o processo. O processo MIG é adequado à soldagem de aços-carbono, aços de baixa, média e alta liga, aços inoxidáveis, alumínio e ligas, magnésio e ligas e cobre e ligas. P processo MAG é utilizado na soldagem de aços de baixo carbono e aços de baixa liga.

Figura 4.5 – Processo de soldagem MIG/MAG

Equipamento Os equipamentos básicos para a soldagem MIG são mostrados na Figura 4.6. Consiste de: • Fonte de energia – pode ser um gerador ou um retificador, ambos com características de potencial

constante. A soldagem é geralmente feita em corrente contínua. • Tocha. • Suprimento de gás protetor. • Sistema de alimentação de arame. • Fluxímetro e regulador de pressão do gás. • Cabos e mangueira. • Suprimento de água de refrigeração, se a tocha for refrigerada a água.

35

Figura 4.6 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG

Características Tipo de operação: Posições: Tipos de juntas: Espessuras: Consumíveis: Taxa de deposição:

Semi-automática ou automática Todas Todas > 1 mm Arames e gases 1 a 10 kg/h

Vantagens Taxa de deposição alta. Alta versatilidade e aplacação Baixo teor de hidrogênio Limitações Risco de ocorrência de falta de fusão. Limitação de posição (depende do tipo de transferência).

4.1.4. Soldagem a arco submerso (SAW) Neste processo de soldagem, um arco elétrico é estabelecido entre o arame-eletrodo e o material a ser soldado, com a diferença que o arco permanece totalmente submerso em uma camada de fluxo, não sendo pois visível. Dessa forma a solda se desenvolve sem faíscas, luminosidades e respingos, características dos demais processos de soldagem com arco aberto. O regime de fusão é por arco elétrico e por efeito Joule. Dispositivos automáticos asseguram a alimentação do eletrodo a uma velocidade conveniente de tal forma que sua extremidade mergulhe constantemente no banho de fluxo em fusão. A movimentação do arame em relação à peça faz

36

progredir o banho de fusão que se encontra coberto e protegido por uma escória que é formada pelo fluxo e impurezas. A Figura 4.7 mostra esquematicamente o processo.

Figura 4.7 – Esquema do processo de soldagem com arco submerso

Equipamento A Figura 4.8 mostra esquematicamente os componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso. • Fonte de energia – Corrente alternado ou contínua. • Sistema de controle – Alimentador de fluxo e de arame, mecanismo de avanço. • Reservatório de fluxo. • Cabos.

Figura 4.8 – Componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso

Características Tipo de operação: Posições: Tipos de juntas:

Automática Plana Topo e ângulo

37

Espessuras: Consumíveis: Taxa de deposição:

> 5 mm Arame, fita e fluxo 6 a 20 kg/h

Vantagens Taxa de deposição e velocidade elevadas Bom acabamento e qualidade Alta penetração Nenhum arco visível e pouca fumaça Necessidade de operadores menos habilitados Limitações Requer ajuste preciso das etapas Limitado à posição plana (e horizontal) A tenacidade ao entalhe pode ser baixa (energia de soldagem) Custo do equipamento

4.2. Normas de soldagem No caso específico das operações de soldagem, a realização de soldas inadequadas durante a fabricação de certos tipos de estruturas ou equipamentos, tais como, navios, pontes, oleodutos, componentes automotivos e vasos de pressão, pode resultar em sérios acidentes com grandes perdas materiais e, eventualmente, humanas e danos ao meio ambiente. Como conseqüência, diferentes aspectos das operações de soldagem para diversas aplicações são regulados por diferentes códigos, especificações e outras normas segundo a aplicação específica. Como exemplos de códigos e especificações importantes ligados à soldagem, podem-se citar: • ASME Boiler and Pressure Vessel Code (vasos de pressão). • API STD 1104, Standard for Welding Pipelines and Related Facilities (tubulações e dutos na área de

petróleo). • AWS D1.1, Structural Welding Code (estruturas soldadas de aço carbono e de baixa liga) • DNV, Rules for Design, Construction and Inspecion of Offshore Structures (estruturas marítimas de

aço) Para soldagem a PETROBRAS possui a norma N-133, a qual contém: Definições, Condições Gerais (eps, qualificação pessoal, processos e equipamentos de soldagem, técnica de soldagem, consumíveis, condições ambientais, pré-aquecimentto / temperatura de interpasse, pós-aquecimento, inspeção, reparos, tratamento térmico, dispositivos auxiliares de montagem e marcação de juntas soldadas), Condições específicas (conforme materiais).

38

A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – possui diversas normas relacionadas aos processos de soldagem, dentre as quais destacamos na Tabela 4.1. Tabela 4.1 – Algumas normas da ABNT ligadas à soldagem

Nome

Código

Chanfro de solda manual para construção naval - Tipo Critérios para a qualificação e certificação de inspetores de soldagem Inspeção de solda por ensaio de ultra-som em parte estruturais do casco de embarcações Inspeção radiográfica em soldas na estrutura do casco de embarcações Qualificação em soldagem Radiografia – Inspeção de soldas de topo em vasos de pressão e tanques de armazenamento – Critérios de aceitação Símbolos gráficos de solda para construção naval e ferroviário Soldagem – Números e nomes de processos Terminologia de soldagem elétrica

Data

NBR7239 03/1982 NBR14842 07/2003 NBR10686 06/1989 NBR9360 05/1986 NBR10474 09/1988 NBR10150 11/1987 NBR7165 02/1982 NBR13043 09/1993 NBR5874 1972

4.3. Segurança em soldagem Considerações sobre segurança são importantes em soldagem, corte e operações relacionadas a estas práticas, pois os riscos envolvidos nestas atividades são numerosos e podem provocar sérios danos ao pessoal, equipamentos e instalações. Um componente fundamental de segurança em soldagens e outras práticas industriais é o apoio, orientação e envolvimento direto das chefias e gerências, que devem estabelecer claramente os objetivos e o plano de segurança da empresa. Este deve considerar a seleção das áreas para soldagem e corte, exigências de compra de equipamentos de soldagem e equipamentos de segurança devidamente aprovados, estabelecimento e fiscalização de normas de segurança internas, execução de programas de treinamento no uso do equipamento de trabalho e de segurança, procedimentos em caso de emergências ou acidentes, utilização de sinais de advertência para os perigos de cada área específica e a inspeção e manutenção periódica dos equipamentos e instalações. Como diversas outras operações industriais, a soldagem e o corte de materiais apresentam uma série de riscos para as pessoas envolvidas. Os principais riscos incluem a possibilidade de: • Incêndios e explosões. • Recebimento de choque elétrico. • Exposição à radiação gerada pelo arco elétrico. • Exposição a fumos e gases prejudiciais à saúde.

39

4.3.1. Roupas de proteção As operações de soldagem e corte envolvem a manipulação de materiais a temperaturas elevadas, a exposição a uma quantidade considerável de luz e a outras formas de radiação eletromagnética e o contato com partículas metálicas incandescentes projetadas em alta velocidade (respingos). Os soldadores, expostos diretamente a estes riscos, necessitam de vestimentas e equipamentos próprios para a proteção do corpo, da cabeça e dos olhos. Estes devem permitir a liberdade de movimentos e ao mesmo tempo cobrir e proteger adequadamente as diversas partes do corpo para minimizar a chance de queimaduras e outras lesões. As principais pecas do vestuário usadas pelo soldador para sua proteção incluem vários itens mostrados na Figura 4.9. Além destas, é importante o uso de óculos de proteção por baixo do capacete.

Figura 4.9 – Vestuário de proteção típico a ser usado pelo soldador

4.4. Inspeção de soldas Na inspeção de soldas, são utilizados principalmente os ensaios não-destrutivos (END), e estes são realizados por profissionais qualificados (inspetores de solda). Os ensaios não destrutivos visam detectar a falta de homogeneidade de uma solda, sem alterar fisicamente suas características, de modo algum prejudicando sua utilização posterior. Os principais ensaios não destrutivos são: • Ensaio por inspeção visual. • Ensaio por líquidos penetrantes. • Ensaio por partículas magnéticas. • Ensaios por ultra-som.

40

• Ensaios radiográficos. • Ensaios por correntes parasitas. • Teste de estanqueidade.

Os ensaios podem ser realizados em diferentes etapas da confecção de um produto, e podem abranger desde a matéria prima até o produto final. As etapas onde serão realizados os ensaios dependerão de diversos fatores tais como: qualidade exigida, grau de responsabilidade do produto (pontes, aviões, automóveis, navios), do processo de fabricação, etc. A escolha correta do tipo de ensaio não destrutivo que devemos utilizar depende de diversos fatores, tais como: material da peça, processo de fabricação, geometria da peça, tipo de descontinuidade a detectar, quantidade de ensaios, finalidade da peça, custo do ensaio, etc. Há casos em que são requeridos mais de um tipo de ensaio em uma mesma peça.

4.5. Qualificação dos procedimentos de soldagem Para diversas aplicações, as normas relevantes exigem que, antes da execução da soldagem de produção, especificações dos procedimentos que serão adotados para a sua execução sejam preparadas e qualificadas. Este processo visa demonstrar que, através do procedimento proposto, soldas adequadas, de acordo com os requisitos colocados pela norma ou estabelecidos em contrato, podem ser obtidas. Além disso, ele permite uniformizar e manter registro das condições especificadas de soldagem para controle do processo e eventual determinação de causas de falha. A documentação referente às soldas é composta pelos seguintes documentos: Mapa de soldagem e ensaios – Documento que especifica as principais juntas do equipamento, estrutura ou instalação, e os respectivos dados de execução e inspeção, tais como: processo, tipo de  junta, procedimento de soldagem e etapas de inspeção a serem efetuadas, determinadas conforme a norma pertinente. Especificação do Procedimento de Soldagem (EPS) – Documento que estabelece para a produção os itens importantes que devem ser considerados na soldagem, como: metal base, faixa de espessuras, faixa de temperatura de pré-aquecimento, metal de adição, posições, tratamento térmico, gás de proteção, vazão, corrente, tensão, método de limpeza, etc. Tais dados foram previamente testados conforme a norma de qualificação. Qualificação do Procedimento de Soldagem (QPS) – Documento que registra a comprovação de que o procedimento de soldagem é adequado para produzir juntas soldadas de qualidade satisfatória, conforme a norma de qualificação utilizada. A comprovação é feita através de ensaios determinados conforme a norma de qualificação Exemplo: Código ASME (ASME IX) - Tração.

41

- Dobramento. - Impacto. - Dureza. - Análise química. - Macrografia. Segundo a norma de qualificação são definidas as variáveis essenciais ou não-essenciais que limitam a aplicabilidade do procedimento (EPS)

4.6. Qualificação de soldadores A qualidade da solda não depende apenas do procedimento de soldagem, mas também da habilidade do soldador que a executa, portanto, é necessário que este esteja também qualificado. O Registro de Qualificação de Soldador (Welder Qualification Record ) é o documento que registra todos os dados relativos à comprovação da habilidade do soldador em executar soldas. Os requisitos de resistência mecânica, estabelecidos pelos projetistas para as juntas soldadas, baseiamse na inexistência de defeitos ou na inexistência de descontinuidade em quantidade, tipo e dimensões aceitáveis nestas juntas. A comprovação da habilidade do soldador é feita através de testes determinados conforme a norma de qualificação. Exemplo: Código ASME (ASME IX) • Dobramento. • Radiografia. • Fratura.

Segundo a norma de qualificação são definidas as variáveis essenciais ou não-essenciais que limitam a atuação do soldador. Exemplos de normas de qualificação: • ASME IX – Caldeiras, Tubulações, Vasos de pressão, Componentes

nucleares. • API 1104 – Oleodutos. • AWS D1.1 – Estruturas metálicas.

No exame de qualificação, são executadas soldas em peças especialmente preparadas para o teste, de acordo com o trabalho a executar. O exame de qualificação deverá ser acompanhado por um inspetor de solda, que verificará se a soldagem está sendo realizada de acordo com o procedimento especificado. Completada a soldagem, a peça deve ser submetida a ensaios para emissão do documento de comprobatório de qualificação. A qualificação do soldador, limitada às variáveis essenciais estabelecidas para o processo, é válida por todo o tempo em que ele trabalhar para o mesmo empregador, desde que tenha se mantido praticando o processo para o qual foi

42

qualificado. Se, no entanto, decorrer um certo tempo sem praticar, haverá necessidade de uma requalificação.

4.7. Mão-de-obra de soldagem A mão-de-obra de soldagem é, geralmente, usada para integrar as equipes de trabalho dos diversos tipos de montagem, caldeiraria, fabricação e pré-montagem. É composta pelas seguintes categorias profissionais: Soldadores – executam solda elétrica a arco, com eletrodo revestido, ou soldas especiais. Devem ser habilidosos, bem instruídos e experientes. Em geral, chama-se de soldador , apenas, ao soldador de chaparia e estruturas. O soldador de tubulação é mais especializado que o de chaparia, devendo ser capaz de executar, além das soldas elétricas convencionais, soldas especiais como TIG e MIG, na fabricação e montagem de sistemas de tubulações. O soldador tubista , ou soldador instrumentista , é especializado na confecção de soldagem de tubos finos, de pequeno diâmetro (tubing ), de aço, cobre, latão, etc., especialmente em sistemas de lubrificação e instrumentação. Maçariqueiros – executam operações de solda e corte oxiacetilênico, aquecimento de peças e tratamento térmico de soldas. Alguns maçariqueiros são especializados em corte a carvão e tocha. Encarregados (ou mestres) de solda – são responsáveis por equipes de soldagem, ou então supervisionam os serviços de soldagem executados pelas equipes de mecânica, tubulação e elétrica. Devem ter conhecimentos e experiência suficientes para desempenhar suas funções. Ajudantes – trabalhadores não especializados, colaboram com os soldadores e maçariqueiros, transportando materiais e equipamentos, segurando peças, etc. Inspetores de soldagem – profissionais qualificados, responsáveis pelo controle da qualidade de soldas. A norma N 1737 da PETROBRAS classifica os inspetores em dois níveis: I e II. O inspetor de solda nível I é genérico, enquanto o nível II é mais especializado, com conhecimentos mais avançados.

4.8. Custos de soldagem A análise dos custos da soldagem pode ser solicitada antes de se realizar a soldagem, constituindo uma estimativa de custo (por exemplo, para participar de uma concorrência) , ou pode ser feita para uma operação já existente para compor o custo de um produto, avaliar lucratividade ou comparar o custo orçado com o custo real. Uma avaliação incorreta dos custos de soldagem pode levar a empresa a oferecer preços muito baixos e gerar perdas econômicas, ou preços muito altos que inviabilizam a empresa na captação de obras.

43

Vamos calcular, de maneira simplificada, o custo total (CT ) de um processo qualquer de soldagem. Este pode ser desmembrado em diversas parcelas, como mostrado na equação 4.1. CT

= CMO + CC + CE + CM + CD + CMC  

(4.1)

onde: CT = custo total CMO = custo da mão-de-obra CC = custo dos consumíveis CE = custo de energia elétrica CM = custo de manutenção CD = custo de depreciação CMC = custo de outros materiais de consumo Ao calcular os custos da soldagem, todos os itens acima podem se considerados, ou apenas alguns destes itens, dependendo da precisão necessária. A Figura 4.10 mostra que o custo da mãode-obra é, via de regra, o fator de maior peso nos custos da soldagem, se forem incluídos nesta parcela os custos fixos da empresa. Note ainda que, neste caso, o custo da mão-de-obra mais o custo dos consumíveis representam cerca de 93% do custo da operação, e, em muitos casos, apenas calculando-se estas duas parcelas consegue-se uma boa aproximação dos custos da soldagem. 100    )    %    (    o    ã    ç    a    p    i    c    i    t    r    a    P

80 60 40 20 0 Mão-de-obra

Equipamentos

Consumíveis soldagem

Energia elétrica

Parcelas do custo total

Figura 4.10 – Distribuição dos principais custos de soldagem

4.8.1. Custo da mão-de-obra

(

CMO = custo unitário  R$

h

) × tempo de soldagem (h )

(4.2)

O custo unitário mostrado na equação 4.2 pode ser calculado incluindo salários, encargos sociais e os custos fixos da empresa. Para se obter este valor pode-se solicitar junto ao departamento de pessoal o total da folha de pagamentos mensal, total ou setorial, dependendo da conveniência, incluindo encargos sociais, e dividir este valor pelo úmero total de horas trabalhadas no mês em operações de soldagem.

44

4.8.2. Custo dos consumíveis O custo dos consumíveis é calculado pela equação 4.3. CC

= CMA + CF + CG

(4.3)

onde: CC = custo dos consumíveis CMA = custo do metal de adição CC = custo do fluxo CE = custo do gás de proteção A estimativa do custo do metal de adição deve-se iniciar pela avaliação do custo do metal depositado (CMD ), calculado pelo produto da massa de metal depositado pelo custo do eletrodo (ou vareta), conforme a equação 4.4. CMD =

 Massa do metal depositado

( kg ) ×

Custo do  R$ kg eletrodo

(

)

(4.4)

A massa do metal depositado (MMD ) é calculada pelo produto da área da seção transversal da junta, do comprimento da solda e da densidade do material, como mostra a equação 4.5. A área da seção transversal depende do tipo de chanfro utilizado. A Tabela 4.2 mostra como calcular a área de alguns chanfros, e a Tabela 4.3 mostra a densidade de alguns materiais.

 MMD ( kg ) = A (cm

2

) × L (cm ) × ρ ( kg cm

3

)

(4.5)

onde: MMD = massa de metal depositado A = área da seção transversal da junta L= comprimento da junta  ρ  =

massa específica do material da junta Tabela 4.2 – Área da seção transversal de chanfros

Tipo de chanfro

Área da seção transversal

V simples

(e-h)2×tan(θ /2)+d×e

V duplo

0,5× [(e-h)2×tan(θ /2)]+d×e

K

0,5× [(e-h)2×tan θ]+d×e

Y

0,25× [(e-h)2×tan θ]+d×e

e = espessura da chapa h = nariz θ = ângulo da junta d = fresta

45

Tabela 4.3 – Massa específica aproximada de algumas ligas

Liga

Massa específica (kg/cm3)

Aço carbono Aço inoxidável Ligas de cobre Ligas de níquel Ligas de alumínio Ligas de titânio

0,0078 0,0080 0,0086 0,0086 0,0028 0,0047

O custo do metal de adição deve levar em conta também que parte deste é perdida na forma de respingos, pontas descartadas, etc., estimada pela eficiência de deposição (ED ) e, portanto, ;e calculado dividindo-se o preço do metal depositado pela eficiência de deposição do processo, como mostra a equação 4.6. A eficiência de deposição depende do processo e dos parâmetros de soldagem. Algumas faixas de valores são dadas na Tabela 4.4. Em alguns casos não se utiliza material de adição. Como por exemplo, na soldagem de chapas finas, sem abertura de raiz. CMA ( R$ ) =

CMD ( R$ )

(4.6)

 ED

Tabela 4.4 – Valores típicos de eficiência de deposição para diferentes processos

Processo

ϕ (%)

SMAW comprimento: 350 mm comprimento: 450 mm SAW GMAW FCAW

55 – 65 60 – 70 95 – 99 85 – 97 80 – 90

Em outros casos se usam, além do metal de adição, fluxos de soldagem e/ou gases de proteção, que devem ser considerados e incluídos no custo dos consumíveis. Deve-se, então, acrescer ao custo destes o custo do fluxo (se for o caso, como, por exemplo, na soldagem a arco submerso) e o custo do gás de proteção, para o caso da soldagem MIG/MAG ou TIG. O custo do fluxo (CF ) pode ser estimado pela razão de massa de fluxo, definida na equação 4.7.  RMF ( R$ ) =

MFC ( kg )  MMD ( kg )

onde:

46

(4.7)

RMF = razão de massa de fluxo MFC = massa de fluxo depositado MMD = massa de metal depositado A razão de massa de fluxo pode ser obtida junto aos fabricantes, cada tipo de fluxo. Normalmente, esta relação varia de 0,9 a 1,2. O custo do fluxo é então calculado pela equação 4.8. CF ( R$ ) = MMD ( kg ) ×

Preço do  R$ kg  fluxo

(

)

(4.8)

O custo dos gases (CG ) de proteção é obtido geralmente pelo produto da vazão utilizada pelo tempo de arco aberto e preço do metro cúbico do gás, de acordo com a equação 4.9. Vazão CG ( R$ ) =

de gás

(

l

)

Tempo de arco

× min aberto

( s) ×

Preço  R$ 3 m do gás

(

)

60000

(4.9)

Finalmente, pode-se determinar o custo do consumível (CC ) pela equação 4.10. CC ( R$ ) = CMA ( R$ ) + CF ( R$ ) + CG ( R$ )

(4.10)

4.8.3. Custo de energia elétrica É calculado pela equação 4.11, CE ( R$ ) =

(

PE  R$

)

× PES ( kW ) ×T ( h ) kWh  E ×1000

(4.11)

onde: CE = custo da energia PE = preço da energia PES = potência elétrica de saída T = tempo de arco aberto E = eficiência elétrica do equipamento A eficiência elétrica média dos equipamentos de soldagem é fornecida pelos fabricantes. Como exemplo, a eficiência de um transformador é de cerca de 80%, enquanto um gerador apresenta eficiência de cerca de 65%. A potência de saída é obtida pelo produto da tensão (V ) pela corrente (A) de soldagem.

47

4.8.4. Custo de depreciação Os equipamentos de uma empresa sofrem desgaste ao longo de sua vida útil e, conseqüentemente, é necessário determinar o valor de reposição destes, isto é, sua depreciação. Este custo é calculado pela equação 4.12,

(

CD  R$

= ano )

VI ( R$ ) ×VR ( R$ )

(4.12)

VU ( ano )

onde: CD = custo da depreciação VI = valor inicial VR = valor residual VU = vida útil O valor residual corresponde ao valor de venda do equipamento ao término de sua vida útil, que pode ser determinada pelo desgaste, inadequação ou obsolescência. No Brasil, taxas máximas de depreciação são estabelecidas pela Secretaria da Receita Federal (SRF). A Tabela 4.5 mostra as taxas máximas anuais de depreciação de alguns itens e seu tempo de vida útil. Tabela 4.5 – Taxas máximas de depreciação estabelecidas pela SRF

Tipos de ativos Prédio/Construções Moveis e utensílios Máquinas e equipamentos Veículos e ferramentas

Taxa anual (%)

Vida útil (anos)

4 10 10 20

25 10 10 5

4.8.5. Custo de manutenção O custo médio de manutenção (CMM ) deve ser avaliado com base nos custos de manutenção do equipamento, num certo tempo, dividido pelo número de horas de operação deste equipamento no mesmo período. Assim, o custo da manutenção para uma determinada operação será dado pela equação 4.13,

(

CM ( R$ ) = CMM  R$

tempo de

× h h ) operação ( )

(4.13)

onde: CM = custo de manutenção CMM = custo médio de manutenção Este custo pode ser avaliado para cada equipamento em particular ou para todo o conjunto.

48

4.8.6. Custo de outros materiais de consumo Outros materiais de consumo incluem: bicos de contato, líquido anti-respingos, eletrodos não consumíveis, materiais de segurança, etc. O custo destes deve ser levado em consideração no custo total de soldagem. O custo destes outros materiais de consumo pode ser estimado em valores médios de forma semelhante à usada na avaliação do custo de manutenção.

4.8.7. Considerações finais Note-se que a determinação de custos de soldagem não é uma tarefa simples ou trivial. Ela pode ser feita com base em diferentes abordagens e muitos fatores devem ser considerados. Por exemplo, na fabricação de um equipamento podem ser usados diferentes processos, soldadores e montadores com diferentes graus de especialização e salário, etc. A apropriação dos custos pode ser feita fé forma específica para cada etapa ou processo específico ou de uma maneira mais geral, com base em valores médios. Observe-se também que os custos da soldagem podem ser expressos em R%/peça soldada, R$/kg de solda depositada, R$/m de junta soldada ou ainda em R$/h de operação. Cabe ao usuário determinar e utilizar as unidades mais adequadas em cada caso.

4.9. Índices de montagem A seguir apresentamos alguns índices de montagem em serviços de soldagem.

4.9.1. Consumo de eletrodos De acordo com o tipo de montagem, poderá ser feita uma estimativa preliminar de consumo em kg de eletrodo por tonelada montada, como segue:

49

Tabela 4.6 – Consumo de eletrodo em função do tipo de montagem

Serviço

Consumo

Tubulações

• de processo • corridas

25 kg/t 5

Estruturas

• soldadas • aparafusadas leves • aparafusadas pesadas

10 2 0,5

Mecânica

• equipamentos em geral • tanques • esferas

0,5 15 20

Elétrica

• geral, exceto suportes • suportes

0,2 12

Tabela 4.7 – Soldagem de tubulações de aço carbono, consumo de eletrodos, em kg por junta soldada

Diâmetro (pol)→ Espessura (mm) ↓ Passe de raiz 0,25 mm 0,31mm 0,38 mm 0,50 mm

φ 6”

φ 12”

φ 16”

φ 24”

φ 32”

0,3 0,4 0,5 0,7 1,0

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

0,5 0,8 1,1 1,5 2,5

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

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

Tabela 4.8 – Soldagem de tubulações de aço liga, consumo de eletrodos, em kg por junta soldada

Diâmetro (pol)→ Espessura (mm) ↓ Passe de raiz 0,38 mm 0,50mm 0,63 mm 0,75 mm

φ 6”

φ 12”

φ 16”

φ 24”

φ 32”

0,3 1,1 1,9 2,5 3

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

0,6 2 3,2 4,8 6,2

1 3 5 7 9,8

1,1 4 6,5 9,7 13

50

Tabela 4.9 – Soldagem convencional de chapas, consumo de eletrodos em kg por metro de solda

Espessura da chapa (mm)

Junta de topo Chanfro em V 60°

Junta angular tipo T

4 8 12 16

0,12 0,43 0,90 1,60

0,20 0,63 1,40 2,45

4.9.2. Consumo de gases Tabela 4.10 – Consumo de gases

Serviço Oxigênio Montagem de estrutura:

Consumo • soldada • aparafusada

Montagem de equipamentos mecânicos Montagem de tubulação Fabricação de estrutura leve (escadas, suportes) Acetileno Acetileno (kg) = 0,4 Oxigênio (m3)

5 m3 /t 1,5 1,5 7 8

4.9.3. Mão-de-obra Tabela 4.11 – Solda de tubulações – Hh / junta soldada.

φ (pol)

2 4 6 8 12 16 20 24

20

40

3 4 6 8 9

1,3 2 2,5 3,2 5 8 11 16

Schedule 60

80

160

3,5 6 10 17 25

1,5 2,5 3 4 8 15 24 39

2 4 6 10 20 35 50 70

51

UNIDADE V Pintura industrial A pintura industrial constitui-se no método de proteção anticorrosiva de maior utilização na vida moderna. Pela sua simplicidade, proteger por pintura tem sido exaustivamente utilizado em construções e em objetos confeccionados de aço. A pintura industrial é aquela cuja finalidade principal é a proteção anticorrosiva. Apresenta, porém, outras finalidades complementares, tais como: • Finalidade estética: torna a apresentação agradável. • Auxílio na segurança industrial. • Impermeabilização. • Diminuição da rugosidade de superfícies. • Facilitar a identificação de fluidos em tubulações e reservatórios. • Impedir a aderência da vida marinha ao casco das embarcações e bóias. • Permitir maior ou menor absorção de calor. • Identificação promocional.

5.1. Aplicação das tintas A aplicação das tintas obedece em geral ao seguinte esquema: Preparação da superfície metálica – visa, principalmente, remover óleos, graxas, gorduras e principalmente produtos de corrosão (óxidos). A limpeza da superfície é uma fase de grande importância porque as tintas sempre exigem, em maior ou menor grau, uma preparação da superfície, para que haja um perfeito contato entre a tinta e fundo e a superfície que está sendo protegida. Além disso, a preparação da superfície objetiva criar um perfil de rugosidade, capaz de facilitar a adesão mecânica da tinta. Aplicação da tinta de fundo ou primer  – as tintas de fundo ou primer  são aplicadas em uma ou mais demãos e são normalmente responsáveis pela proteção anticorrosiva. Estas tintas são, na sua grande maioria, pigmentadas com pigmentos de propriedades anticorrosivas, que garantem, no seu contato com a superfície metálica, a maior eficácia da proteção contra a corrosão. Em alguns casos, a tinta de fundo objetiva tão somente facilitar a adesão ou a aplicação do esquema de pintura.

52

Aplicação de tinta de acabamento – as tintas de acabamento são também aplicadas em uma ou demais demãos e, além de destinarem-se a conferir a cor final ao equipamento ou à instalação, funcionam como uma primeira barreira entre o eletrólito e a tinta de fundo, sendo, portanto, conveniente que estas películas de tinta sejam o mais impermeáveis possível. Entre a aplicação da tinta de fundo e a aplicação da tinta de acabamento, é usada, em alguns casos, a aplicação de uma tinta intermediaria. Esta tinta intermediaria visa tornar mais barato o esquema de pintura, através do aumento da espessura total com o uso de uma tinta de menor custo, facilitar a aplicação ou permitir a necessária compatibilização entre a tinta de fundo e a de acabamento (facilitar a adesão por exemplo). Os serviços de pintura em estruturas e equipamentos podem ser classificados em: • Pintura de fábrica – executada antes do embarque para a montagem. • Pintura de campo – iniciada antes da montagem, podendo ser concluída após a mesma. • Pintura de retoque – para corrigir danos de transporte, armazenagem ou montagem. • Pintura de manutenção – podendo ser total, parcial ou apenas de retoque, de acordo com o estado

de corrosão das superfícies.

5.1.1. Espessura de películas recomendáveis Para que a película de tinta cumpra a sua finalidade de proteção anticorrosiva, deve apresentar uma espessura mínima. Esta espessura é função da natureza das tintas e da agressividade do meio corrosivo, e pressupõe a seleção adequada do esquema de pintura para o meio considerado. Como primeira orientação, as espessuras usuais recomendáveis para os diversos ambientes corrosivos são: • atmosfera altamente corrosiva .................................

250 µm

• imersão permanente (imersão em água salgada)......

300 µm

• superfícies quentes ...................................................

75 a 120 µm

• atmosfera mediamente corrosiva .............................

160 µm

• atmosfera pouco agressiva .......................................

120 µm

53

5.2. Equipamentos e processos de pintura 5.2.1. Preparação das superfícies A preparação da superfície metálica constitui uma etapa importantíssima na execução de uma pintura industrial, sendo definida pelo esquema de pintura, uma vez que varia em função da natureza das tintas que se vai aplicar e do desempenho esperado pelo esquema de pintura. Existem vários métodos de limpeza de superfície, como: limpeza mecânica, limpeza química, limpeza a fogo, limpeza com vapor, etc. A preparação da superfície para pintura, por limpeza mecânica, envolve três operações: • Inspeção – deves-se proceder a uma inspeção visual geral da superfície a ser pintada, a fim de

assinalar locais onde haja óleos, graxas, gorduras, defeitos na superfície, bem como avaliação do estado inicial de oxidação. • Limpeza com solvente e remoção de defeitos superficiais – nos locais onde haja óleo, graxa ou

gordura deve-se proceder a limpeza com solvente. • Limpeza por ação mecânica – após a limpeza com solvente e a remoção de defeitos superficiais,

procede-se à limpeza da superfície, deixando a mesma com o grau de limpeza e com o perfil de rugosidade requeridos pelo esquema de pintura. Os principais tipos de limpeza por ação mecânica, de interesse para a pintura de equipamentos e instalações industriais, são: • Limpeza manual. • Limpeza com ferramentas mecânicas manuais. • Limpeza com jateamento abrasivo.

A limpeza manual consiste na remoção da camada de óxidos e outros materiais não muito aderentes por meio de ferramentas manuais, tais como escovas de aço, raspadores, lixas, etc. É um tipo de limpeza precária, de baixo rendimento de execução e recomendável apenas quando for possível a aplicação de um método mais eficiente, por razoes técnicas ou econômicas. A Figura 5.1 ilustra algumas ferramentas utilizadas na limpeza manual. A limpeza com ferramentas mecânicas manuais consiste na remoção da camada de óxidos e outros materiais não muito aderentes por meio de ferramentas mecânicas manuais, tais como escovas rotativas, marteletes de agulhas, lixadeiras, etc. É um tipo de limpeza ainda precário, de rendimento de execução relativamente baixo, porém melhor que o manual. Da mesma forma que o anterior, é recomendável apenas quando for possível, por razoes técnicas ou econômicas, a aplicação de um método mais eficiente de limpeza, como o jateamento abrasivo. A Figura 5.2 ilustra algumas ferramentas utilizadas na limpeza com ferramentas mecânica.

54

Figura 5.1 – Exemplos de equipamento para limpeza manual

Figura 5.2 – Exemplos de equipamento para limpeza com ferramentas mecânicas

A limpeza com jateamento abrasivo consiste na remoção da camada de óxidos e outras substâncias depositadas sobre a superfície, por meio da aplicação de um jato abrasivo de granalha de aço, granalhas sintéticas, esferas de aço, esferas de ferro fundido, esferas de vidro, escória de cobre, bauxita sinterizada, dentre outros. O jato abrasivo é obtido pela projeção, sobre a superfície, de partículas de abrasivo, impulsionadas por um fluido, geralmente o ar comprimido. Este tipo de limpeza é o mais adequado e recomendável para a aplicação de pintura, por ser de grande rendimento de execução, proporcionar uma limpeza adequada e deixar na superfície uma rugosidade excelente para uma boa ancoragem da película de tinta. As ferramentas manuais e mecânicas manuais são equipamentos muito simples, já o equipamento para jateamento abrasivo é um pouco mais complexo, constituindo-se basicamente dos seguintes componentes: • Compressor • Separador de umidade • Filtro de óleo • Vaso de pressão

55

• Válvula de mistura ar-abrasivo • Sistemas de controle remoto • Mangueiras • Bicos • Abrasivos

Figura 5.3 – Conjunto para jateamento abrasivo

5.2.2. Métodos de aplicação das tintas A seleção adequada do método de aplicação e a observância de alguns requisitos básicos durante todo o processo de aplicação têm influencia tão grande no desempenho do esquema de pintura quanto às tintas utilizadas.

5.2.2.1. Trincha É o mais elementar dos métodos de pintura, por ser uma ferramenta simples e, conseqüentemente, de baixo custo, além de não requerer grande capacitação do aplicador. A ferramenta está ilustrada na Figura 5.4. É o método mais indicado para a aplicação da primeira demão de tinta em cordões de solda, reentrâncias, cantos vivos e demais acidentes, onde os outros métodos de aplicação poderiam deixar

56

falhas, devido à dificuldade de penetração, ou à deposição da tinta. A aplicação a trincha que suas cerdas levem a tinta às cavidades e demais regiões de difícil acesso. Através da aplicação com trincha, consegue-se obter elevadas espessuras de película, pois a tinta pode ser aplicada sem diluição. É um método de baixa produtividade, tendo baixo rendimento de aplicação se comparado com os demais métodos. A perda de tinta durante a aplicação é mínima, normalmente não alcançando a 5%.

Figura 5.4 – Exemplos de trinchas

5.2.2.2. Rolo É, junto com a pistola convencional (pistola a ar), o mais tradicional método de aplicação de tintas na pintura industrial executada no campo. A Figura 5.5 ilustra as ferramentas utilizadas na pintura com rolos. É um método de aplicação que viabiliza a obtenção de elevadas espessuras por demão, além de alcançar maior produtividade do que a trincha. As perdas de tinta durante a aplicação são em principio superiores às da trincha, devido principalmente a respingos, porém, o fato de se conseguir espessuras mais uniformes do que aquele método, tende a igualar suas perdas. Exigem diluição ligeiramente superiores à exigida pela trincha. O método de aplicação a rolo é aplicável à pintura de grandes áreas planas ou com grande raio de curvatura, na presença de ventos, onde a aplicação a pistola levaria a elevadas perdas de tinta. O mesmo conceito se aplica a tubulações de diâmetros variados.

Figura 5.5 – Exemplos de rolos usados na pintura

57

5.2.2.3. Pistola convencional (a ar comprimido) Na pistola convencional, ou pistola a ar, a tinta depositada no recipiente é expulsa em direção ao bico da pistola pela ação da pressão do ar. É um método de aplicação de tinta muito utilizado em pintura industrial, não só na pintura de campo com na de oficina. Além de ser um método de aplicação de tinta que apresenta grande produtividade, tem como característica a obtenção de espessura de película quase que constante ao longo de toda a superfície pintada, o que não é, em termos práticos, possível com os métodos da trincha e do rolo. A aplicação de tinta pelo método da pistola convencional requer uma diluição da tinta com solvente maior do que em qualquer outro método, o que conduz às seguintes desvantagens: • Redução da espessura da película úmida para seca, devido à evaporação do solvente, assim tintas

de alta espessura (> 100 µm) devem ser aplicadas em mais de uma demão. • Podem ser observadas falhas na película seca, também devido à evaporação do solvente.

O método de aplicação por pistola convencional apresenta ainda como limitação o fato de levar a excessivas perdas de tinta durante a aplicação, da ordem de 25%, e os riscos de segurança observados quando a aplicação é feita em ambiente fechado, devido ao excessivo acúmulo de solventes. A Figura 5.6 mostra exemplo de pistola convencional com o recipiente acoplado diretamente à pistola, e a instalação para aplicação das tintas é ilustrada na Figura 5.7.

Figura 5.6 – Exemplo de pistola convencional

58

Figura 5.7 – Esquema de instalação para aplicação de tintas com pistola convencional

5.2.2.4. Pistola sem ar ( Air-less ) Na pistola sem ar é, dos métodos disponíveis para aplicação de tinta no campo, aquele que obtém a melhor qualidade de pintura e conseqüentemente o maior desempenho do esquema de pintura. Ao contrário da pistola convencional, que utiliza ar comprimido para atomização da tinta, a pintura sem ar utiliza uma bomba, acionada pneumaticamente, para pressurizar a tinta, e a energia com que a mesma chega ao bico da pistola provoca a pulverização. A não diluição com solvente, além de permitir a aplicação de tintas com elevadas espessuras por demão, minimiza, de forma significativa, as falhas das películas de tintas se comparadas com as aplicadas pelo método da pistola convencional, como os poros, crateras e bolhas. Além de ser um método que permite a aplicação de tintas com propriedades uniformes em termos de espessura e baixa incidência de falhas, é de elevada produtividade e tem perdas de tinta na aplicação bastante reduzidas, da ordem de 15%.

5.2.2.5. Pintura eletrostática A pintura eletrostática é um método de aplicação de tintas muito utilizado na pintura de fábrica e somente há poucos anos passou a ser usada na aplicação de esquemas de pintura no campo. Vem sendo largamente utilizada na pintura de tubos que são usados na construção de dutos enterrados ou submarinos. Nestes casos, a aplicação da pintura nos tubos é feita na oficina, e as juntas de campo feitas eletrostaticamente no campo. O princípio da pintura eletrostática consiste em aplicar cargas elétricas na tinta e na superfície que se quer proteger, criando uma diferença de potencial da ordem de 10.000 volts que provoca a atração da tinta pela superfície.

59

A atração eletrostática da origem a películas de tinta bastante uniformes, não só em termos de espessura mas também em termos de propriedades. Uma característica importante da pintura eletrostática é o fato de ser um método de aplicação de tintas de elevada produtividade e com reduzida perda de tinta. As tintas utilizadas são especialmente fabricadas para este fim e são normalmente de preços elevados.

5.3. Consumo de tintas Uma vez calculada a área a pintar, em m 2 /demão, pode parecer que bastaria multiplicar esta área pelo rendimento da tinta, em litros/m 2, para obter o consumo em litros, entretanto, a estimativa do consumo de tinta não é tão fácil assim. O rendimento indicado pelos fabricantes é teórico, e na prática este é afetado por diversos fatores, que poderão reduzir o rendimento prático a valores que podem chegar à metade do valor teórico. Entre esses fatores, podemos citar: • Perdas por evaporação do solvente • Qualidade na preparação da superfície (rugosidade) • Método de aplicação da tinta • Condições ambientais (vento, umidade) • Estado de corrosão da peça

De um modo geral, pode-se estimar o consumo com base nas indicações práticas de rendimento apresentadas na Tabela 5.1. Tabela 5.1 – Consumo de tintas.

Tipo de pintura Pintura de fundo

Pintura de acabamento

Espessura

Consumo

35 µm

5,5 m2 /l

75 µm

3,8 m2 /l

120 µm

2,2 m2 /l

20 µm

9,6 m2 /l

30 µm

7 m2 /l

120 µm

3,4 m2 /l

As perdas de tinta em função do método de aplicação, poderão ser estimadas, na pintura de estruturas metálicas, tubulações ou equipamentos com revestimentos consideráveis de chaparia, como é o caso de tanques e vasos, com valores em torno dos percentuais indicados na Tabela 5.2.

60

Tabela 5.2 – Perda de t intas.

Método de aplicação Pincel ou brocha Rolo Pistola, em local abrigado Air-less , chaparia em local abrigado

Perda 5% a 10% 10% a 20% 20% a 35% 10% a 15%

5.4. Normas técnicas de pintura Uma questão que assume de certa forma, um caráter polemico é a forma como a norma deve ser utilizada. A norma técnica deve ser vista como um guia ou balizamento dos resultados a serem obtidos ou deve ser seguida rigorosamente? Normalmente, as normas das empresas são vistas como de caráter obrigatório, ou seja, devem ser seguidas rigorosamente. Já as normas nacionais ou internacionais são vistas como guia a ser seguido, não sendo, porém, rigorosamente seguidas. Dentro da filosofia que norteia a elaboração de uma norma, de somente normalizar tecnologias de uso consagrado, se só forem seguidas as recomendações das normas, não se estará abrindo caminho para a consagração de novas tecnologias. Assim, o usuário da norma deve estar atento para usá-la como guia de seus trabalhos, abrindo espaço para desvios, desde que técnica e economicamente viáveis. Não há dúvida de que, no Brasil, o maior e melhor acervo de normas técnicas de pintura pertence à PETROBRAS. As repercussões do acervo de normas técnicas da PETROBRAS tornaram-se quase que normais nacionais. A abordagem da PETROBRAS em termos de normas de pintura é sistêmica, contemplando: • Projeto de pintura: consiste na seleção do esquema de pintura • Suprimento de materiais: abrange as normas de especificação de tintas • Aplicação de tintas • Métodos de testes e controle da qualidade das tintas e da aplicação dos esquemas de pintura • Inspeção e manutenção dos diversos esquemas de pintura

As normas técnicas de pintura da PETROBRAS podem ser conseguidas nos órgãos de documentação daquela empresa, em vários pontos do país, onde se encontra também um índice atualizado das normas em vigor.

61

5.5. Custos da pintura A pintura é um revestimento protetor de baixa espessura, que é colocado sobre a superfície a proteger, de modo a preservá-la contra a corrosão. O custo operacional desta preservação deve, logicamente, ser o menor possível. Não há sentido, do ponto de vista econômico, sem e usar o que há de melhor e mais caro para proteger. Deve-se sim avaliar o custo inicial, o custo de manutenção, o desempenho e a vida do esquema de pintura. A pintura deve, portanto, ser de desempenho adequado e de custo compatível. De um modo geral, dois tipos de custo são importantes na pintura industrial: o custo inicial e o custo de manutenção (retoques e repinturas). O custo inicial costuma, em geral, situar-se entre 3% e 5% do custo da instalação a ser protegida, podendo alcançar, em casos excepcionais, valores da ordem de 10%, e o custo de manutenção esta associado ao esquema de pintura utilizado e ao meio corrosivo. A utilização de esquemas convencionais e de baixo custo inicial podem ensejar, em determinados casos, elevados custos de manutenção. Ao contrário, o uso de esquemas nobres e de maior custo inicial podem redundar em menor custo de manutenção. Um outro aspecto a se considerar no custo da pintura e na decisão de utilizar esquemas mais sofisticados é a questão da maior ou da menor facilidade para repintura (particularmente o preparo da superfície) e, ainda, a possibilidade de haver danos mecânicos. Quando um equipamento ou uma instalação se situam em local onde é mais fácil a execução de pintura, ou ainda, a execução de repinturas não afeta a produção, é mais conveniente usar esquemas de menor custo inicial. Ao contrário, em locais de difícil acesso ou onde a repintura prejudica a operação, é mais conveniente o uso de esquemas mais sofisticados e, portanto, mais caros. O aspecto de danos mecânicos também é importante na decisão do esquema a utilizar. Em locais muito sujeitos os danos mecânicos, como conveses, passadiços, pisos, etc., deve-se questionar o uso de esquemas caros e de baixa resistência à abrasão, que seriam danificados rapidamente. Em condições normais, a comparação de custos em pintura industrial deve ser efetuada prevendo-se uma duração entre sete e dez anos para os esquemas considerados.

5.5.1. Custo inicial O custo inicial de uma pintura é aquele referente à primeira execução deste serviço e é dado pela equação 5.1: Ci

= Cl + Ct + Ca  

62

(5.1)

onde: C i  = custo inicial, por m2. C l  = custo de limpeza de superfície, por m2. C t  = custo das tintas, por m2, para uma dada espessura. C a  = custo da aplicação, por m2. O custo da limpeza, de um modo geral, representa 40 a 60% do custo inicial de uma pintura e constitui-se na apropriação de todos os custos, a seguir indicados, envolvidos na preparação da superfície: • Custo da inspeção • Custo da limpeza com solvente (material e mão-de-obra) • Custo da remoção de defeitos superficiais (material, amortização de equipamentos e mão-de-obra) • Custo da limpeza mecânica (custo de energia, abrasivos, mão-de-obra, amortização de

equipamentos e outros) O custo das tintas representa, de um modo geral, 20 a 40% do custo inicial de uma pintura e constitui-se no somatório dos custos das tintas referentes a cada demão aplicada. O custo de cada tinta é dado pelo quociente entre o preço do litro (ou galão) da tinta pelo rendimento real (ou prático). O custo da aplicação representa cerca de 10 a 30% do custo inicial de uma pintura e constituise na apropriação dos custos envolvidos que são: • Custo da mão-de-obra • Custo de materiais como solventes e outros materiais de limpeza • Custo da energia (elétrica ou pneumática) • Amortização de equipamentos.

Na execução de serviços de pintura é comum ter-se a necessidade de fazer uma estimativa destes custos. A fim de facilitar este trabalho, apresenta-se na Tabela 5.3 valores práticos de rendimento das tintas.

5.5.2. Custo de manutenção O custo de manutenção de um esquema de pintura constitui-se no somatório dos custos de retoques com os custos de repintura. A determinação destes custos deve considerar a extensão dos retoques e as condições de repintura, já que a repintura pode ser parcial ou total. Numa repintura parcial pode-se, por exemplo, aproveitar a tinta de fundo e com isto evitar o elevado custo de preparação da superfície que seria necessária para repintura total.

63

De qualquer forma, na apropriação dos custos de retoques e repinturas, são considerados os mesmos fatores de custo mencionados na pintura inicial, ou seja, custo da limpeza, das tintas e da aplicação, apenas com algumas nuances características do caso. Tabela 5.3 – Rendimento das tintas.

Nome da tinta Zarcão alquídico Zarcão borracha clorada Óxido de ferro epóxi Óxido de ferro epóxi alta espessura Cromato de zinco epóxi Epóxi rica em zinco Silicato inorgânico de zinco Esmalte sintético (alquídico) Esmalte alquídico pigmentado em Al (Alumínio alquídico) Esmalte fenólico pigmentado em Al (Alumínio fenólico) Esmalte de borracha clorada Esmalte acrílico Esmalte epóxi Esmalte epóxi de alta espessura Alcatrão epóxi ou Coaltar epóxi Epóxi em solvente Esmalte poliuretana Esmalte silicone pigmentado em Al Esmalte de estirenoacrilato Zinco etil-silicato Alcatrão de hulha (solução)

No de demãos recomendável

Rendimento (m2 /l) por demão

2 2 2 2 2 ou 3 2 2 2

Espessura por demão (µm) 30 65 35 120 35 50 60 30

2

30

8,2

2

30

8,0

3 ou 4 2 ou 4 2 ou 3 2 2 ou 3 2 2 ou 3 2 2 ou 4 1 2

35 25 30 120 120 180 30 25 30 75 125

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

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

5.6. Mão-de-obra de pintura Os serviços de pintura industrial podem ser executados, conforme o caso, pelas próprias empresas montadoras, ou por empresas especializadas, subcontratadas. As equipes de trabalho são compostas por pintores, jatistas e ajudantes, comandados por um mestre (ou encarregado) de pintura, podemos sugerir as composições seguintes: Jato de areia: 1 Mestre, 2 Pintores, 2 Jatistas e 4 Ajudantes.

64

Pintura de equipamentos e estruturas metálicas: 1 Mestre, 6 Pintores e 6 Ajudantes.

5.7. Índices de montagem A produtividade dos serviços de pintura, jato de granalha e limpeza, é tanto maior quanto mais regular e de grande porte forem as superfícies a trabalhar. Em serviços no mar, a produtividade cai bastante, de modo que os valores dos índices devem ser acrescidos de 60%.

5.7.1. Pintura de estruturas metálicas

Tipo Pesada (15 m2 /t) Média (25 m2 /t) Leve (35 m2 /t)

Limpeza manual Hh/m2 Hh/t 1 1,4 1,5

Jato de granalha Hh/m2 Hh/t

25 50 60

1,1 1,2 1,3

Pintura / demão Hh/m2 Hh/t

25 40 50

0,25 0,30 0,35

6 10 13

5.7.2. Pintura de equipamentos (Hh/m 2) Superfície

Limpeza mecânica

Jato de granalha

Pintura /  demão

1,3 1,7 2

0,7 0,9 1,1

0,2 0,3 0,3

Grande / regular (tanques, vasos, silos) Média / irregular (bomba, ventilador) Pequena / irregular (caixas, instrumentos)

5.7.3. Pintura de tubulações Índices médios: 2,5 Hh/m2 1 Hh/m2 0,3 Hh/m2

Limpeza mecânica Jato de granalha Pintura/ demão

65

Índices em função do diâmetro: φ(pol)

Área (m2 /m)

Limpeza mecânica (Hh/m)

Jato de granalha (Hh/m)

Pintura (Hh/m)

1 2 3 4 6 8 10 12 16 20 24 30

0,13 0,21 0,30 0,39 0,57 0,73 0,90 1,07 1,36 1,68 2,00 2,50

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

0,17 0,27 0,34 0,42 0,62 0,75 0,92 1,03 1,23 1,41 1,68 1,97

0,05 0,08 0,10 0,12 0,18 0,22 0,26 0,31 0,37 0,42 0,50 0,60

66

UNIDADE VI Montagem mecânica A montagem mecânica consiste na instalação de máquinas e equipamentos mecânicos, quer sejam eles integrantes das linhas de produção, do sistema de utilidades ou equipamentos auxiliares, tais como: geradores de vapor (caldeiras), trocadores de calor, bombas, compressores, tanques, vasos de pressão, torres de destilação, fornos, bombas de vácuo, etc.

6.1. Grau de montagem Grau de montagem refere-se a quantidade de pecas já fixadas ao equipamento quando do seu recebimento na obra. A especificação do grau de montagem é estabelecida em função do tipo de equipamento, das normas próprias do fabricante e das condições na área de montagem, isto é, a dificuldade de transporte, manuseio, içamento, interferências no local de montagem, entre outros. O volume de serviços a executar na montagem de equipamentos depende de seu grau de montagem, e tem influência direta no planejamento e orçamento da obra, razão pela qual deve estar perfeitamente definido nos projetos e contratos de montagem o grau de montagem com que os equipamentos serão recebidos na obra. De um modo aproximado o grau de montagem e classificado em três níveis: • Elevado – os equipamentos são recebidos na obra montados e instalados sobre uma base única

(skids ), com exceção de alguns componentes menores e acessórios. Nestes casos a montagem consiste apenas no posicionamento dos equipamentos sobre suas fundações, o nivelamento e alinhamento, fixação dos chumbadores, grauteamento, montagem de alguns componentes e acessórios, interligações e testes. • Médio – quando os equipamentos são recebidos na obra em duas ou mais partes separadas. Deve-

se proceder a montagem destas partes mais as operações do item anterior. A estratégia de montagem depende do tipo de equipamento e dos recursos disponíveis. • Baixo – se os equipamentos são recebidos no local da obra totalmente, ou quase totalmente,

desmontados. Alem das operações dos casos anteriores, terão de ser feitas a montagem de grande número de peças, a composição de subconjuntos e conjuntos, e possivelmente serviços de ajuste e regulagem.

67

6.2. Recebimento e Montagem de equipamentos Logo após receber os equipamentos na área de recebimento e estocagem estes devem ser vistoriados e examinados detalhadamente, verificando se peças e acessórios vieram nas quantidades certas e em conformidades com os desenhos de projeto. Conferir tudo com a nota de embarque e informar ao agente da companhia transportadora e ao fabricante (ou firma vendedora) os danos, inconformidades ou faltas de pecas se houverem. As não conformidades devem ser relacionadas e providencias devem ser tomadas para substituição ou reparo das pecas. Observar que se não houver folga no prazo entre o recebimento e o início da montagem destes equipamentos, as nãoconformidades podem causar atrasos no cronograma desta tarefa e suas sucessoras. Para possibilitar a rápida identificação a qualquer tempo, os equipamentos deverão ser marcados com etiquetas no recebimento, caso já não estejam com a numeração constante nos desenhos. Os números de identificação dos equipamentos nos desenhos, e naturalmente, também na planta, são conhecidos com TAG. Os procedimentos de montagem são precedidos de algumas atividades preparatórias, segundo um procedimento de preparação para a montagem, o qual consiste em: • Inspecionar as bases de concreto – dimensões, posicionamento, localização e dimensões dos

chumbadores. Pode ser necessário apoio de uma equipe de topografia. • Inspeção de chumbadores – verificar dimensões, quantidade, posicionamento, estado das roscas. • Instalação de calços – os calços proporcionam um perfeito nivelamento e assentamento dos

equipamentos sobre as bases. • Preparação das áreas de montagem – antes do início da montagem dos equipamentos devem ser

liberados os acessos entre a área de armazenamento e o local da montagem, bem como disponibilizar na área as ferramentas e demais condições necessárias para a execução da montagem. • Pré-montagem – caso seja necessário uma pré-montagem do equipamento, deverá ser preparada

uma área para esta finalidade. Após os procedimentos de pré-montagem, passamos à montagem propriamente dita, executando as seguintes etapas: • Assentamento sobre as bases – os equipamentos são colocados sobre as bases de modo que os

furos de fixação coincidam com os chumbadores, é realizado um pré-aperto nas porcas. Estas operações normalmente requerem equipes de rigging , pois utilizam guindastes ou pontes rolantes para o içamento e posicionamento dos equipamentos. • Alinhamento e nivelamento – são ajustadas as cotas em altura, alinhamento e nivelamento. • Aperto final e graute – o enchimento final da base de assentamento do equipamento com

argamassa forte (graute). Esta operação requer uma equipe de civil (pedreiros). Após a colocação do graute é realizado o aperto final das porcas.

68

• Montagem de componentes e acessórios. • Revisão e relatório de montagem. • Testes.

6.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de mecânica As equipes de montagem mecânica são comandadas por um encarregado mecânico, que deve ser capaz de supervisionar e orientar todos os serviços a executar. Elas são compostas de: • Mecânicos montadores, habilitados para interpretar croquis e desenhos mecânicos, utilizar as

ferramentas e instrumentos normais de montagem e executar a instalação e montagem dos equipamentos e componentes em geral. • Mecânicos ajustadores (ou de precisão), com conhecimentos mais avançados que os mecânicos

montadores, com condições para executar trabalhos de ajustagem e mecânica fina. • Ajudantes não especializados, que colaboram com os mecânicos no transporte de materiais,

posicionamento de peças, etc. Normalmente, estas equipes não dispõem de soldadores e maçariqueiros. Quando houver necessidade de realização de operações de soldagem ou de corte, este apoio poderá ser obtido de outras equipes em trabalho na área, que tenham condições de realizar o trabalho. A Tabela 6.1 apresenta uma sugestão de composição de equipe de mecânica. Tabela 6.1 – Equipe típica de montagem mecânica

Categoria

Equipamentos recebidos com elevado ou médio grau de montagem

Equipamentos recebidos com baixo grau de montagem

Encarregado mecânico Mecânico ajustador Mecânico montador Ajudante Total

1 1 3 4 9

1 2 4 6 13

As composições acima são aplicáveis à montagem de equipamentos de médio porte, podendo variar de acordo com a quantidade de peças e complexidade da montagem. É comum o serviço de montagem necessitar do apoio de equipes de topografia, de construção civil e de montagem de refratários. As equipes de topografia auxiliam na locação e nivelamento de bases, equipamentos e estruturas, e uma composição típica é mostrada na Tabela 6.2.

69

Tabela 6.2 – Equipe típica de topografia

Categoria

Locação e nivelamento

Topógrafo (chefe) Nivelador Auxiliar de topografia Total

1 1 1 3

As equipes de construção civil atuam na execução de serviços como grauteamento, apicotamento e acabamento de bases, escavações, construção de pequenas bases de concreto. Composições típicas de equipes de civil são apresentadas na Tabela 6.3. Tabela 6.3 – Equipe típica de construção civil

Categoria

Movimento de terra manual

Montagem de formas e desforma

Armação

Lançamento de concreto

Alvenaria

Mestre civil Carpinteiro Armador Pedreiro Ajudante Total

1

1 10

1

1 1

1

4 12 18

8 10 19

7 16 17

10 21

10 18

6.6. Índices de montagem Na Tabela 6.4 apresentamos alguns índices de montagem, com caráter orientativo, para montagem de equipamentos mecânicos.

70

Tabela 6.4 – Índices de montagem mecânica

Tipo de equipamento

Índice

Bombas (em Hh por unidade montada; inclui motor) 10 HP 20 HP 60 HP 100 HP 200 HP 300 HP 500 HP Compressor de ar elétrico Compressor de ar Diesel Grupo motor-gerador Diesel Gerador elétrico Pontes rolantes (não inclui elétrica e tubulação) PR até 30 t PR de 30 a 60 t PR de 60 a 100 t PR acima de 100 t Barramento para PR Trilhos para PR Tanques (montagem completa) 36 000 barris 67 000 barris 80 000 barris 150 000 barris 550 000 barris Vasos de pressão Turbina a vapor ou a gás

71

60 Hh/unidade 100 Hh/unidade 150 Hh/unidade 200 Hh/unidade 270 Hh/unidade 350 Hh/unidade 450 Hh/unidade 50 Hh / t 150 Hh / t 120 Hh / t 40 Hh / t 100 Hh / t 80 Hh / t 70 Hh / t 60 Hh / t 15 Hh / m 10 Hh / m 70 Hh / t 60 Hh / t 50 Hh / t 40 Hh / t 30 Hh / t 30 Hh / t 100 Hh / t

UNIDADE VII Montagem de estruturas metálicas Em uma obra de estruturas metálicas, a montagem é considerada uma das fases mais importantes, por representar uma parcela considerável dos custos, cerca de 30%, e devido aos riscos que envolve. Se a estrutura não for devidamente projetada e montada, pode causar sérios danos e até mesmo desabar. As estruturas metálicas mais comuns na área industrial são: • Galpões • Suportes de equipamentos • Pipe-racks  • Plataformas marítimas • Torres de transmissão • Passarelas

A Figura 7.1 ilustra a estrutura metálica de um galpão industrial, e a Figura 7.2 ilustra a estrutura metálica para suporte de equipamentos.

Figura 7.1 – Estruturas metálicas de um galpão industrial

O planejamento da montagem deverá ser cuidadoso e detalhado, para que se obtenha as melhores condições de eficiência e segurança, e para que operação de montagem seja desenvolvida no menor prazo e custo. Especial atenção deve ser dada às operações de içamento das estruturas, com a escolha do guindaste e planejamento da seqüência de montagem.

72

Figura 7.2 – Estruturas metálicas para suporte de equipamentos

7.1. Equipamentos utilizados em montagem de estruturas metálicas As estruturas metálicas são normalmente fabricadas em indústrias especializadas, e são entregues na obra já pintadas e em condições de serem montadas. Na fabricação e montagem de estruturas metálicas, as peças podem ser ligadas entre si por meio de parafusos ou por solda elétrica, sendo as ligações por solda as mais comuns e mais seguras. Na montagem o processo de solda mais utilizado é a solda elétrica manual com eletrodo revestido. Os principais equipamentos utilizados em montagem de estruturas metálicas são os guindastes, máquinas de solda, equipamento para esmerilhamento ou corte oxiacetilênico e andaimes. São necessários também serviços de topografia, para garantir o perfeito posicionamento das peças e de construção civil para realizar o grauteamento das bases. Ao final da montagem será realizado retoque na pintura.

7.2. Fabricação de campo A complementação da fabricação no campo, a cargo da montadora, é freqüente, e geralmente tem como finalidade: • Ajuste e correção de peças, devido a alterações no projeto ou defeitos de fabricação. • Fabricação de peças em falta, ou peças que pelas suas características foi decidido que fossem

fabricadas no campo.

73

• Construção de dispositivos auxiliares de montagem e de segurança no trabalho, como andaimes,

escadas, etc. • Reparo de pecas danificadas durante o transporte e armazenagem.

Os desenhos de fabricação, quando não fornecidos, devem confeccionados a partir do projeto e encaminhados para aprovação. A correção de peças, seja devido a alterações no projeto ou danos no transporte, pode afetar negativamente o planejamento da obra se não houver folga suficiente para absorver estes serviços, portanto estes devem ser previstos no plano do projeto.

7.3. Procedimentos de montagem A montagem deverá ser executada segundo uma seqüência lógica, composta pelos seguintes procedimentos gerais: • Verificação das bases e estruturas • Colocação de calços para assentamento • Pré-montagem • Montagem • Verificação, aperto final e grauteamento • Pintura

7.3.1. Preparação para a montagem Antes de iniciar a montagem propriamente dita, devem ser verificadas toda a estrutura e as bases sobre as quais ela será assentada, com a finalidade de definir responsabilidades e evitar problemas futuros de montagem. A inspeção é feita a partir dos desenhos, listas de material e especificações. Quanto às estruturas devem ser verificados os seguintes itens: • Quantidades • Dimensões • Posição e diâmetro dos furos • Deformações que possam ter ocorrido no transporte e armazenamento

As bases de concreto devem ser verificadas quanto aos seguintes itens: • Dimensões • Localização • Distância entre bases • Elevação do topo • Posicionamento, dimensões e projeção dos chumbadores acima do topo das bases

74

Observações:  Prevendo a posterior colocação de calços metálicos sobre as bases de concreto, para assentamento da estrutura, as bases costumam ser construídas com uma folga entre 25 a 50 mm abaixo da cota final de projeto, de acordo com as dimensões e peso da estrutura.  É importante comparar o posicionamento dos chumbadores já instalados nas bases de concreto, com a disposição dos furos correspondentes nas placas de base das estruturas metálicas, para garantir seu perfeito encaixe durante a montagem. Cabe salientar que não poderão ser feitas quaisquer correções nos chumbadores, sem ciência e aprovação prévia do projeto de alteração.  Os resultados da verificação devem ser registrados, normalmente em documento padronizado, chamado Folha de Medição de Bases , onde são anotadas todas as medidas realizadas para posterior comparação com as dimensões e tolerâncias do projeto. A Figura 7.3 mostra um croqui assinalando as dimensões que devem ser verificadas no posicionamento dos chumbadores.

Figura 7.3 – Verificação do posicionamento dos chumbadores

As estruturas e bases de concreto devem estar limpas para a montagem. Os chumbadores devem estar com as roscas amaciadas, e protegidas com graxa e um pano ou plástico. As bases de concreto deverão estar com sua superfície superior apicotada. Calços metálicos devem ser instalados sobre as bases, com a finalidade de proporcionar um assentamento perfeito para as estruturas. A forma de colocação dos calços irá depender do seu tipo e da precisão requerida para cada estrutura. Os calços poderão ser fabricados no canteiro de obras, de chapa de aço carbono 1020, com acabamento no mínimo igual ao da superfície inferior da estrutura das placas de assentamento da estrutura. Estes calços deverão ser posicionados o mais próximo possível dos chumbadores, para evitar deformações nas bases das colunas, quando forem apertados.

75

O aperto final dos chumbadores deverá obedecer ao torque especificado no projeto, e para tal serão utilizados torquímetros calibrados, com validade de 6 meses para sua calibração, executada conforme a norma NBR 8800 da ABNT. Sempre que possível, convém fazer uma pré-montagem dos conjuntos, para simplificar e agilizar a montagem.

7.3.2. Montagem As peças são posicionadas no local de montagem de modo que as estruturas fiquem perfeitamente posicionadas, niveladas e alinhadas. Esta fase da montagem é acompanhada por uma equipe de topografia, e são utilizados calços e cunhas para realizar o nivelamento. Após o correto posicionamento as peças são unidas com solda ou parafusos. Nesta fase, para garantia da estabilidade estrutural, algumas peças estruturais mais importantes, como pro exemplo as colunas enquanto estão sendo montadas parcialmente, podem necessitar de escoras, para proteção contra cargas do vento ou outras solicitações. As escoras são construídas com contraventamentos, tirantes, estais de cabos de aço com esticador e suportes provisórios, e devem ser mantidas durante todo o tempo que for necessário, até que a estrutura esteja suficientemente resistente para que possam ser retiradas. Antes de ser dado o aperto final nos parafusos de ligação, especialmente nos chumbadores, o concreto das fundações deverá estar completamente curado e todos os parafusos deverão ter recebido um aperto prévio razoável. No caso de cura do concreto deve ser prevista um LAG no cronograma da obra, entre as tarefas de concretagem e aperto dos parafusos. Também é necessário, para o aperto dos parafusos, que as colunas tenham sido verificadas topograficamente, para garantir seu alinhamento, nivelamento e prumo. Após a colocação das placas de base das estruturas e dos calços de ajustagem, restará um espaço intersticial, que deverá ser preenchido com argamassa de graute, de modo a preencher todas as cavidades, garantindo o nivelamento das superfícies das fundações e o perfeito apoio das estruturas sobre estas. O grauteamento só poderá ser executado após a cerificação, e se necessário correção, do alinhamento, nivelamento e prima das estruturas, e do aperto final dos chumbadores. A previsão de consumo de massa de grauteamento é estimada em aproximadamente 15 kg/t de estrutura a montar.

7.4. Inspeções de montagem Durante e após a montagem, deverão ser executados testes de segurança, especialmente no que se refere ao aperto dos parafusos e à qualidade das soldas, sendo os resultados registrados em Relatório de Inspeção. Esses testes e verificações compreenderão, basicamente:

76

• Aperto dos parafusos: o aperto dos parafusos deverá ser aferido pela verificação do torque

aplicado, no mesmo dia em que for dado o aperto final. • Inspeção de soldas – a inspeção de soldas poderá ser não apenas visual, mas feita também por

meio de radiografias, partículas magnéticas, líquido penetrante ou ultra-som, conforme for especificado. A inspeção visual será realizada antes, durante e após a soldagem.

7.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de estruturas metálicas As equipes de trabalho são comandadas por um encarregado de montagem e compostas por montadores, soldadores, maçariqueiros e ajudantes, todos habilitados e com condições físicas e experiência exigidas para os trabalhos em altura. Os montadores deverão ser capazes de ler e interpretar desenhos de estruturas e de executar as diversas operações de montagem, sob supervisão e orientação do encarregado. Os soldadores deverão ser pré-qualificados para os tipos de soldagem a executar, e os ajudantes deverão colaborar no transporte e posicionamento de peças. A Tabela 7.1 apresenta uma sugestão para composição das equipes de trabalho de montagem de estruturas metálicas soldadas e parafusadas, bem como de tapamento e cobertura de galpões. Tabela 7.1 – Equipe de montagem de estruturas metálicas

Categoria

Estruturas soldadas

Estruturas parafusadas e de tapamento de cobertura

Encarregado de montagem Montador Soldador Maçariqueiro Ajudante Total

1 6 2 1 6 16

1 6 6 13

Em alguns projetos, onde a presença de uniões soldadas costuma ser elevada, poderá ser conveniente a adoção de equipes independentes de soldagem, constituídas de encarregados de solda, soldadores qualificados e ajudantes.

7.6. Índices de montagem Na Tabela 7.2 apresentamos alguns índices de montagem, com caráter orientativo, para montagem de equipamentos mecânicos.

77

Tabela 7.2 – Índices de montagem de estruturas metálicas

Tipo de estrutura

Índice

Edifícios e galpões metálicos* Estruturas pesadas (P/A > 70 kgf/m2) Estruturas médias (40 < P/A < 70 kgf/m2) Estruturas leves (P/A < 40 kgf/m2) Plataformas de sustentação de equipamentos* Estruturas pesadas (P/A > 70 kgf/m2) Estruturas médias (40 < P/A < 70 kgf/m2) Estruturas leves (P/A < 40 kgf/m2) Estruturas diversas Escadas Corrimãos Plataformas e passarelas Piso metálico Pipe-rack  Estrutura metálica para cobertura Chapas de cobertura Chapas de tapamento lateral Calhas pluviais Chaminés soldadas Estrutura de fornos Estrutura de barramento de subestações Estrutura de correias transportadoras

40 Hh/t 50 Hh/t 60 Hh/t 40 Hh/t 70 Hh/t 90 Hh/t 100 Hh / t 150 Hh / t 70 Hh / t 50 Hh / t 40 Hh / t 80 Hh / t 1 Hh / m2 1,5 Hh / m2 2 Hh / m 100 Hh / t 50 Hh / t 60 Hh / t 40 Hh / t

* As estruturas metálicas são classificadas, com base relação entre seu peso e a área externa (P/A), em leves, médias e pesadas.

78

UNIDADE VIII Montagem de tubulações Chama-se de tubulação um conjunto de tubos e acessórios. A necessidade da existência das tubulações decorre principalmente do fato de o ponto de geração ou de armazenagem dos fluidos estar, em geral, distante do ponto de utilização. Usam-se tubulações para o transporte de todos os materiais capazes de escoar, isto é, todos os fluidos conhecidos, líquidos ou gasosos, assim como materiais pastosos e fluidos com sólidos em suspensão, todos em toda faixa de pressões e temperaturas usuais na indústria. A importância das tubulações na indústria é muito grande, todas as indústrias têm redes de tubulações de maior ou menor importância, e quase todas essas redes são essenciais ao funcionamento da indústria. A importância é ainda maior nas chamadas indústrias de processo, nas quais as tubulações são elementos físicos de ligação entre os equipamentos (vasos de pressão, reatores, tanques, bombas, trocadores de calor, etc.), por onde circulam os fluidos de processo e de utilidades. Indústria de processo  é um nome genérico para designar as indústrias em que materiais fluidos sofrem transformações físicas ou químicas, ou as que se dedicam à armazenagem, manuseio e distribuição de fluidos. Dentre essas indústrias citam-se, por exemplo, a indústria do petróleo, as indústrias químicas e petroquímicas, muitas indústrias alimentícias e farmacêuticas, a parte térmica das centrais termoelétricas, os terminais de armazenagem e distribuição de produtos de petróleo, bem como as instalações para processamento de petróleo ou gás natural, em terra e no mar. Nessas indústrias, o valor das tubulações representa, em média, 20 a 25% do custo total da instalação industrial, a montagem das tubulações atinge, em média, 45 a 50% do custo total da montagem de todos os equipamentos, e o projeto das tubulações vale em média, 20% do custo total do projeto da indústria.

8.1. Processos utilizados em montagem de tubulações As operações de ligação de tubos entre si, aos acessórios e aos equipamentos são fundamentais em montagem. Os tipos de ligação mais comuns são por solda, rosca, flange e ponta e bolsa, além de ligações especiais, para tubos de plástico ou de pequeno diâmetro.

79

8.1.1. Ligações por solda As ligações soldadas são as preferidas, por sua alta resistência (praticamente idêntica à do material do tubo soldado), boa estanqueidade, simplicidade de aplicação, baixo custo e, ainda, por dispensarem manutenção. Porém, são contra-indicadas quando há previsão de desmontagem da tubulação. Entre as ligações por solda, os tipos mais utilizados são a de topo com eletrodo revestido e a de encaixe. Solda elétrica de topo – é a ligação por solda mais utilizada, principalmente para tubos de aço de 2”ou mais. Normalmente os tubos são fornecidos já chanfrados, preparados para a solda de topo. Naqueles que tiverem que ser cortados para a montagem, os chanfros poderão ser feitos no campo, por usinagem, corte com maçarico ou goivagem, sendo comum o emprego de uma máquina especial para cortar e chanfrar. O acabamento do bisel dos chanfros poderá ser feito por esmerilhamento. Solda de encaixe – a solda do tipo de encaixe, ou de soquete, é bastante utilizada em tubos de aço de pequeno diâmetro, até 1 ½”. Para tubos de plástico e não-ferrosos pode ser usada com diâmetros maiores, até 4”. Brasagem e solda branca – a brasagem e a solda branca são usadas para tubos não-ferrosos, como cobre, latão e chumbo. O material da solda é uma liga de baixo ponto de fusão, diferente do material do tubo. A solda é do tipo sobreposta. Uma das pontas de cada tubo é alargada, para a introdução da ponta do outro tubo a ligar.

8.1.2. Ligações rosqueadas As ligações por rosca são usadas em tubulações com diâmetros menores, até 2”, e especialmente quando há previsão de desmontagem da linha. A ligação é obtida por meio de luvas ou uniões com rosca interna que são atarraxadas à rosca externa das extremidades dos tubos. Se os tubos ainda não estiverem rosqueados, as roscas terão que ser abertas em oficina de campo (pipe-shop ) ou no próprio local de trabalho, com tarraxa manual ou máquina elétrica de rosquear. As tubulações rosqueadas, ao contrario das soldadas, são totalmente montados no campo, não sendo comum sua pré-fabricação e pré-montagem. As medidas são tiradas no próprio local, pois o projeto não costuma especificar cotas definitivas, devido às dificuldades para abertura das roscas. Em geral, as tubulações de menor diâmetro, que costumam ser rosqueadas, são montadas no final, com utilização de tarraxas manuais, de modo a se acomodarem às de maior diâmetro, que são

80

soldadas. Para tubulações de maior diâmetro, as roscas são abertas com maquinas elétricas para rosquear tubos, do tipo bancada.

8.1.3. Ligações flangeadas As ligações por meio de flanges são usadas em tubulações acima de 2”, quando há previsão de desmontagem, ou quando os tubos são revestidos internamente, ou ainda em locais onde não seja possível a utilização de solda de campo. Os flanges podem ligar tubos entre si ou a equipamentos e acessórios. Cada ligação é composta de dois flanges e de parafusos ou estojos, porcas e junta de vedação. Os flanges são ligados aos tubos por solda, a não ser no caso de materiais não soldáveis ou plásticos, em que podem ser usados flanges rosqueados.

8.1.4. Ligações de ponta e bolsa Este tipo de ligação é muito utilizado em tubulações de água e esgoto em ferro fundido e em cerâmica vitrificada, concreto ou polipropileno. Cada tubo é dotado de uma ponta lisa e de outra em forma de bolsa. A ponta lisa se encaixa à bolsa do tubo seguinte. No interior da bolsa é colocado um material de vedação, como retentores de borracha ou argamassa de cimento.

8.2. Recebimento e armazenagem de tubulações Os tubos, acessórios e equipamentos, ao serem recebidos, serão conferidos, inspecionados e limpos, interna e externamente, verificando-se seu estado geral, normalmente por amostragem. O manuseio, especialmente dos tubos pintados ou revestidos, deverá ser cuidadoso, para evitar danos. Para limpeza e preservação, os tubos serão batidos com marreta de madeira e soprados com ar comprimido, eliminado-se a sujeira e oxidação. A seguir, as extremidades serão tamponadas, para evitar a entrada de sujeira e umidade. Os biséis dos tubos, flanges e conexões devem ser protegidos contra corrosão, com aplicação de um verniz removível, enquanto as roscas devem ser untadas com graxa anticorrosiva e envolvidas com plástico ou borracha. Acessórios como tês, reduções, curvas, etc., deverão ser lavados para remoção de substancias de proteção porventura aplicadas pelos fabricantes. Em seguida, devem ser etiquetados e guardados no almoxarifado. Válvulas, reservatórios, bombas, compressores e instrumentos, entre outros, deverão ser desembalados, conferidos e guardados em local fechado e seguro.

81

Equipamentos de maior porte podem ficar em local descoberto, com os cuidados de tamponar seus bocais e não deixar que assentem diretamente no solo. Quaisquer materiais que sejam armazenados ao tempo, inclusive varas de tubos, válvulas, peças pré-fabricadas etc., devem ser colocados em tal posição que não permitam o empoçamento de água da chuva. É necessário que antes de iniciados os serviços de montagem seja estabelecido um sistema de codificação de materiais, e de controle dos recebimentos e saídas dos mesmos. Os tubos, válvulas e outra peças dos diversos tipos de aço-carbono e aço-liga, bem como das diferentes variedades de aços inoxidáveis, devem ser claramente marcadas, peça por peça, de acordo com um código de cores estabelecido, para evitar possibilidades de engano, uma vês que para a maioria destes materiais é impossível a distinção visual. Em serviços de responsabilidade, onde um engano de materiais pode causar sérios prejuízos ou acidentes, a marcação das peças só deve ser feita depois de confirmado o tipo exato de material através de exame. Em princípio não se deve estocar tubos e outros materiais grandes no local da obra, para não atrapalhar o trânsito de pessoas e veículos e não atrapalhar a própria montagem. Não se devem deixar ao tempo materiais que possam ser danificados pela chuva. As extremidades das varas de tubo não devem ser deixadas abertas para evitar a entrada de terra e outros corpos estranhos, e também para não servirem de locais de guarda de ferramentas, eletrodos, etc. O máximo de limpeza, ordem e arrumação devem ser mantidos no local da obra para evitar enganos e acidentes e também para melhorar a eficiência no trabalho.

8.3. Pré-fabricação e pré-montagem Em montagem de tubulações industriais é comum fazer o que se chama de pré-montagem de  peças de tubulação , que consiste na montagem prévia de subconjuntos compostos de um certo número de pedaços de tubo reto e de conexões (flanges, reduções, tês, curvas, curvas em gomos, colares, derivações soldadas, tampões, etc.). Cada um desses subconjuntos denomina-se peça (spool ). A Figura 8.1 mostra um exemplo de uma peça que inclui 4 pedaços de tubo, 5 conexões e 8 soldas. Os pontos marcados com SC são as soldas de campo (feitas no local da obra), em outras peças ou em varas avulsas de tubo.

Figura 8.1 – Peça pré-montada (spool )

82

Nos trechos de tubulação contendo apenas tubos retos, sem nenhuma conexão, não há evidentemente, necessidade de montagem de pecas. Para construção destes trechos de linha o montador recebe diretamente, no local da obra, as varas corridas de tubo (randon lenghts ), e vai unindo unas nas outras. A pré-montagem de tubulações aplica-se às tubulações metálicas, com solda de topo, e eventualmente às tubulações de plástico reforçado (tubos FRP). Para tubulações enterradas, de qualquer material, não se faz pré-montagem, que também não é usual para tubulações de 2”ou menores. Em princípio, devem ser pré-montadas pecas abrangendo a maior parte possível de todo o sistema de tubulações a ser montado, para simplificar o serviço global de montagem, reduzindo ao mínimo a soldagem e montagem no local da obra. A pré-montagem das peças pode ser feita em oficina própria, fora do local da montagem (pré-fabricação), ou no próprio local da montagem (fabricação no campo). A pré-fabricação é usada onde há recurso de oficinas, ou em montagens grandes, quando for econômica a instalação de uma oficina especial para este fim. Com a préfabricação em oficinas obtém-se um rendimento muito melhor do trabalho e conseguem-se peças mais bem feita e com dimensões mais exatas. No caso de montagens grandes, a pré-fabricação em oficinas permite um trabalho mais rápido, mais seguro e em condições bem mais econômicas do que a fabricação no campo, devido à não interrupção do serviço por chuva ou mau tempo e à possibilidade de fabricação em série de várias peças. Para pré-montagem das peças, o montador deve receber os desenhos isométricos, as plantas de tubulação (para poder visualizar a localização de cada trecho de tubulação), e as especificações de montagem e de inspeção. O primeiro trabalho do montador ao receber estes desenhos, é o estudo de qual a forma mais conveniente para subdividir a tubulação mostrada em cada isométrico em certo número de peças. A escolha das dimensões e do peso das peças pré-montadas depende essencialmente das facilidades existentes de transporte e de elevação de cargas no local da obra e entre a oficina e a obra. Peças grandes e pesadas diminuem o número de soldas no campo mas em compensação tornam em geral a montagem mais difícil. Na prática costuma-se limitar em 12m o comprimento, em 3 m a largura ou a altura, e em 2500 kg o peso máximo de cada peça pré-montada. As emendas entre uma peça pré-montada e outra serão soldas de campo (field welds ), e assim, no estudo para a subdivisão das peças, deve-se procurar que as soldas de campo fiquem tanto quanto possível em locais de fácil acesso, de preferência deixando uma folga livre mínima de 300 mm até qualquer obstáculo (paredes, pisos, colunas, bases de equipamentos, vasos, estruturas, etc.). é importante também que as soldas de campo sejam de fácil execução, procurando, tanto quanto possível evitar soldas de campo em posição vertical ou sobrecabeça, que são de execução mais difícil. São, por exemplo, soldas sobrecabeça, a parte inferior de soldas circunferenciais em tubos horizontais, essas soldas devem ser evitadas para execução no campo, principalmente no caso de tubos com grande diâmetro ou materiais difíceis de soldar. Em qualquer caso, as soldas de campo devem ser reduzidas

83

ao mínimo compatível com as circunstancias locais, isto é, as peças pré-montadas devem incluir o máximo possível de soldas (inclusive e principalmente as curvas em gomo e derivações soldadas de qualquer tipo); essa recomendação é importante sobretudo para as tubulações de materiais que exijam tratamento térmico das soldas. Para tubulações com algum revestimento anticorrosivo interno, de plásticos, borrachas, ou materiais semelhantes, é usual que não existam soldas de campo, sendo todas as extremidades das peças pré-montadas dotadas de flanges, para permitir a continuidade do revestimento, que deve se prolongar obrigatoriamente pela face dos flanges. Para essas tubulações, as peças pré-montadas devem ser menores, para possibilitar a aplicação do revestimento depois da peça fabricada. As dimensões das peças devem, por isso, ser determinadas de acordo com o aplicador do revestimento.

8.4. Fabricação de suportes de tubulações Os suportes destinam-se a sustentar o peso dos tubos e do fluido neles contido, além de outros esforços que possam vir a atuar sobre os tubos. Se mal dimensionados ou excessivamente espaçados, podem ocasionar acidentes, flechas excessivas e vazamentos. Podem ser encomendados a firmas especializadas, ou fabricados no pipe-shop da obra antes da montagem das tubulações, com chapa e perfis de aço soldados, como for conveniente, Sua montagem poderá ser feita apoiando-os sobre estruturas, bases de concreto e no solo, ou então, pendurados em paredes de alvenaria, fundações ou estruturas metálicas. Nas fundações, são fixados por meio de insertos, chapas de aço embutidas no concreto. Quando montados sobre bases de concreto próprias, depois de assentados sobre seus calços, devem ser alinhados e nivelados. Após o aperto final dos chumbadores, deverão ser grauteados. Normalmente , os suportes são fixos, podendo ser de vários tipos e instalados de diferentes maneiras: • Embutidos ou apoiados em bases de concreto, em geral para tubulações de baixa altura. • Apoiados sobre colunas metálicas, dos tipos simples ou pórtico, geralmente a maior altura. • Tipo mão francesa soldada a uma estrutura metálica ou chumbada a uma parede de concreto. • Dependurados de estruturas metálicas ou lajes existentes. • Tipos especiais para apoio de tubos ou curvas verticais, ou outras finalidades.

Eventualmente, poderá haver necessidade de suportes provisórios durante a montagem, que depois serão removidos, como ocorre no caso de teste hidrostático com água em tubulações de gás, para que os tubos possam resistir ao peso da água.

84

8.5. Montagem 8.5.1. Preparação para a montagem de tubulações Antes de ser iniciada a montagem de qualquer sistema de tubulação devem ser – ou já devem estar – instalados sobre suas bases todos os equipamentos ligados à rede de tubulações; vasos, tanques, reatores, trocadores de calor, bombas, compressores, etc. Todos os equipamentos devem ter bases próprias, não se admitindo que fiquem pendurados ou suportados pelas tubulações. Todos esses equipamentos devem ser colocados em suas posições exatas, depois de alinhados e nivelados, devendo sua locação em planta e em elevação ser cuidadosamente verificada por meio de instrumentos de topografia, corrigindo-se previamente, se necessário, qualquer erro que seja observado. É muito importante o máximo rigor e precisão nesta locação, porque os bocais dos equipamentos, onde se ligam as tubulações, servirão de pontos de partida e de orientação para toda a montagem futura dos tubos, e , assim, um pequeno desvio que haja na posição de qualquer equipamento poderá resultar em grave erro na posição das tubulações. Todo sistema de suportes deve estar completamente pronto antes de ser iniciada a montagem das tubulações, para diminuir ao mínimo a necessidade de suportes provisórios de montagem. A completação antecipada dos suportes definitivos tem também a vantagem de evitar que a construção dos mesmos fique inteiramente a critério do pessoal de montagem, à medida que as necessidades forem surgindo. Os suportes devem estar perfeitamente nivelados e alinhados, de modo que os tubos se apóiem por igual e naturalmente em todos os pontos. Um ponto de apoio desnivelado causará desigualdade na distribuição de cargas, introduzindo tensões imprevistas e às vezes elevada, nos tubos e nos próprios suportes. Por esse motivo, a verificação do alinhamento e nivelamento dos suportes deve também ser feita com rigor, por instrumentos de topografia, corrigindo-se antecipadamente as não conformidades. Principalmente em obras grandes, deve-se programar com muito cuidado a seqüência de montagem, para evitar que a montagem de uma determinada seção de tubulação torne inacessível a colocação de outras. De um modo geral, deve-se começar pela montagem das tubulações de maior diâmetro e que sejam ligadas diretamente a vasos e equipamentos. O uso de modelos reduzidos (em escala), ou maquetes eletrônicas (simulação tridimensional realizada em computador), facilita muito o estudo da seqüência de montagem, e da manobra de pessoas e de veículos, principalmente em montagens complicadas ou em locais congestionados. Em qualquer serviço de montagem é importante o planejamento prévio de toda área da obra, isto é, o estudo da melhor disposição para do canteiro da obra. É necessário a previsão de áreas adequadas para a oficina de pré-montagem, o escritório, o almoxarifado coberto (para peças pequenas ou valiosas), para a armazenagem de peças grandes e das peças pré-montadas etc. Para todas essas áreas deve ser estudado o necessário suprimento água, de ar comprimido e de

85

eletricidade, bem como previstas as facilidades para acesso e trânsito de pessoas, veículos e máquinas.

8.5.2. Montagem de tubulações Antes de ser iniciada a montagem deve ser feita a limpeza de todas as peças pré-montadas e de todos os componentes avulsos (varas de tubos, válvu1as, etc.), bem como a inspeção dimensional das peças pré-fabricadas para verificar e corrigir possíveis erros de montagem e danos durante a estocagem e transporte. Na montagem de tubulações é necessário que seja observado com o maior rigor possível o alinhamento entre as varas de tubo e as peças pré-montadas. Esse alinhamento deve ser mantido até que sejam completadas todas as soldas. Se todo sistema de suportes já estiver completamente pronto e perfeitamente alinhado e nivelado, o alinhamento dos tubos é relativamente fácil de ser conseguido, bastando colocar as varas de tubo e peças pré-montadas nos respectivos suportes. Mesmo assim haverá quase sempre necessidade de construção de escoramentos provisório para a sustentação de pequenas peças que não tenham suportes próprios, ou para auxiliar a sustentação de outras peças. Para a montagem de tubulações com isolamento térmico, devem ainda ser colocados, sobre os suportes definitivos, calços provisórios com a altura dos patins, para que as tubulações fiquem na elevação correta. Os escoramentos provisórios devem ser seguros e bastante robustos para não fletirem com o peso das tubulações, fazendo com que fiquem fora da elevação de projeto. Esses escoramentos costumam ser feitos de madeira ou de perfis e tubos de aço; nesse último caso podem ser ponteados com solda entre si ou nos tubos a sustentar, para melhorar a rigidez e segurança. Chama-se atenção que qualquer solda na parede dos tubos só pode ser feita por soldador qualificado e com todos os devidos cuidados, inclusive as soldas provisórias de montagem ou de suportes. Tratando-se de materiais que exijam tratamento térmico de pré-aquecimento ou de alívio de tensões, essas soldas provisórias são desaconselhadas, devendo ser evitadas sempre que possível. É muito importante que em nenhuma ocasião, durante a montagem, se tenham tubos ou outras peças em posição não suportada, fazendo peso ou introduzindo momentos sobre bocais de vasos, tanques, equipamentos, válvulas etc. Esses esforços, ainda que se exerçam por pouco tempo, podem causar danos consideráveis. Drenos, respiros, purgadores; linhas de aquecimento e outros acessórios pequenos que não tenham a sua localização definida exatamente no projeto devem ser colocados em locais de fácil acesso e que não interfiram com outras construções. Caso necessário devem ser acrescentados, nos pontos baixos e pontos altos, drenos e respiros não previstos no projeto. Em qualquer serviço de montagem de tubulações devem ser observadas todas as normas de segurança para evitar acidentes. No caso particular de obras em instalações onde existam (ou possam existir) líquidos ou gases inflamáveis, explosivos, ou capazes de formar misturas detonantes, ,

'

86

deve-se tomar o máximo cuidado com os riscos de incêndio e de explosão. Os serviços de solda, de maçarico, ou quaisquer outros serviços de chama aberta, só podem ser executados depois de expressamente autorizados pelo inspetor de segurança, que dará um certificado da inexistência de condições de explosividade no local, ou recomendará as precauções que forem necessárias. Convém observar que a simples percussão de um objeto de ferro ou de aço sobre um outro pode gerar uma centelha capaz de provocar uma explosão. Em todos os serviços de montagem de tubulações, é muito importante o papel da fiscalização da obra. O Engenheiro-Fiscal deve acompanhar cuidadosamente, desde o início, toda a montagem, não só para verificar a perfeita obediência aos desenhos e especificações, como também, e principalmente, para auxiliar o montador. É absolutamente necessário que quaisquer dúvidas, possíveis erros de projeto, e alternativas sugeridas (quanto ao projeto ou quanto aos materiais) sejam, levados ao conhecimento do Engenheiro-Fiscal, que resolverá essas questões, se necessário, com o auxílio do projetista. O montador, por muito competente que seja, não tem condições para decidir, pelo fato de desconhecer as razões que levaram o projetista a adotar essa ou aquela solução.

8.5.3. Casos especiais de montagem de tubulações Tubulações rosqueadas  – As tubulações rosqueadas são sempre inteiramente montadas no campo, não havendo pré-montagem. A montagem geralmente é feita com dimensões tiradas no local, porque nos desenhos dessas tubulações não costumam figurar as dimensões exatas, não só pela dificuldade de fixar as dimensões devido à própria abertura das roscas, como também pelo fato de as tubulações mais finas serem deixadas por último lugar e terem de passar nos espaços que sobrarem. As roscas nos extremos dos pedaços de tubo costumam ser abertas no campo com tarraxas manuais. Para o corte desses pedaços de tubo deve ser dado o acréscimo do comprimento de rosca que ficará, depois do aperto, dentro das luvas, uniões, válvulas, joelhos, tês, etc. Tubulações com revestimentos internos  – Para as tubulações que devam ter um revestimento interno (de materiais plásticos, elastômeros, ebonite etc.), as varas de tubo e as conexões podem ser adquiridas já revestidas, ou o revestimento pode ser aplicado na montagem, sendo o primeiro sistema preferível, sempre que possível. Com freqüência os tubos e conexões com revestimento já aplicado têm as extremidades flangeadas, geralmente com flanges soltos, não sendo assim necessário nenhum retoque do revestimento na montagem, devendo-se entretanto evitar o aperto excessivo dos parafusos dos flanges para não danificar o revestimento. Para permitir a montagem de tubulações revestidas, devem existir ligações flangeadas espaçadas de 10 a 15 m, dependendo da configuração geométrica da tubulação, desta forma são necessárias outras ligações flangeadas, além das já existentes nos pontos extremos de cada tubulação. Essas

87

ligações flangeadas adicionais devem ser acrescentadas a critério do montador, onde necessário, devendo-se para isso fornecer previamente os desenhos isométricos da tubulação. É importante lembrar que o revestimento interno deve obrigatoriamente estender-se, sem solução de continuidade, também às faces de todos os flanges. Essas recomendações não se aplicam aos tubos galvanizados, nem geralmente aos tubos com revestimento de concreto, que só costumam ser usados como revestimento anticorrosivo, em serviços de baixa responsabilidade. Tubulações de pequeno diâmetro  – tubulações de cobre, latões, alumínio, e materiais plásticos, de pequeno diâmetro (até 1"), são empregadas para a transmissão de sinais pneumáticos para instrumentos e também, em alguns casos, para a condução de água e óleos. Essas tubulações, como têm pequena resistência estrutural, são em geral instaladas formando um feixe (bundle ) como mostra a Fig. 8.2. Os feixes correm presos a perfis laminados ou a calhas especiais de chapa dobrada ou de materiais plásticos. Os tubos são fixados, de espaço em espaço por meio de ferragens parafusadas. Os perfis ou calhas devem ser colocados de forma que não haja empoçamento de água. As mudanças de direção são feitas sempre com tubos curvados, o encurvamento deve ser feito com raio grande e com o devido cuidado para não achatar os tubos.

Figura 8.2 – Feixe de t ubos de pequeno diâmetro

8.6. Teste de pressão em tubulações e válvulas Depois de montado o sistema de tubulações, deve ser feito obrigatoriamente um teste de pressão para a verificação de possíveis vazamentos, sendo essa uma exigência comum a todas as normas de projeto de tubulações. Na grande maioria dos casos o teste é feito por pressão de água (teste hidrostático); em alguns casos especiais, em que não se possa permitira presença de água ou umidade nos tubos, faz-se o teste com ar comprimido, ou mais raramente com outros fluidos. O teste com ar comprimido também pode ser necessário para algumas tubulações de grande diâmetro para gases, cujos suportes não permitam a carga adicional do peso da água do teste.

88

No teste hidrostático a pressão de teste deve ser sempre superior à pressão de operação da tubulação. Pela norma ASME B.31.3, a pressão de teste hidrostático para tubulações cujas temperaturas forem inferiores a 340°C é dada pela equação 8.1. Pt  =

1, 5 P S c S h

(8.1)

onde: P t  = pressão mínima no teste hidrostático. P  = pressão de projeto da tubulação. S c 

= tensão admissível do material a 340°C.

S h 

= tensão admissível do material na temperatura de projeto.

O teste com ar comprimido é bastante perigoso devido ao risco de explosão que pode ocorrer, em conseqüência da força elástica do ar, se houver um ponto fraco no sistema, risco este que é maior quanto maior for o volume de ar contido na tubulação. Por essa razão, este tipo de teste é formalmente desaconselhado, podendo ser permitido apenas nos raros casos em que o teste hidrostático normal for inteiramente inviável. A pressão de teste com ar deverá ser 10% acima da pressão de projeto, mas não deve exceder 0,2 MPa (≈2 kgf/cm2), em nenhum caso. Qualquer que seja o teste de pressão, o mesmo deve ser realizado: • Pelo menos 48 horas depois de realizada a última soldagem. • Depois de realizados todos os tratamentos térmicos. • Antes de qualquer serviço de pintura ou aplicação de qualquer revestimento.

Se forem constatados vazamentos, o teste será interrompido, para refazer as soldas ou reapertar as roscas. Após os reparos, o teste será repetido até não ocorrer mais qualquer vazamento. O sistema será então esvaziado, e as tubulações serão limpas por circulação de água e secagem com ar comprimido. Finalmente, serão instalados os acessórios ainda não montados, ou que foram removidos para o teste. Os suportes provisórios serão removidos, ou substituídos por definitivos. Se for prevista limpeza química por circulação após o teste, os circuitos serão preparados para isto, removendo-se alguns equipamentos e criando by-passes , para isolar aqueles que não devam receber o fluido de limpeza. A pintura das tubulações será iniciada logo após os testes. Além do teste de pressão em tubulações, devem também ser feitos testes de pressão em válvulas, sendo esse teste feito em duas etapas: o teste de eventuais vazamentos da carcaça da válvula para o exterior, e o teste de estanqueidade do sistema interno de vedação da válvula, efetuado com a válvula completamente fechada. O teste da carcaça é feito de forma semelhante ao teste de pressão das tubulações, aplicando-se uma pressão interna igual a 1,5 vezes a pressão máxima de trabalho da válvula, em temperatura ambiente, como definido pela norma dimensional ou pela classe de pressão da válvula. Nesse teste não se pode permitir, evidentemente, nenhum vazamento ou queda de pressão.

89

O teste de estanqueidade interna é feito aplicando-se ao mecanismo interno da válvula, com esta completamente fechada, uma pressão igual a 1,1 vezes a pressão máxima de trabalho da válvula. A válvula deverá estar com todas as extremidades fechadas com flanges cegos, ou devidamente tamponadas. Nesse teste permite-se, para as válvulas de diâmetro nominal acima de 2”, um pequeno gotejamento, dependendo do tipo de válvula e do diâmetro nominal até um limite fixado por uma norma ou por acordo com o fabricante. Para esse teste pode ser empregada água, querosene, ou outro líquido cuja viscosidade não seja maior do que a da água.

8.7. Isolamento térmico Algumas tubulações além de transportar os fluidos a que se destinam, devem também mantêlos a temperaturas convenientes, acima do ambiente (linhas quentes, ou aquecidas) ou abaixo deste (linhas frias). Esta fina1idade é cumprida através do revestimento térmico das tubulações, que normalmente é feito externamente, mas em certos casos pode ser interno. No caso das linhas quentes, como é o caso daquelas que transportam fluidos de alta viscosidade (petróleo bruto, piche, asfalto, etc.), o isolamento tem por finalidade não somente manter elevada a temperatura do fluido, possibilitando ou facilitando o seu escoamento, mas também servir como proteção contra queimaduras de pessoas ou animais que possam tocá-las. O meio de aquecimento mais comum, para manter a temperatura dos fluidos transportados nas linhas quentes, é o vapor d'água, que pode circular através de tubos externos de pequeno diâmetro, que envolvem a tubulação (steam-tracers), ou através de tubos internos nas tubulações de maior diâmetro, em geral acima de 20". Já nas linhas frias, como as de água gelada, as finalidades do isolamento são, além de manter baixa a temperatura do fluido, também de evitar a formação de gelo ou de orvalho. O isolamento térmico das tubulações, quentes ou frias, é obtido, normalmente, revestindo-as externamente com materiais apropriados para esta finalidade. Somente em casos especiais, de linhas quentes de grande diâmetro, usa-se revestir internamente as tubulações. Os materiais para revestimento externo podem ser encontrados sob a forma de calhas, segmentos pré-mo1dados, lençóis ou fios, sendo mais comuns os seguintes: • Hidrossilicato de cálcio – muito usado para tubulações quentes, temperaturas até 95°C. • Espuma de poliestireno - indicado para baixas temperaturas. • Lã de vidro, até 230°C, que exige cuidados por ser agressivo à saúde. • Amianto, sob a forma de lençóis ou de fios (Nota: há uma tendência atual para se descartar

completamente produtos à base de amianto, pelos seus efeitos nocivos à saúde e ecologia). Na montagem dos isolantes térmicos, no caso das tubulações quentes, o revestimento é aplicado diretamente sobre a superfície metálica do tubo, depois de limpa. Nas tubulações frias o tubo deve receber antes do revestimento uma pintura anticorrosiva.

90

Os revestimentos em forma de calha são ajustados à superfície externa do tubo, envolvendo cada calha o equivalente à metade ou à quarta parte da circunferência do tubo. As calhas são amarradas ao tubo com arame galvanizado ou fitas de aço inoxidável, com 25 cm de espaçamento. Elas devem ser protegidas contra chuva ou umidade por meio de um revestimento de papelão betuminoso, colocando-se, ainda sobre este, uma proteção de alumínio corrugado ou de aço galvanizado, devidamente presa por meio de cintas de aço inoxidável. A Figura 8.3 ilustra a uma composição típica de isolamento térmico.

Figura 8.3 – Isolamento térmico externo

No caso de tubos verticais, é conveniente colocar um anel de chapa na parte mais baixa do tubo, para sustenta! o peso do isolamento. Em superfícies irregulares, como válvulas, filtros, etc., o isolamento pode ser obtido com pedaços de calhas amarrados com arame, recobertas com argamassa isolante. Ou então, envolvendo a peça com uma argamassa armada com tela isolante.

8.8. Preparação para a operação A preparação para operação se inicia com o condicionamento da tubulação montada, compreendendo: • Limpeza interna com água, ar comprimido, vapor, óleo ou produtos químicos, como for necessário. • Preservação. • Simulação de funcionamento.

8.8.1. Limpeza de tubulações Depois de terminada a montagem deve-se fazer a limpeza interna completa das tubulações, para remover depósitos de ferrugem, pontas de eletrodos, salpicos de solda, poeiras, rebarbas e outros detritos, antes da entrada em operação do sistema. Essa limpeza é geralmente feita pelo bombeamento contínuo de água até que a água saia completamente limpa. Por precaução adicional, colocam-se filtros provisórios de tela na entrada das bombas, compressores, medidores e outros

91

equipamentos, para evitar a entrada de detritos, durante os primeiros períodos de operação do sistema. A água empregada na limpeza deve ser doce, limpa e não-poluída. Antes da limpeza, devem ser retiradas da tubulação as válvulas de retenção e de controle, placas de orifício; separadores de linha, e também as válvulas de segurança e de alívio; essas peças devem ser limpas em separado, e substituídas provisoriamente na tubulação, onde possível e necessário, por pedaços curtos de tubo com extremos flangeados, chamados carretéis. No caso de tubulações para gases, principalmente quando de grande diâmetro, deve ser verificado no projeto se os suportes podem resistir ao peso da tubulação cheia de água, ou se é necessário a construção de escoramentos provisórios. Nas tubulações ligadas a compressores, depois da limpeza usual com água, deve-se fazer uma segunda limpeza com ar comprimido, para remover os restos de água ou de umidade. Em casos especiais de tubulações em que, devido ao material ou ao serviço, a presença ou vestígios de água não possam ser permitidos, a limpeza deverá ser feita apenas com ar comprimido. Em lugar da limpeza convencional acima descrita, a limpeza das tubulações também pode ser feita simp1esmente por meio de um "pig" (êmbolo) especial que desliza por dentro da tubulação acionado pela pressão da água, e em cuja passagem vai carregando detritos e corpos estranhos existentes. Quando devido à natureza do serviço houver necessidade de uma limpeza mais perfeita, pode-se recorrer à limpeza mecânica e à limpeza química. A limpeza mecânica é feita por meio de escovas rotativas elétricas ou de ar comprimido. Pode também ser feita manualmente, em tubos de grande diâmetro, nos quais seja possível a entrada de pessoas. A limpeza química consiste na circulação de soluções especiais de detergentes, ácidos ou soda cáustica, conforme o material do tubo e o grau de limpeza desejado. A solução química deve ser depois completamente removida por meio de água, vapor ou ar comprimido. As tubulações destinadas a água potável devem sofrer uma desinfecção feita com uma solução contendo no mínimo 50 mg/litro de cloro, durante pelo menos 3 horas. A desinfecção deve ser repetida até que a análise bacteriológica não acuse mais qualquer contaminação.

8.9. Custo de serviços de tubulações A estimativa de serviços de tubulação é complexa não só devido à grande variedade de tipos de serviço, como também à influência de numerosas circunstâncias, algumas mais difíceis de se prever ou de se avaliar com relativa segurança. O tempo gasto na execução de um determinado tipo de serviço (por exemplo, solda de um flange de pescoço de aço-carbono, de 4", em tubo série 40), depende, entre outros, dos seguintes fatores: • Trabalho único ou feito em série. • Trabalho na oficina ou no campo.

92

Caso seja feito no campo: − Instalação nova ou já em operação. − Local de fácil ou de difícil acesso. − Maior ou menor grau de periculosidade e de insalubridade. • Competência dos profissionais e qualidade da supervisão. • Ferramentas e equipamentos adequados em qualidade e quantidade. • Facilidade de obtenção dos materiais e de transporte. • Serviço feito de dia ou à noite, em horário normal ou em horas extras. • Serviço feito em local abrigado ou sujeito a sol, chuva e vento. • Maior ou menor urgência do trabalho e maior ou menor grau de qualidade exigida.

O cálculo dos tempos necessários é feito geralmente em duas etapas: Primeiro faz-se a estimativa básica, que consiste em considerar os tempos gastos para serviços feitos em condições típicas normais. Essas condições correspondem, em geral, a valores médios dos fatores de influência acima citados. A estimativa básica costuma ser feita pela simples consulta a tabelas de índices de montagem, em função de cada tipo de serviço e respectiva quantidade. Obtida a estimativa básica, a segunda etapa será corrigi-la para atender às situações reais dos diversos fatores de influência. Para essa correção, os conhecimentos e a prática de quem faz são importantes e insubstituíveis. É impossível estabelecer e definir exatamente coeficientes de correção válidos para todas as combinações que possam ocorrer dos diversos fatores de influência, inclusive porque muitos desses fatores são interdependentes. A maior ou menor precisão da estimativa final dependerá essencialmente da prática de quem aplica os coeficientes de correção para os fatores de influência existentes, e da sensibilidade em avaliar a importância de cada um desses fatores. Deve-se fazer sempre a comparação entre as estimativas feitas e os tempos efetivamente gastos em cada serviço já executado, porque é o melhor meio de ajustar os dados nas tabelas às circunstâncias locais, e também porque permite a descoberta e avaliação de fatores de influência não considerados. As tabelas no item 8.11 apresentam índices de montagem para a estimativa inicial de serviços de tubulação.

8.10. Mão-de-obra de equipes de trabalho de tubulações 8.10.1. Equipes de pré-fabricação e montagem As equipes de trabalho são compostas de oficiais encanadores, montadores, soldadores de tubulação e maçariqueiros, capacitados para executar os diversos serviços de pré-fabricação e

93

montagem, auxiliados por ajudantes não especializados e comandados e orientados por um encarregado de tubulação, responsável pela equipe. A Tabela 8.1 apresenta uma sugestão para a composição de equipes de trabalho. No caso da pré-fabricação, o efetivo tende a crescer devido à facilidade de supervisão, em oficina. Tabela 8.1 – Equipe de montagem de t ubulações

Categoria

Montagem

Pré-fabricação

Encarregado de tubulação Encanador Montador Soldador de tubulação Soldador de chaparia Maçariqueiro Caldeireiro Ajudante Total

1 4 1 2

1 2 4 2 2 2 1 6 20

1 5 14

8.10.2. Equipes de isolamento térmico e de montagem refratária Os trabalhos de isolamento térmico, bem como os de montagem de refratários, costumam ser executados por firmas especializadas. Os serviços de montagem de refratários compreendem o corte e assentamento de tijolos, preparação e aplicação de argamassa, construção de soleiras e paredes de fornos, revestimento de tubulações, dutos e equipamentos, etc. Tabela 8.2 – Equipe de montagem de isolamento térmico

Categoria

Isolamento com hidrossilicato

Encarregado de isolamento Isolador Pedreiro Ajudante Total A Tabela 8.2 mostra como sugestão a isolamento térmico. A Tabela 8.3 mostra como sugestão a refratário.

Isolamento com papelão aluminizado e massa

1 1 6 6 1 6 6 13 14 composição típica de equipes de montagem de composição típica de equipes de montagem de

Tabela 8.3 – Equipe de montagem de refratário

Categoria

Preparação e corte de

94

Montagem refratária

tijolos Mestre refratário Pedreiro de refratário Operador de serra Ajudante Total

1 1 5 5 12

1 7 7 15

8.11. Índices de montagem Nas tabelas estão listados valores de tempos gastos em homens-hora, para alguns tipos de serviços mais comuns em montagem de tubulações industriais, que podem servir como primeira aproximação para a estimativa básica. Tabela 8.4 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação

Diâmetro Tubo corrido Soldas de topo por m nominal (pol) Série 40 Série 80 Série 40 Série 80 3/4 1 1 1/2 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24

Ligações flangeadas 150#

300#

Válvulas flangeadas 150#

300#

Ligações rosqueadas

0,21 0,24 0,4 0,24 0,27 0,5 0,30 0,28 1,1 1,3 1,5 1,7 0,5 0,7 0,8 0,39 0,45 1,3 1,5 1,7 2,0 0,6 0,8 1,2 0,61 0,75 2,0 2,2 2,0 2,3 0,8 1,0 0,81 0,99 2,5 2,8 2,2 2,6 1,0 1,3 1,17 1,56 3,3 4,0 2,5 3,0 1,5 2,0 1,56 2,04 4,0 5,0 2,7 3,2 2,0 2,5 1,98 2,54 5,0 6,0 3,0 3,5 2,5 3,3 2,28 2,70 6,5 7,8 3,2 3,7 3,0 4,0 2,40 3,00 7,2 8,5 3,3 4,0 3,6 4,9 2,70 3,30 7,8 9,0 3,5 4,2 4,3 6,0 3,00 3,55 9,0 10,2 3,7 4,4 5,0 7,2 3,25 3,75 10,0 12,0 4,0 4,6 5,8 8,4 3,60 4,10 12,0 14,5 4,2 4,8 7,0 9,6 A Tabela 8.4 baseia-se em valores médios encontrados em instalações típicas de refinarias ou indústrias de processamento químico, onde os equipamentos e tubulações estão ao tempo, e onde existem recursos locais adequados de mão-de-obra, ferramentas, transporte e materiais de almoxarifado. A tabela aplica-se apenas a serviços feitos durante o dia, em horário normal, sendo a pré-montagem feita em oficina e a montagem feita no campo, em local de razoável acesso. Os valores da tabela referem-se todos a peças de aço-carbono. Os tempos indicados incluem os serviços de procura e transporte dos materiais, pré-montagem, montagem completa e teste hidrostático, não

95

estão incluídos serviços de tratamentos térmicos, pinturas, isolamentos, revestimentos especiais, construção de suportes, etc. A Tabela 8.5 mostra a estimativa em homens-hora, requerida para execução das diferentes partes de tubulações mais frequentemente instaladas na indústria. Tabela 8.5 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação

OPERAÇÃO    )    l   o   p    (   o   r    t   e   m    â    i    D

   )   a    (   o    ã   ç   a    l   u    b   u    T

   )    b    (   s   o    i   r    ó   s   s   e   c    A

   )   c    (   s   e   g   n   a    l    F

   )   c    (   a   c   s   o   r    /   c   s   o    l   e   v   o    t   o    C

1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 6 8 10

49,0 52,4 59,0 88,5 111,4 147,5 157,3 167,2 196,7 275,4 403,2 554,0

0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5 2,5 3,0 5,0 7,0 8,0 10,0

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

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

   )   c    (   a   c   s   o   r    /   c    T    T

  s   a    l   u   v    l    á    V

   )    b    (   o   p   m   a   c   e    d   s   a    d    l   o    S

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

1,0 1,0 1,8 2,0 2,5 4,0 5,0 7,0 9,0 12,0 15,0 18,0

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

a - Tempo para execução de tubulação, por homem-hora, por 100m de tubo, incluindo transporte por caminhão ou estrada de ferro, para o local de trabalho, corte, roscas, flangeamento, soldagem. b - De 1/2 a 2", solda de encaixe, 2.1/2" e maiores, solda de topo. c - Inclui manuseio e uniões.

96

Linhas de processo – Para a montagem completa de linhas de processo, cuja característica é a grande quantidade de curvas e derivações, tomar os índices das Tabela 8.6 a 8.9, de acordo com o diâmetro e o material da tubulação. Incluem serviços de pipe-shop , solda, acessórios e eventuais tratamentos térmicos. Considerar o diâmetro médio da tubulação se conveniente. Tubulações corridas – Para tubulações corridas, que têm a maioria de seus trechos retos, com poucas derivações, utilizar a metade dos valores indicados nas Tabelas 8.6 a 8.9 para as linhas de processo. Tabela 8.6 – Índice para montagem de linhas de processo (Hh/t)

Diâmetro Tubulação aço Tubulação aço Tubulação aço (pol) carbono liga inoxidável 2 3 4 6 8 10 a 12

1000 600 500 350 250 200

2500 1500 1250 850 650 500

1750 1050 850 600 450 350

Tabela 8.7 – Índice para montagem de tubulações de pequeno diâmetro (Hh/t)    )    l   o   p    (   o   r    t   e   m    â    i    D

    o   x   o   o   ç   n    ã   a   i   ç   a   /   a   d   o    l   u   a   n   o    b   e    b   u   u   r    T  q   s   a   c   o   r

  e   o   d   ç   a   a   d   e   o   l    i   x    ã   o   s   a   ç   a   o   c    l   n   n   u   o   e    b   b   u   r    T  a   c

1/2 3/4 1 1 1/2 2

800 700 600 500 450

500 -

  a   r    d   o   a   d    i    d    l   v   o   e   s   d   o    ã   a   r   ç   b    i   a   f    l   u    b   C   u   V    T   P

800 450

   C   o   V    ã   P   ç   a   a   d    l   u   a    b   e   u   u    T  q   s   o   r

350 300 250

Tabela 8.8 – Índice para montagem de soldas de tubulações (Hh/junta soldada)

D (pol) 2 4 6 8 12 16 20 24

20 3,0 4,0 6,0 8,0 9,0

40 1,3 2,0 2,5 3,2 5,0 8,0 11,0 16,0

Schedule 60 3,5 6,0 10,0 17,0 25,0

97

80 1,5 2,5 3,0 4,0 8,0 15,0 24,0 39,0

160 2,0 4,0 6,0 10,0 20,0 35,0 50,0 70,0

Tabela 8.9 – Índice para pré-fabricação de peças de tubulação (Hh/t)

Peça Curva de gomos de 3 segmentos

Curva de gomos de 4 segmentos

D (pol) 10 a 20 20 a 30

Hh/t 350 250

>30 10 a 20 20 a 30 >30

150 450 350 250 250 350

Flange, raquete, figura oito Redução

Lançamento de tubos – A Tabela 8.10 apresenta o índice de montagem para lançamento de tubos, e considera apenas o lançamento de tubos de aço de uma linha aparente, em nível próximo ao chão (coluna A), ou subterrânea (coluna S). Não inclui soldas, suportes, válvulas, conexões, acessórios e abertura de valas. Para instalações em altura, considerar maiores os valores da coluna A, aumentados de acordo com o grau de dificuldade, podendo até dobrar. Tabela 8.10 – Índice para lançamento de tubos (Hh/m)

D (pol) 2 3 4 6 8 10 12 16 20 24

Schedule 40 A S 0,66 0,49 0,82 0,72 0,98 0,85 1,64 1,24 2,46 1,83 3,28 2,62 4,59 3,28 5,57 4,59 6,23 5,90 8,20 7,54

Schedule 80 A S 0,73 0,65 1,06 0,83 1,23 1,01 1,80 1,34 2,87 2,23 3,77 3,11 4,92 3,93 6,23 5,57 7,70 7,54 9,84 9,18

Schedule 160 A S 0,82 0,75 1,23 1,01 1,47 1,21 2,21 1,64 4,26 3,44 5,57 4,59 7,87 6,23 9,35 8,69 10,49 10,17 14,48 11,15

Fabricação e montagem de suportes – A Tabela 8.11 apresenta índices de montagem para fabricação e montagem de suportes em Hh/t. De uma forma geral, o peso dos suportes correspondem a cerca de 7% do peso das tubulações. A mão-de-obra para a fabricação e montagem dos suportes, por sua vez, corresponde a 25% do total da montagem da tubulação. Tabela 8.11 – Índice para fabricação e montagem de suportes (Hh/t)

Tipo de suporte Leve, < 6 kg Médio, 6 a 20 kg Pesado, > 20 kg Suporte tipo mola pipe-rack 

Fabricação 900 300 200 1200 100

98

Montagem 400 200 100 200 30

Montagem de válvulas – A Tabela 8.12 apresenta índices de montagem para de válvulas em Hh/unidade. Tabela 8.12 – Índice para a m ontagem de válvulas (Hh/unidade)

D (pol) 1 2 3 4 6 8 10 12 16 20 24

Schedule 40 Rosca Flange Solda 0,4 1,3 1,3 2,6 3,4 4 5,1 4,1 5 6,3 5,9 7 9,4 8 11,3 11 14,3 12 17,9 17 28,5 35 56,0 58 93,0

Schedule 80 Rosca Flange Solda 0,6 0,8 1,7 1,4 1,5 3,2 4,8 5,5 7,4 6,9 8,0 10,1 10,7 12,0 15,7 30,0 34,4 34,0 42,6 43,0 53,8 70,0 97,0 100,0 154,8 120,0 192,8

99

Schedule 160 Rosca Flange Solda 0,8 1 2,7 1,8 2 5,5 4,9 6 8,1 8,6 10 14,7 18,3 20 30,3 36 55,7 48 81,8 55 103,7 75 162,0

UNIDADE IX Montagem elétrica Os serviços de montagens elétricas estão presentes em todas as instalações que produzem ou utilizam energia, compreendendo: • Geração – nas usinas termoelétricas, hidroelétricas e nucleares. • Transmissão – das usinas para os centros consumidores, por meio de linhas de alta tensão. • Distribuição – depois de transformada em tensões mais baixas, para os centros consumidores. • Utilização – depois de transformada em energia mecânica, térmica ou luminosa.

As instalações elétricas industriais, na quais são desenvolvidos o maior volume de serviços de montagem elétrica, são constituídas de linhas elétricas e de equipamentos As linhas incluem: • Condutores (fios e cabos) • Elementos de fixação (abraçadeiras, ganchos, bandejas, etc.) • Suportes e elementos de proteção mecânica (eletrodutos, calhas, etc.)

Os equipamentos podem ser: • De utilização (motores, luminárias, resistores, etc.) • De comando e proteção (chaves, disjuntores, fusíveis, etc.) • De alimentação da instalação (geradores, transformadores e baterias)

Na Figura 9.1 estão representados, de forma esquemática, os elementos básicos de uma instalação elétrica industrial típica, compreendendo: • Ramal de entrada. • Subestação. • Dispositivos de comando e proteção. • Medidores. • Transformadores. • Painel de controle. • Quadros de distribuição de força e de luz. • Circuitos de distribuição de força e de luz.

100

Figura 9.1 – Instalação elétrica industrial típica

Entre os serviços usuais de montagem elétrica, podemos citar: • Instalação de redes de distribuição de energia. • Montagem de subestações de transformação de tensão. • Lançamento de linhas de transmissão. • Montagem de equipamentos elétricos. • Instalação de sistemas de iluminação. • Instalação de sistemas de controle, regulagem e monitoramento de operações.

Esta complexa gama de serviços deve ser executada por eletricistas experientes, com boa formação teórica e prática, a partir de desenhos e especificações de projeto, LMs, diagramas unifilares, instruções dos fabricantes e normas técnicas. Os desenhos de elétrica, mecânica e civil fornecem todas as informações indispensáveis aos trabalhos de montagem, como: • Caminhamento das linhas de distribuição e alimentação. • Tipo e seção dos condutores. • Posição de equipamentos, bases e suportes. • Localização de furos, recessos e ressaltos, nas paredes e fundações.

As normas técnica aplicáveis à montagem elétrica são as da ABNT, particularmente a NBR=5410, para instalações elétricas de BT (até 1000V em CA ou até 1500V em CC) e a NBR-5414, para AT (tensões acima das de BT), além de outras relativas a equipamentos, materiais e ensaios. Complementando-as poderão ser utilizadas normas próprias do cliente contratante da montagem e dos fabricantes de equipamentos e materiais. As normas Regulamentadoras NR10 e NR18, da legislação de segurança do trabalho, estabelecem importantes diretrizes para os serviços de montagem elétrica.

101

9.1. Equipamentos e materiais em montagem elétrica 9.1.1. Equipamentos Os equipamentos usuais encontrados em montagens elétricas consistem em: • Motores elétricos: são maquinas girantes sempre presentes nas instalações industriais. Podem ser

de CA ou CC. Os motores de maiores podem dispor de um CCM (Centro de Controle de Motores) equipamento composto de cubículos blindados (um armário de chapa de aço com gavetas) onde são montados os circuitos de proteção e comando, constituídos de barramentos, cabos, chaves seccionadoras, contactoras, disjuntores, relés, fusíveis, etc. os CCM devem estar de acordo com a norma ABNT NBR-6808. • Geradores: são máquinas que transformam energia mecânica em energia elétrica. • Transformadores: são maquinas estáticas que realizam a transformação da energia elétrica de alta

tensão (AT) para baixa tensão (BT) ou vice-versa. • Disjuntores: têm por finalidade interromper o circuito elétrico, quando necessário, evitando quedas e

elevações anormais de tensão e de corrente. Combinam as funções de controle e proteção. • Reatores: têm a finalidade de limitar as correntes de curto circuito, melhorando as condições de

operação dos equipamentos das subestações. • Painéis: de comando, iluminação, proteção, sinalização e auxiliares. • Baterias de acumuladores: suprem energia a pontos essenciais em caso de falha no fornecimento

da rede. • Capacitores: utilizados para correção do fator de potência. • Quadros de MT e BT: quadros de distribuição de energia.

9.1.2. Materiais Os equipamentos usuais encontrados em montagens elétricas consistem em: • Condutores: são fios e cabos com finalidade de conduzir a de energia elétrica. Podem ser fios e

cabos nus (sem nenhuma proteção), cabos com cobertura de proteção (sem isolação) e fios e cabos isolados. • Eletrodutos: são condutos de seção circular, destinados a conter e proteger os condutores elétricos,

de modo a possibilitar seu lançamento, ao longo dos circuitos. Podem rígidos ou flexíveis. • Dutos: são tubos destinados à condução de cabos, principalmente enterrados. • Calhas e bandejas: as calhas, ou eletrocalhas, são condutos fechados, de seção retangular,

providos de tampa, normalmente construídos de aço ou alumínio, de paredes maciças ou perfuradas, destinados à condução de cabos.

102

• Caixas; tem finalidades diversas. As mais comuns são as caixas de passagem, as de distribuição e

as destinadas a interruptores e tomadas. • Quadros terminais: os quadros terminais, de comando e de distribuição, são largamente

empregados nas instalações de luz e forca, sendo construídos de chapa metálica. Normalmente são equipados com disjuntores e fusíveis. • Acessórios e conexões: são utilizados para ligar condutores entre si, aos suportes e a elementos

estruturais. Os tipos mais comuns são: presilhas, abraçadeiras, buchas, luvas, grampos, etc. • Materiais de aterramento: utilizados para fazer a ligação dos equipamentos e circuitos à terra. • Dispositivos elétricos: são componentes destinados a comandar ou proteger circuitos elétricos,

podem ser acionados manual ou automaticamente. Como exemplos podemos citar: chaves magnéticas, botoeiras, relés, contatoras, interruptores, tomadas, fotocélulas, pressostatos, termostatos, inversores de freqüência, soft start , etc.

9.2. Recebimento e armazenagem de materiais elétricos Por ocasião do recebimento, deverá ser examinada toda a documentação que acompanha cada equipamento, inclusive as folhas de teste e placas de identificação, para verificar sua conformidade com as especificações de projeto. Depois de inspecionados, os materiais e equipamentos elétricos serão preservados e armazenados de acordo com as instruções dos fabricantes.

9.3. Montagens elétricas Antes do início da montagem deve ser feito um reconhecimento da área de montagem, comparando os desenhos com as instalações existentes, quando deve ser dedicada atenção especial ao caminhamento dos dutos e cabos, verificando a existência de interferências com estruturas, equipamentos, tubulações, etc., e também devem ser verificadas as condições de segurança do local de montagem. As montagens de equipamentos e instalações elétricas compreendem os serviços de préfabricação e pré-montagem e a montagem no campo.

9.3.1. Pré-fabricação e pré-montagem Os serviços de pré-fabricação e pré-montagem de peças e estruturas metálicas para as instalações elétricas, geralmente são executados por equipes de elétrica, com auxilio de equipes de mecânica ou caldeiraria, sob a orientação de supervisores eletricistas. A pré-fabricação e prémontagem possibilitam melhor o rendimento da montagem, com redução de prazos e custos.

103

As atividades executadas na pré-fabricação e pré-montagem, normalmente, incluem: • Pré-fabricação e pintura de peças metálicas: − Suportes

para eletrodutos, bandejas, calhas, equipamentos, dispositivos e instrumentos.

− Proteções e coberturas de equipamentos. − Caixas de passagem, quadros e painéis. − Postes metálicos. − Barramentos. • Preparação de cabos: − Corte no comprimento desejado. − Estripamento e preparo das extremidades para as ligações. − Ligação ou emenda de cabos, por compressão, solda branca ou solda elétrica. − Isolamento das partes nuas das juntas. − Identificação dos cabos. • Pré-fabricação, pré-montagem e pintura de eletrodutos: − Corte. − Curvamento. − Abertura de roscas. − Montagem de acessórios, como luvas, derivações e curvas. − Ligação entre eletrodutos, por solda ou rosca.

9.3.2. Montagem elétrica Na montagem de equipamentos e instalações elétricas, geralmente, encontramos as seguintes atividades: • Montagem de suportes e de leitos para cabos. • Montagem de eletrodutos. • Lançamento de cabos. • Ligação dos cabos. • Montagem de equipamentos elétricos. • Instalação de transformadores. • Instalação de motores. • Instalação de geradores. • Montagem de disjuntores. • Montagem de quadros e painéis. • Instalação de resistores de aterramento. • Instalação de reatores.

104

• Instalação de capacitores. • Montagem de baterias de acumuladores. • Montagem de sistemas de aterramento.

9.4. testes e entrada em operação Antes da instalação entrar em operação, devem ser realizados os seguintes testes e atividades preparatórias: • Inspeção geral e limpeza de toda a instalação. • Inspeção das conexões mecânicas e elétricas. • Medição da resistência de isolamento dos circuitos e equipamentos. • Remoção de tampões e proteções e fechamento das tampas e janelas de inspeção. • Verificação da continuidade e faseamento dos circuitos. • Verificação do nível e rigidez dielétrica do óleo isolante dos transformadores. • Simulação de circuitos auxiliares. • Verificação das tensões e correntes nos painéis, após a energização.

Todas as instalações elétricas de BT, de acordo com a NBR-5410, devem ser submetidas a uma verificação final, antes da entrega ao usuário, a ser executada por profissionais qualificados, incluindo trabalhos de campo e de escritório, realizados durante e após a montagem. Os trabalhos de campo incluem inspeção visual e ensaios. A finalidade principal da inspeção visual será a comprovação de que a montagem da instalação foi executada em conformidade com as normas e o projeto. Todos os desenhos conforme construído (as (as built ) serão verificados e analisados, procurando-se detectar possíveis alterações que possam vir a comprometer a segurança e bom funcionamento do sistema. Deve também ser verificado se as condições de acesso aos equipamentos e demais componentes são satisfatórias e seguras. Após a inspeção visual serão realizados os testes e verificações, os quais incluem: − Continuidade dos condutores de proteção e das ligações equipotenciais. − Resistência de isolamento da instalação. − Verificação das medidas de proteção contra contatos indiretos por seccionamento

automático da alimentação. − De tensão aplicada, para os componentes construídos ou montados. − Funcionamento de todos os equipamentos e dispositivos instalados, como quadros,

acionamentos, controles, intertravamentos, comandos, etc. − Verificação da separação elétrica dos circuitos. − Resistência elétrica de pisos e paredes e de todos os locais não-condutivos.

105

9.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de elétrica As equipes de elétrica são compostas de oficiais eletricistas montadores e eletricistas de controle, soldadores e maçariqueiros, além de ajudantes não especializados, comandados por um encarregado eletricista. A tabela 9.1 apresenta uma sugestão para composição das equipes para alguns serviços típicos de montagem elétrica. Tabela 9.1 – Equipe de montagem elétrica

Categoria

Montagem de dutos, eletrodutos e bandejas

Montagem de painéis

Lançamento de cabos

Ligações e testes

Encarregado eletricista Eletricista montador Eletricista de controle Soldador Maçariqueiro Ajudante Total

1

1

1

1

5

2

3

-

-

3

-

4

½ ½ 5 12

1 1 3 11

12 16

4 9

9.6. Índices de montagem Apresentamos a seguir, como sugestão alguns índices para montagem elétrica. Estes índices correspondem a valores médios e devem ser corrigidos de acordo com as condições do local da obra. Lançamento de eletrodutos (Hh/m): (Hh/m): para uma estimativa preliminar pode-se considerar índices médios em uma instalação industrial, de acordo com as Tabelas 9.2 e 9.3; estes índices já incluem acessórios, como curvas, caixas de passagem, etc. Tabela 9.2 – Índice de montagem para eletrodutos flexíveis (Hh/m)

Aparente Embutido

4 3,5

106

Tabela 9.3 – Índice de montagem para eletrodutos rígidos (Hh/m)

D (pol)

1/2 1 2 3 4 6

  e    t   n   e   r   a   p    A

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

  m   e   i   a   o   r   a    d    i    t   n   u   e   v    b   l    A   m    E

  m   e   o   o   t   e   r    d    i    t   c   u   n    b   o   m  c    E

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

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

  s   e    t   r   o   p   u   s   e   r    b   o    S

0,7 1,0 1,7 2,5 3,5 4,0

Lançamento de cabos (Hh/m): para uma estimativa preliminar pode-se considerar índices médios em uma instalação industrial, de acordo com as Tabelas 9.4 e 9.5 Tabela 9.4 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função do serviço (Hh/m)

Cabos de força e iluminação Cabos subterrâneos em envelopes Cabos de controle Cabos de 15 kV Cabos de linha aéreas

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

Tabela 9.5 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função da seção (Hh/m)

Seção (mm2)

Cabo de PVC em eletroduto

Cabo de PVC em bandeja

Cabo de PVC enterrado

1,5

0,13 0,14 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,23 0,25 0,27 0,28

0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,22 0,24 0,25

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

6 16 25 35 50 70 95 150 185 240

Ligação de cabos (Hh/ligação): no caso de cabos com 1 condutor, em baixa tensão, considerar a Tabela 9.6. Para cabos multipolares, multiplicar os índices pelo número de condutores.

107

Tabela 9.6 – Índice de montagem para ligação de cabos (Hh/ligação)

Seção (mm2) até 2,5 10 25 50 95 150 240 400 630

Hh / ligação 0,1 0,2 0,4 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Montagem de bandejas e leitos para cabos (Hh/m): montagem completa, inclui instalação de suportes e trechos curvos. Em função do peso do material, pode-se fazer uma estimativa inicial de 400 Hh/t. Em função do comprimento a lançar, considerar os valores da Tabela 9,7, em Hh/m, de acordo com o tipo de bandeja. Tabela 9.7 – Índice de montagem de bandejas e leito de cabos (Hh/m)

Tipo Tipo 3400 Tipo 3500 Tipo 3600 Tipo 3700 Tipo 3800 Eletrocalha

Hh/m 2a3 3a5 3a4 3a5 4a6 3a5

Lançamento de malha de terra: Malha de terra enterrada: 1,3 Hh/m (inclui abertura de vala, lançamento dos cabos, solda, ligações e conexões). Instalação de haste de terra: 40 Hh/haste (inclui escavação e manilha de proteção). Malha de terra aérea, sobre estrutura metálica ou de concreto: 1,5 Hh/m. Instalação e ligação de cabos de aterramento: 0,4 Hh/m. o

o

o

o

Montagem de equipamentos elétricos: Painéis (Hh/t): A Tabela 9.8 apresenta índices de montagem para painéis montados sobre trilhos ou perfis, e inclui nivelamento e fixação à base.

108

Tabela 9.8 – Índice para montagem de painéis (Hh/t)

Tipo de painel Painel de força e comando Painel de controle ou retificador painel desmontado - instalação e ligações internas CCM

Hh/t 45 133 250 55

Transformadores (Hh/un): A Tabela 9.9 apresenta índices de montagem de transformadores, e inclui instalação sobre trilhos ou perfis, nivelamento e fixação à base. Tabela 9.9 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função da seção (Hh/un)

kVA 1 2 10 50 100

Hh/ unidade 20 30 40 60 150

kVA 500 750 1000 5000 63000

Hh/ unidade 180 190 200 250 1000

Disjuntores (Hh/un): A Tabela 9.10 apresenta índices de montagem para instalação de disjuntores. Tabela 9.10 – Índice de montagem para instalação de disjuntores (Hh/ unidade)

Corrente (kVA) 50 100 150 200 300 350

Hh/unidade 35 60 100 150 250 320

Pára-raios: 70 Hh/peça montada completa, inclui hastes, cabo nu, prensa cabo, manilha de proteção da haste e conector. Banco de baterias: 450 Hh/conjunto, para bancos de até 60 elementos. Subestação (Hh/un): A Tabela 9.11 apresenta índices de montagem para instalação interna de subestação blindada, em Hh/ unidade, e inclui cubículo de AT e BT e transformador

109

Tabela 9.11 – Índice de montagem para subestação (Hh/ unidade)

Potência (kVA) 150 500 1000 1500 2000 3000

Hh/unidade 200 500 750 850 1000 1300

Montagem de equipamentos elétricos: Instalação de tomadas (Hh/un): A Tabela 9.12 apresenta índices de montagem instalação de tomadas. Tabela 9.12 – Índice de montagem para instalação de tomadas (Hh/unidade)

Tipo de tomada Monofásica de embutir 10A Monofásica externa 10A Trifásica de embutir 60A Trifásica de externa 60A Bipolar 10A Tripolar 25A

Hh/unidade 0,7 1,3 0,8 2,2 1,0 1,4

Muflas (Hh/un): A Tabela 9.13 apresenta índices de montagem de muflas. Tabela 9.13 – Índice de montagem para instalação de muflas (Hh/unidade)

Tipo de mufla Mufla terminal trifásica, para cabo 15 kV Mufla unipolar Mufla para cabo seco trifásico 1 kV Mufla para cabo seco trifásico 15 kV Mufla plástica para cabo BT de 1 kV

Hh/unidade 20 7 10 10 3

Barramentos (Hh/m): para uma estimativa preliminar pode-se considerar índices médios em uma instalação industrial, de acordo com as Tabelas 9.14 e 9.15 Tabela 9.14 – Índice de montagem para barramento blindado tripolar (Hh/m)

Tipo 225 A 400 A 800 A 1600 A 3000 A

Bus Duct  20 7 10 10 3

L 7,5 8,5 10 16 25

110

T 12 14 18 24 30

X 16 18 24 30 40

Tabela 9.15 – Índice de montagem de barramento para cabos (Hh/m)

Seção (mm2) 25 35 50 70 95 125 150 240

Hh / m 0,1 0,2 0,4 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5

Montagem de sistemas de iluminação: Iluminação interna de prédios: 36 Hh/ponto de luz, ou então: 4,5 Hh/m de eletroduto. Inclui cravação de chumbadores, montagem de suportes, eletrodutos, eletrocalhas, luminárias, tomadas e painéis mais lançamento e ligação de cabos Iluminação externa (arruamentos, jardins, etc.): A Tabela 9.16 apresenta índices para a montagem de iluminação externa. Tabela 9.16 – Índice para montagem de iluminação externa

Montagem completa, incluindo postes, refletores, luminárias e suportes Montagem de postes Refletores em postes Luminárias em postes

111

45 Hh/ponto de luz 20 Hh/ unidade 16 Hh/ unidade 6 Hh/ unidade

UNIDADE X Montagem de instrumentação As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e controle de processo, de modo intensivo e extensivo, são: químicas, petroquímicas, refinarias de petróleo, têxtil, borracha, fertilizantes, herbicidas, papel e celulose, alimentícia, farmacêutica, cimento, siderúrgica, mineração, vidro, nuclear, hidrelétrica, termelétrica, tratamento de água e de efluentes e etc. Os instrumentos de medição estão associados e aplicados a equipamentos tais como caldeiras, reatores, bombas, compressores, colunas de destilação (torres de destilação), fornos, queimadores, refrigeradores, aquecedores, secadores, condicionadores de ar, trocadores de calor, torres de resfriamento, etc. Em todos esses processos é indispensável se controlar e manter constantes as principais variáveis, tais como pressão, nível, vazão, temperatura, pH, umidade, etc. Os instrumentos de medição e controle permitem manter e controlar estas variáveis em condições mais adequadas e precisas do que se elas fossem controladas manualmente por um operador. No controle automático, uma vez realizada a medição do valor da variável, um controlador faz a comparação deste com o valor desejado (set point ) e transmite um sinal, proporcional à diferença medida para um elemento final de controle, que normalmente é uma válvula. A Instrumentação atual tornou-se inteligente, usando sistemas de medição que avaliam a variável e simultaneamente executam todo (ou quase todo) o processamento da informação através de técnicas digitais. No exemplo da Figura 10.1, a medição é feita pelo transmissor de temperatura (TT), a comparação do valor medido pelo transmissor (TT) com o ponto de ajuste dado pelo operador (set  point ) para obtenção do valor do erro (valor do erro = valor do ponto de ajuste – valor medido da variável controlada) e a computação (que irá considerar os ajustes e tipos de ações de controle utilizadas) são executadas pelo controlador de temperatura (TRC), enquanto a correção será efetivada pela válvula de controle (TV), com base no sinal recebido do TRC.

112

Figura 10.1 – Processo típico de troca de calor utilizando controle automático

As principais normas aplicáveis à montagem de instrumentação são: • PETROBRAS N 585 c – Construção, montagem e condicionamento de instrumentação. • API RP 550 – Manual on installation of instruments and control systems – Part I.

10.1. Elementos dos sitemas de controle 10.1.1. Conceitos básicos e terminologia A princípio, veremos alguns conceitos e terminologias utilizados em controle de processos. Dinâmica Comportamento de um processo dependente do tempo. O comportamento sem controladores no sistema é chamado de resposta em malha aberta. Variáveis Variáveis de entrada: pressões, temperaturas, vazões, entre outras, dos fluxos de entrada dos processos. Também serão utilizadas como variáveis manipuladas, isto é, aquelas que iremos variar para controlar o sistema. Variáveis de saída:  por exemplo, vazões, composições químicas, dos fluxos de saída ou dentro dos processos. Serão as variáveis controladas, isto é, aquelas que queremos controlar. Controle à Realimentação (feedback)  A maneira tradicional de se controlar um processo é medir a variável a ser controlada, comparar seu valor com o valor de referência, ou set point , do controlador, e alimentar a diferença, o erro, em um controlador que mudará a variável manipulada de modo a levar a variável medida (controlada) ao valor desejado.

113

Neste caso, a informação foi realimentada da saída, subtraída do valor de referência para, então, alterar a variável manipu1ada de entrada, como mostra a Figura 10.2.

Figura 10.2 – Controle à realimentação

Controle Antecipativo (feedforward)  Esta estratégia foi difundida posteriormente à realimentação negativa e se aplica a processes com grandes atrasos. A técnica, mostrada na Figura 10.3, consiste em detectar o distúrbio assim que este ocorre no processo e realizar a alteração apropriada na variável manipulada de moldo a manter a saída igual ao valor desejado. Desta forma, a ação corretiva tem inicio assim que o distúrbio na entrada do sistema for detectado, em vez de aguardar que o mesmo se propague por todo o processo antes de a correção ser feita, como ocorre na realimentação.

Figura 10.3 – Controle antecipativo

114

Estabilidade Um processo é instável se sua saída ficar cada vez maior. A Figura 10.4 mostra alguns exemplos. Num sistema real, sempre haverá um limite para as oscilações, por que: existirá alguma restrição física, como uma válvula que ficará totalmente aberta ou fechada. Um sistema linear estará exatamente no limite de estabilidade se oscilar, mesmo não havendo perturbação na entrada, e a amplitude da oscilação não cair.

Figura 10.4 – Estabilidade

A maioria dos processos é estável em malha aberta, quando não existem controladores no sistema. Uma exceção importante é o reator químico exotérmico, que pode ser instável em malha aberta. Todos os processos reais podem ser transformados em instáveis em malha fechada, com controlador à realimentação. Desta forma, a estabilidade constitui uma preocupação vital nos sistemas de controle baseados em rea1imentacao.

10.1.2. Classificação dos instrumentos As diversas funções necessárias ao correto funcionamento de uma malha de contro1e são desempenhadas por dispositivos chamados instrumentos para controle de processos. De acordo com a função desempenhada, os instrumentos mais comumente encontrados numa ma1ha de controle são: Elemento Primário ou Sensor Parte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da variável de processo. Indicador Dispositivo que apenas indica o valor de uma determinada variável de processo, sem interferir no processo.

115

Transmissor Dispositivo que sente uma variável de processo por meio de um elemento primário e que produz uma saída cujo valor é geralmente proporcional ao valor da variável de processo. O e1emento primário pode ser ou não parte integrante do transmissor. Controlador Dispositivo que tem por finalidade manter em um valor pré-determinado uma variável de processo. Registrador Dispositivo destinado ao armazenamento dos valores de uma determina variável de controle. Esta função anteriormente era realizada por meio do traçado de gráficos sobre um papel de forma continua. Atualmente o armazenamento de tais informações é feito de modo digital. Conversor Dispositivo que emite um sinal de saída padronizado modificado em relação à natureza do correspondente sinal de entrada. Válvula de Controle É um elemento final de controle que manipula diretamente a vazão de um ou mais fluidos do processo. Chave Dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou automaticamente. Neste caso, atuado diretamente pela variável de processo ou seu sinal representativo. Sua saída pode ser usada para atuar alarmes, lâmpadas-piloto, intertravamento ou sistema de segurança. As chaves não participam do controle continuo das variáveis de processo. Conforme sua função, os instrumentos podem estar localizados no campo ou num painel dentro de uma sala de controle. Os instrumentos recebem o nome correspondente à variável de processo sob controle. Assim, pode-se ter um transmissor de nível, um indicador e controlador de temperatura, uma chave de pressão (também chamada de pressostato), entre outras combinações de funções e variáveis de processo.

10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle Uma malha de controle como a da Figura 10.2 é composta por um sensor, para detectar a variável de processo que se quer controlar, um transmissor, para converter o sinal do sensor em um sinal pneumático ou elétrico equivalente, um controlador, que compara o sinal do processo com o set  point e produz um sinal apropriado de controle, e um elemento final de controle, que altera a variável manipulada. Normalmente o elemento final de controle é uma válvula operada através de um atuador

116

pneumático que abre e fecha a válvula de modo a alterar o fluxo da variável manipulada. A Figura 10.5 mostra uma malha de controle de nível. O sensor, o transmissor e a válvula de controle estão fisicamente localizados no campo, enquanto o controlador tradicionalmente fica localizado na sala de controle. A malha de controle é usualmente alimentada por uma fonte de até 45 Vcc. O transmissor retorna, então, uma corrente que varia de 4 a 20 mA em função da variável controlada do processo e esta corrente é aplicada à entrada do controlador. O controlador resolve o algoritmo de controle a ele incorporado levando em consideração o valor atual da variável controlada e do set point ajustado, fornecendo uma saída, também em 4 a 20 mA, que irá variar a abertura da válvula de controle. Na válvula de controle um instrumento chamado de Conversor de I/P transforma a corrente de 4 a 20 mA em sinal pneumático de 3 a 15 psig que fará com que o atuador pneumático movimente a haste da válvula, abrindo ou fechando a mesma, de modo a levar a variável controlada para o set point.

Figura 10.5 – Malha de controle de nível

Atualmente, não se fabricam mais transmissores ou controladores pneumáticos e, assim, não estão sendo instaladas malhas para controle de processos pneumáticos. Os únicos elementos pneumáticos em fabricação se resumem a atuadores de válvulas e conversores eletropneumáticos (I/P). Apesar do exemplo se referir a uma malha de controle de nível, os mesmos tipos de instrumentos estarão presentes no controle de outras variáveis como vazão, pressão ou temperatura.

117

A função de controle está retornando para o campo com a introdução dos transmissores inteligentes, que contêm um controlador microprocessado incorporado. A Figura 10.6 mostra uma malha de controle com o transmissor assumindo a função de controle.

Figura 10.6 – Malha de controle de nível com transmissor inteligente

O transmissor recebe a informação do sensor, também chamado de elemento primário de medição, transforma esta informação em valor digital, resolve o algoritmo de controle através de seu controlador microprocessado e, por fim, envia um sinal de saída analógico de 4 a 20 mA para a válvula atuar na variável manipulada. A troca de informações com o operador, neste caso, dá-se através de sinal digital superposto aos 4 a 20 mA, sendo possível mudanças de set point e de parâmetros em geral. O protocolo mais usado neste tipo de comunicação chama-se HART. Tanto a operação como a alimentação de até 45 Vcc são realizadas a partir da sala de controle. A substituição do padrão 4 a 20 mA de comunicação entre os instrumentos por um padrão digital já se tornou realidade. A indústria vem buscando consolidar um padrão para a comunicação digital de campo entre instrumentos para controle de processos. Esta tecnologia é chamada de barramento de campo ou, como é mais conhecida, Fieldbus .

10.1.4. Instrumentos mais comuns A Tabela 10.1 apresenta os instrumentos para controle de processo mais comuns encontrados na indústria.

118

Tabela 10.1 – Instrumentos para Controle de Processo

Pressão Sensores

Indicadores Locais

Temperatura

Vazão

Nível

Bourdon

Bi metal

Orifício

Flutuador

Fole

Termorresistência

Volumétrico

Pressão

Diafragma

Termopar

Turbina

Radar

Capacitivo

Radiação

Magnético

Ultra-som

Strain gage

Ultra-som

Piezoelétrico

Coriolis

Manômetro

Termômetro

Visores (gauges)

Rotâmetro

Transmissores

Pulsos

Visor

Pneumáticos 3-15 psig (0,2-1,0 kg/cm2) Analógicos 4-20 mA 1-5 volts Controladores digitais, Protocolos HART e Fieldbus Controladores Pneumáticos locais e de painel Eletrônicos analógicos Eletrônicos digitais multimalhas Registradores

Pneumáticos locais e de painel Eletrônicos analógicos Eletrônicos digitais multimalhas

Totalizadores Sistemas

Computadores SDCD — Sistema Digital de Controle Distribuído SCADA — Sistema de Controle Superv. e de Aquisição de Dados CLP — Controlador Lógico Programável

10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos As normas de instrumentação estabelecem símbolos gráficos e codificação para identificação alfanumérica de instrumentos ou funções programadas que deverão ser utilizados nos diagramas e nas malhas de controle de projetos de instrumentação. A norma internacional que regula esse assunto é a ISA 5.1 (Instrumentation Symbols and  Identification ).

119

Cada instrumento ou função programada deve ser identificado por um conjunto de letras que o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha ao qual o instrumento ou função programada pertence. A identificação é feita da seguinte maneira: 1o. Grupo de letras: Identifica a variável medida ou iniciadora la Letra —Variável medida Letras mais usadas: P — pressão, T — temperatura, F — vazão, L — nível 2a Letra — Modificadora Letras mais usadas: D — diferencial, Q — totalização, S — segurança 2o Grupo de letras: Identifica a função 1a Letra — Função passiva ou de informação Letras mais usadas: A — alarme, E — elemento primário, G – visão direta ("gage" ou "gauge"), I – indicador, R — registrador 2a Letra — Função ativa de saída Letras mais usadas: C – controlador, S – chave, T – transmissor, V – válvula ou damper, Y – relê 3a Letra — Modificadora Letras mais usadas: H — alto, L — baixo Exemplos: PIC TIC LIC PT TT LT FQI LSH LSLL PSV PSHH PSLL LSHH LV PV PI LG

– controlador e indicador de pressão – controlador e indicador de temperatura – controlador e indicador de nível – transmissor de pressão – transmissor de temperatura – transmissor de nível – totalizador e indicador de vazão – chave de nível alto – chave de nível muito baixo – elemento final (válvula) de segurança de pressão – chave de pressão muito alta – chave de pressão muito baixa – chave de nível muito baixo – elemento final (válvula) de nível – elemento final (válvula) de pressão – indicador de pressão – visor de nível

Exemplo: Fluxograma simplificado de tubulação e instrumentação (P&ID ) de um vaso separador de produção.

120

Figura 10.7 – Fluxograma de instrumentação simplificado

Na Figura 10.7, ESD (Emergency Shutdown System) e SDV (ShutdownValve) não fazem parte do sistema de controle de processo, mas do sistema de desligamento de emergência (ou sistema de intertravamento de segurança). Não fazem parte da norma ISA 5.1.

10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação Na montagem de instrumentação, além dos materiais usuais de elétrica e tubulação, como cabos, eletrodutos, calhas, bandejas, prensa-cabos, caixas de junção, tubos de pequeno diâmetro, válvulas, flanges, conexões, etc., são utilizados materiais específicos, como equipamentos, dispositivos e instrumentos de medição.

10.2.1. Equipamentos e dispositivos −

Painéis.

−

Bancos de baterias

−

Válvulas: de controle, de segurança, de alivio e solenóide.

−

Pressostatos

−

Termostatos

−

Analisadores

−

Detectores

−

Transmissores: pneumáticos e eletrônicos.

−

Conversores: A/D (analógico/digital) e I/P (corrente/pressão).

121

−

Relés

−

Controladores: pneumáticos e eletrônicos.

−

Indicadores/registradores: pneumáticos e eletrônicos.

10.2.2. Instrumentos de medição −

De temperatura: termômetros (de vidro, de bulbo e bimetálicos), pirômetros, termopares, termômetros de resistência (PT100) e termistores.

−

De pressão: manômetros, dos tipos de diafragma, tubo espiral, tubo helicoidal e tubo de Bourdon, células de pressão tipo strain gage ..

−

De vazão: tubos de Pitot e de venturi, placa de orifício, turbina de medição, rotâmetro, eletromagnéticos, efeito Coriolis, ultra-sônicos, de vórtices.

−

De nível: bóia, pressão diferencial, borbulhamento, capacitivo.

10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação Os instrumentos e painéis, depois da inspeção de recebimento, serão armazenados em locais apropriados, de acordo com a sua natureza. De preferência, permanecerão em suas caixas d embalagens. Diversos instrumentos e equipamentos de controle exigem armazenagem em locais com temperatura e umidade controladas. Os instrumentos deverão ser recebidos acompanhados de certificado de inspeção e teste do fabricante, bem como do manual de instalação, operação e manutenção. Os resultados da inspeção de recebimento deverão ser devidamente registrados. Durante a armazenagem, eles deverão ser preservados, de acordo com as instruções e a periodicidade estabelecidas no manual do fabricante.

10.4. Montagem de instrumentação A montagem dos sistemas de instrumentação compreende, basicamente, atividades de préfabricação e de montagem mecânica, de tubulação, elétrica e de instrumentos.

10.4.1. Montagem mecânica Consiste na instalação de painéis e outros equipamentos sobre suas bases e suportes. Os suportes de equipamentos, instrumentos, tubulações e linhas elétricas, podem ser fabricados no campo ou adquiridos comercialmente.

122

10.4.2. Montagem de tubulações Consiste na fabricação e montagem das tubulações dos sistemas hidráulicos e pneumáticos de impulso, alimentação e sinal. Normalmente, as tubulações de instrumentação incluem os seguintes serviços: • Corte e dobramento de tubos, em geral de cobre ou latão, de pequeno diâmetro. • Fabricação de manifolds, para a ligação dos instrumentos às tubulações e equipamentos. • Instalação de potes nas tomadas de impulso. • Montagem de tubos e acessórios. • Teste hidrostático ou pneumático das linhas.

10.4.3. Montagem elétrica Consiste na montagem de equipamentos elétricos e linhas de alimentação e de sinal elétrico e eletrônico. Normalmente, a montagem elétrica de instrumentação inclui os seguintes serviços: • Montagem e teste dos painéis, computadores e outros equipamentos do sistema de alimentação

elétrica da sala de controle. Essa montagem só poderá ser iniciada após a conclusão dos trabalhos de construção civil da sala, inclusive seu piso. Além disso o sistema de ar condicionado deverá estar em funcionamento, para proteção dos equipamentos que necessitem de ambiente com temperatura e umidade controladas. • Montagem e teste de painéis locais, que só deverá ser iniciada após a conclusão da montagem

mecânica na área em que serão instalados. • Montagem de eletrodutos, dutos, bandejas e caixas de junção. As extremidades dos eletrodutos só

deverão ser seladas ou tamponadas após a execução do teste de malha. • Lançamento, ligação e identificação de cabos. • Teste de isolamento e continuidade dos cabos. • Instalação de equipamentos e dispositivos elétricos, como baterias de acumuladores, retificadores,

chaves, etc. • Teste dos circuitos e de linhas elétricas. • Aterramento.

10.4.4. Montagem de instrumentos A instalação dos instrumentos só poderá ser iniciada após a montagem de todas as estruturas, tubulações e equipamentos, devendo ser precedida da verificação de possíveis

123

interferências, da sua compatibilidade com os espaços que lhe são destinados e, além disso, se os pontos de tomada ou localização dos sensores estão de acordo com o projeto. Normalmente, a montagem de instrumentação inclui os seguintes serviços: • Instalação de suportes • Montagem de instrumentos sobre seus suportes e painéis. • Calibração, aferição e teste de instrumentos.

10.5. Comissionamento de instrumentação 10.5.1. Definição e generalidades O termo Comissionamento é relativamente moderno sendo hoje muito empregado no meio industrial. Comissionar uma indústria significa gerir, coordenar e controlar praticamente todas as atividades necessárias à sua implantação. Todavia, percebe-se que o termo comissionar é mais empregado no final do empreendimento, talvez na última quarta parte das atividades, haja vista envolver o fechamento de obra, envolvendo testes de aceitação de equipamentos, verificações de sistemas Elétricos, Mecânicos e obviamente de Instrumentação. Cumpre dizer ainda que o Comissionamento é responsável pelo fornecimento final de toda parte documental, manuais de testes, partida, operação e de manutenção dos sistemas envolvidos, muitos dos quais podem envolver a participação de técnicos de outras nacionalidades. Como exemplo, vamos imaginar que dentro do escopo de construção de uma usina termoelétrica esteja previsto a instalação de seis turbogeradores. Durante o processo de recebimento de propostas e seleção dos eventuais fornecedores o projeto previu, dentre outros aspectos, que o fabricante contemplado com o pacote deveria cotar, além dos equipamentos em si, o comissionamento integral dos mesmos. Em outras palavras, o fornecedor teria compromisso formal com uma série de atividades, devendo entregar os turbogeradores plenamente testados e aprovados pelo cliente (ou empresa contratada por este), que basicamente poderia englobar testes de instrumentos de campo e de painéis (com emissão de certificado), testes elétricos em vazio e com carga, manuais (em idioma original ou traduzidos), testes de comunicação plena com o sistema de controle do cliente (também chamados de testes de integração, quando aplicável), entre outros. Portanto, fica claro que o cliente final deverá receber os equipamentos plenamente testados, garantidos e aprovados segundo procedimentos específicos.

10.5.2. Comissionamento X Condicionamento Comissionamento e Condicionamento são assuntos distintos. É praxe em muitos empreendimentos adotar-se um sistema para acompanhamento e evolução das várias etapas pelas quais passa uma obra de construção ou montagem industrial. Basicamente, um Plano de

124

Condicionamento tem por objetivo estabelecer uma sistemática para criar um banco de dados para cadastrar Sistemas, Sub Sistemas, Equipamentos, Instrumentos, e etc., sendo empregado em muitos casos o programa MS Access, visto ser apropriado ao uso como banco de dados. A documentação gerada na maior parte dos casos é extensa e requer um acompanhamento criterioso, porém, sabe-se que ainda é uma das boas técnicas utilizadas para controlar o andamento de um empreendimento. Quando o Plano de Condicionamento é pré-definido junto ao cliente final, pode-se ainda estabelecer critérios de medição de serviços através de seu acompanhamento.

10.5.3. Documentos mais usuais em um plano de condicionamento. São os documentos necessários para a Verificação Mecânica de Malhas, Testes e Calibração de Instrumentos. Uma das principais atividades, no caso específico das equipes de instrumentação, são os testes para verificações mecânicas de malhas e calibração de instrumentos. Verificar uma malha mecanicamente envolve algumas tarefas que podem, eventualmente, detectar erros de ligações, problemas durante o lançamento de cabos, ligações em caixas de junções, eletrodutos, prensa-cabos e etc. Para um conhecimento prévio da localização e arranjo dos diversos componentes de malhas de instrumentação pode-se utilizar documentos tais como: • Planta de Locação de Instrumentos. • Rota de Cabos, • Diagrama de Instrumentação e Tubulações (P&ID) ou Pipe and Instrumentation Diagram. • Típicos de Montagens (Desenhos de Detalhamento de Montagem) e naturalmente. • Diagrama de Malha, entre outros.

Porém, via de regra, a maior parte destes servem apenas para apoio, sendo documento principal o Diagrama de Malha, posto que este documento contém informações sobre todo o encaminhamento elétrico do equipamento desde a origem do equipamento até o ponto final de chegada da fiação. A consulta ao documento de locação de instrumentos, sem o qual um instrumentista sem conhecimento prévio da área em que irá atuar encontrará inicialmente alguma dificuldade para localização exata do equipamento, é certamente o segundo a ser posto mais acessível. Uma vez localizado o equipamento ou instrumento, o primeiro passo será identificar a conformidade do cabeamento com o Diagrama de Malha. As demais atividades consistem em: • Identificação e testes em fios e cabos, • Teste de continuidade e isolação em malhas de instrumentação • Teste integral de malhas no campo, ou Loop test .

125

10.5.4. As documentações de projeto 10.5.4.1. Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) Deve-se considerar que o cliente queira conhecer de que modo os equipamentos e instrumentos serão testados durante a etapa de Comissionamento. Se considerarmos a existência de um Manual da Qualidade, é natural que existam Procedimentos escritos para orientar de que forma as atividades serão executadas e principalmente documentadas. O Supervisor ou Coordenador responsável pela Instrumentação deverá exibir estes documentos ao Cliente para que este os aprove segundo análises preliminares sob seu próprio critério, podendo ainda comentá-los ou sugerir adequações aos casos específicos, quando aplicável. Não será nosso objetivo enumerar ou descrever Procedimentos de Calibração de Instrumentos, visto que, dependendo do tipo de atividade, os mais comuns podem simplesmente não ter aplicabilidade. Os demais documentos que farão parte do pacote de consultas serão fornecidos pelo Cliente, mantidos em local apropriado (em arranjos conhecidos por pentes de documentos de projeto), e principalmente, ter as revisões controladas por este. Em muitos casos podem acontecer alterações no projeto original e a equipe executante precisará ser informada com antecedência, podendo por conta disso acontecer retrabalhos em certos casos.

10.5.4.2. Folhas de Dados de Instrumentos A Folha de Dados traz informações importantes para a Equipe de Comissionamento de Instrumentação, tais como: tag, tipo de instrumento, faixa de trabalho (range de calibração), medidas para as conexões ao processo e elétrica, local de instalação, sistema a que pertence, entre outras.

10.5.4.3. Listas de Instrumentos A Lista de Instrumentos é um documento que reúne praticamente todas as informações dos dispositivos que serão instalados em um empreendimento, sendo de grande importância ao pessoal de Comissionamento. As LI’s, como são mais comumente chamadas, contém informações tais como: • Identificação. • Localização • no da Requisição de Compra (RM) • no do Sistema ao qual o instrumento pertence. • no número do Diagrama de Malha.

126

• no do desenho típico de montagem (Hook Up). • no do Desenho Isométrico. • no da Folha de Dados. • no do Fluxograma (P&ID) onde o instrumento está localizado, entre muitas outras.

10.5.4.4. Plantas de Locação de Instrumentos Este desenho auxilia quanto à localização dos instrumentos/dispositivos no campo, identificando o tipo de sistema a que pertencem, onde e em que tipo de equipamento, tubulação, tanque, vaso e etc. estão montados, as elevações (cota ou altura em relação a um determinado ponto referencial na planta), podendo em alguns casos ser mais abrangente quando detalhes como pontos de alimentação, encaminhamento de cabos, caixas de interligações, entre outros, são mostrados.

10.5.4.5. Fluxogramas de Processo (PFD = Process Flow Diagram)  Os Fluxogramas de Processo mostram os principais equipamentos de uma planta, tais como vasos, tanques, linhas e principalmente a seqüência (fluxo) de operações dos sistemas, de onde vêm os produtos, para onde vão e ainda que tipos de produtos existem. Indicações de pressões, temperaturas e vazões também são comuns neste tipo de documento.

10.5.4.6. Fluxogramas de Engenharia (P&/D = Pipe and Instrumentation Diagram) Este documento é particularmente mais útil ao profissional de instrumentação, sendo desenvolvido em projeto pela Engenharia de Processos e comentados pela Engenharia de Instrumentação. Mostra os equipamentos e instrumentos de forma esquemática, seus tag's, suas simbologias, posição aproximada de instalação nos equipamentos, numerações das linhas, classe de pressão de flanges, quebras de especificações de pressões ao longo das linhas e principalmente as principais funções das malhas de controle e intertravamentos, entre outros. Em termos práticos, este documento é o que faz par constante com os Diagramas de Malha no uso diário e principalmente nos serviços de Comissionamentos.

10.5.4.7. Diagramas de Malha É o documento que informa todo circuito de uma malha, seja de indicação, de indicação e controle, de indicação, controle e registro e etc., não importando se o circuito é elétrico, pneumático,

127

hidráulico ou misto. Através do seu uso, podemos identificar o encaminhamento de uma malha qualquer e a partir daí atuarmos para a execução de testes, simulações, correções de problemas e etc.. O Diagrama de Malha informa exatamente onde cada componente de uma malha pode ser encontrado, permitindo o conhecimento total do circuito, desde a alimentação do dispositivo ou instrumento até a chegada a uma sala de controle ou sala de interface, passando pelos componentes de campo, tais como as caixas de junção, bastidores, painéis de rearranjos entre outros.

10.6. Mão-de-obra de equipes de instrumentação As equipes de trabalho de instrumentação são compostas de oficiais instrumentistas e tubistas, completadas por soldadores, maçariqueiros e ajudantes não especializados, sendo os trabalhos comandados e orientados por um encarregado de instrumentação. Uma sugestão para composição das equipes de instrumentação é apresentada na Tabela 10.2. Tabela 10.2 – Equipe de trabalho de instrumentação

Categoria Encarregado de instrumentação Instrumentista Tubista Eletricista montador Soldador Maçariqueiro Ajudante Total:

Qt. 1 3 1 1 1 1 5 13

10.7. Índices de montagem A Tabela 10.3 apresenta índices para a montagem de instrumentação. Tabela 10.3 – Índice para montagem de instrumentação

Montagem de instrumentos pneumáticos Montagem de instrumentos elétricos / eletrônicos Painel de instrumentos Tubo de cobre, diâmetro médio 1/4" Tubo de inox Tubo aço galvanizado, diâmetro médio 1"

128

20 Hh/ unidade 8 Hh/ unidade até 100 Hh/ unidade 0,5 Hh/ m 1,2 Hh/ m 3,5 Hh/ m

UNIDADE XI Qualidade na montagem 11.1. Objetivos e importância da qualidade O controle da qualidade dos produtos e serviços tem por objetivos básicos produzir economicamente e atender da melhor forma possível às necessidades e expectativas do consumidor ou cliente. Para tal, é imprescindível que sejam observadas as normas e especificações aplicáveis ao projeto, tanto de natureza técnica, como administrativa e social. A prática da qualidade irá possibilitar à empresa montadora cumprir os prazos contratados e obter maior produtividade, perfeição e segurança na execução dos serviços, com menores custos, melhores preços, aumento de competitividade e maior lucratividade. Para que um produto apresente os padrões de qualidade exigidos, é necessário que todos os componentes do processo de produção, como equipamentos, materiais, mão-de-obra, métodos de execução, condições ambientais, sistema de inspeção, etc., disponham de qualidade satisfatória. Materiais e equipamentos de boa procedência, se convenientemente escolhidos e inspecionados, costumam atender aos requisitos de qualidade. A mão-de-obra desempenha papel fundamental para obtenção da qualidade em construção e montagem. De seu desempenho irão depender, consideravelmente, o perfeito funcionamento dos equipamentos montados, bem como a estabilidade, segurança e acabamento de todas as instalações, tanto do ponto de vista estético como funcional, além de reduzir ao mínimo as necessidades de manutenção corretiva após a entrada em operação. Para tal, é necessário que ela seja experiente, instruída e treinada. Empresas contratantes de maior porte costumam exigir testes de qualificação para a mão-deobra direta, especialmente para serviços de soldagem, pintura e instrumentação, além de ditarem padrões de aceitação para os serviços.

11.2. Normas técnicas de qualidade No que se refere às normas reguladoras de garantia da qualidade, podemos dizer que as principais são as da ABNT, baseadas nas normas ISO: • NB-9000/ISO 9000 (NBR-19000) - Normas de gestão e garantia da qualidade. • NB-9001/ISO 9001 (NBR-19001) - Sistemas da qualidade. Modelo para garantia da qualidade em

projetos de desenvolvimento, produção, instalação e assistência técnica.

129

• NB-9004/ISO 9004 (NBR-19004) - Gestão da qualidade. E1ementos do sistema de qualidade e

diretrizes.

11.3. Sistemas de garantia da qualidade Os estudos relativos à garantia da qualidade tiveram grande desenvolvimento a partir dos anos 30 e especialmente durante a 2a guerra mundial. Atualmente é bastante utilizado, entre outros, o sistema gerencial de Controle de Qualidade Total (TQC), que preconiza a participação de todos os setores da empresa e de todos os empregados no estudo e condução do controle da qualidade. Em outras palavras, a empresa se concentra sobre as necessidades do cliente e se estrutura para atender a essas necessidades. Para trabalhar com qualidade, é necessário, antes de tudo, que a empresa faça a implantação de um setor específico de controle da qualidade em sua organização, procurando desde o inicio definir precisamente os limites de responsabilidade e de autoridade dos elementos incumbidos desta implantação. Esse novo órgão ficará situado, no organograma da empresa, diretamente ligado à direção desta, sendo responsável pela definição e atualização do sistema de qualidade. Ele deverá transmitir diretamente ao gerente do contrato, chefe de obra e supervisores das montagens, as prescrições, diretrizes e procedimentos relativos à qualidade. Receberá destes, por sua vez, informações sobre anormalidades que possam vir a ocorrer. Em face dessas informações, analisará os problemas, de modo a solucioná-los. O setor de controle da qualidade procurará estimular o treinamento e reciclagem periódica da mão-de-obra. Incentivará a obtenção de um bom ambiente de trabalho, para que os funcionários se orgulhem do que realizam e se empenhem em executar da melhor forma possível, com um máximo de produtividade e um mínimo de erros, perdas, retrabalhos e desperdícios, os trabalhos que lhes são afetos.

11.4. Controle de qualidade 11.4.1. Custo-benefício da qualidade A importância de um setor de controle da qualidade, no entanto, muitas vezes não é devidamente compreendida e aceita por outros órgãos da empresa. A implantação de um sistema da qualidade costuma ser onerosa e demorada, levando, às vezes, alguns anos para produzir bons resultados. Porém, seu custo passa a ser compensado progressivamente, em virtude dos ganhos decorrentes da melhor qualidade de execução. A economia obtida pela aplicação das técnicas de controle da qualidade, a longo prazo, pode alcançar cerca de 20% dos custos totais de produção.

130

Os principais custos do sistema da qualidade referem-se às despesas de contratação e especialização do pessoal do setor da qualidade, treinamento da mão-de-obra de execução, inspeção de materiais e equipamentos e, além disso, de estabelecimento e controle de procedimentos, para soldagem, pintura, etc. Finalmente, é necessário lembrar que a não-qualidade também tem custos consideráveis, que muitas vezes costumam inviabilizar as empresas, em face de desperdícios e à insatisfação e perda de credibilidade por parte dos clientes.

11.4.1. Seqüência do controle da qualidade Na fase de projeto, são preparados desenhos detalhados e especificações para a execução dos serviços de construção e montagem. Se o projeto for de boa qualidade, a montagem poderá desenvolver-se de forma contínua, sem interferências e paralisações. No entanto, se for falho e se as suas deficiências não forem detectadas em tempo, fatalmente ocorrerão grandes problemas de execução, podendo mesmo comprometer a obra. Na fase de suprimento, serão estabelecidas normas de controle de recebimento para os diversos materiais e equipamentos. Esses controles poderão ser feitos em 100% dos materiais e equipamentos ou por amostragem, com base em métodos estatísticos. Ao início da fase de montagem, será elaborado o plano mestre, ou planejamento básico (PLB), estabelecendo metas relativas a custos, prazos e qualidade, bem como os métodos a empregar para atingi-las. Durante o desenvolvimento da obra, o órgão de controle da qualidade poderá detectar desvios, em relação às metas do PLB. Se esses desvios não puderem ser contornados, haverá necessidade de reformular o PLB.

131

UNIDADE XII Montagem de navios – apresentação de um caso Nesta unidade vamos ilustrar a montagem de um navio, utilizando um sistema de módulos. O caso apresentado será a construção dos navios MPS para a Marinha dos EUA.(http://www.hazegray.org/shipbuilding/quincy/mps/ acessado em 03/10/2006). Nosso objetivo aqui é apresentar algumas etapas do sistema de construção naval modular em dique seco, visando fornecer subsídios para o planejamento deste tipo de empreendimento.

12.1. Descrição do projeto O projeto principal do estaleiro de Quincy, MA, durante o em meados da década de oitenta do século passado era a construção de cinco navios MPS (Maritime Prepositioning Ships ) para a marinha dos EUA. Cada um destes navios de 42.000 toneladas foi projetado para carregar todo o equipamento e suprimentos necessários para suportar 4.000 fuzileiros navais no combate por 30 dias. A carga incluiu não somente os veículos dos fuzileiros navais, mas todo o equipamento, suprimentos, peças de reposição, munição, combustíveis, e água que as tropas necessitariam. Além disso, os navios foram projetados descarregar toda a carga enquanto ancorados offshore, sem nenhuma facilidade portuária. A Figura 12.1 mostra um modelo do navio e a Figura 12.2 mostra um corte do modelo mostrando sete plataformas do veículo, que ocupam dois terços da parte traseiro do navio, fornecendo 150.000 pés quadrados (aproximadamente quatro acres) de espaço para veículos.

Figura 12.1 – Modelo do navio

132

Figura 12.2 – Modelo em corte do navio

Transporte: Características e Capacidades • Dimensões Principais o

o

o

o

Deslocamento: 41,700 toneladas Comprimento Global: 673 pés Boca: 105.5 pés Calado: 29.5 pés

• Propulsão & Maquinaria o

o

o

o

2 motores Diesel de velocidade, 1 eixo, 26,400 HP. Velocidade: máximo de 18.8 nós; velocidade de cruzeiro de 17.7 nós. Alcance: 11,100 milhas náuticas a 17.7 nós Três geradores Diesel de 2000 kw

• Instalações de Manipulação de Carga o

o

o

Guindastes: cinco guindastes de 39 toneladas; homologados para operação nos mares até cinco pés. Rampa: capacidade de 66 toneladas; pode lançar veículos anfíbios nos mares de até cinco pés. Descarga de carga perto da praia: as cargas líquidas podem ser bombeadas à praia enquanto o navio fica ancorado até duas milhas distante da praia

• Sistema de ancoragem de quatro pontos - que mantém o navio estável em ventos de 50 nós e 3

nós de corrente • Plataforma de helicóptero para todos os helicópteros do Corpo de fuzileiros navais. •

Produção de água potável: duas plantas de destilação; com capacidade 36,000 de galões/dia.

• Acomodações: 30 tripulação do navio (civil), 7 pessoal de suprimento (civil), 7 Marinha, 25 pessoal

de manutenção de veículo (civil); 102 cabines temporárias para tripulações de veículo. Capacidades de carga • Carga de Veículo o

Sete plataformas de veículo

133

o

o

o

Alturas variam de 6.5 pés até 15 pés 150,000 pés quadrados (aproximadamente quatro acres) espaço total para veículos Aproximadamente 1400 veículos acomodados

• Carga em contêiner - 522 contêineres padrão (20 pé), inclusive os seguintes: o

o

o

230,000 pés cúbicos para munição 101,000 pés cúbicos para cargas em geral 18,000 pés cúbicos para cargas refrigeradas

• Combustíveis & Água o

o

o

o

200,000 galões de gasolina. 540,000 galões de Diesel 855,000 galões de combustível de jato de galões 82,000 galões de água potável

12.2. Montagem Vamos apresentar a seqüência de etapas na montagem do navio. A montagem tem início na linha de painéis, aqui os navios começam a tomar forma. A fábrica de painéis recebe chapas de aço bruto e perfis, e produz seções de painel completas. Cada seção de painel é composta de uma ou mais chapas de aço e vários perfis de aço como reforço. Estas partes formam o casco, as cobertas, ou superestruturas de um navio. A Figura 12.3 mostra o equipamento de solda automatizado que solda o reforço aos painéis. O painel reforçado é o elemento básico o sistema de construção de Quincy.

Figura 12.3 – Fabricação de painéis

134

A próxima etapa é a fabricação de conjuntos, aqui os painéis são transformados em conjuntos tridimensionais: Os painéis lisos são acoplados com os anteparos e os outros painéis para dar forma aos conjuntos maiores, com altura de uma ou mais plataformas. O conjunto da Figura 12.4 faz parte do fundo do navio.

Figura 12.4 – Conjunto integrante do fundo do navio

Outra vista da fábrica de conjuntos, com diversos conjuntos e painéis em andamento é ilustrada na Figura 12.5.

Figura 12.5 – Fabricação de conjuntos

135

O primeiro conjunto a entrar na doca de montagem é um componente da quilha: A Figura 12.6 mostra o cerimonial de colocação da quilha, sendo este o primeiro painel a entrar na doca. Desde que saiu da fábrica o conjunto foi pré-equipado com todo o encanamento necessário, as válvulas, e o outro equipamento foram instalados. Também recebeu diversas demãos de pintura. A quilha foi batida em 16 de setembro de 1983 (batimento de quilha significa a colocação da primeira peça da quilha, constitui um marco na montagem de navios).

Figura 12.6 – Montagem da quilha (cerimonial)

A Figura 12.7 mostra a fase inicial do processo de montagem dos conjuntos do casco. Muitos conjuntos, os mais baixos, que compõe o fundo do navio já foram colocados na doca. Esta vista olha da proa para a popa.

Figura 12.7 – Montagem dos painéis na fase inicial

136

A Figura 12.8 mostra um conjunto do fundo sendo posicionado no local de montagem. Aqui podemos observar que as operações de levantamento de cargas pesadas são constantes no processo de construção naval. O nível do fundo do navio está quase completo, e as primeiras duas plataformas de veículo começam a tomar forma à ré. Esta vista foi feita em 18 outubro 1983.

Figura 12.8 – Montagem dos painéis – continuação

Um motor principal é colocado na posição: Devido a sua posição baixa no navio, os motores devem ser instalados cedo no processo de montagem dos conjuntos. O grande tamanho do motor Diesel de 13.200 cavalos-força é visível na Figura 12.9.

Figura 12.9 – Instalação de um motor

137

Em 23 de março de 1984, diversos meses após o início da montagem dos conjuntos, a montagem começa a se parecer com um navio. A vista mostrada na Figura 12.10 olha da popa para a proa; o conjunto do casco alcançou as plataformas superiores de veículos. Os três objetos cobertos no primeiro plano são os geradores de energia elétrica do navio.

Figura 12.10 – Estágio avançado da montagem dos painéis

Aproximadamente um mês mais tarde, em 14 de abril de 1984, As escotilhas grandes no primeiro plano fornecem o acesso aos porões de carga a vante do navio, enquanto as plataformas para veículos tomam forma à ré. O avanço na montagem pode ser visto na Figura 12.11.

Figura 12.11 – Estágio avançado da montagem dos painéis – continuação

138

Em 24 de maio de 1984, estava bem desenvolvido. O conjunto alcançou a plataforma principal em alguns lugares. A vista da Figura 12.12 olha da popa para frente mostrando as rampas entre as plataformas de veículos.

Figura 12.12 – Vista da montagem, de ré para vante

Um mês mais tarde, em 28 de junho de 1984, a popa esta tomando forma, como mostra a Figura 12.13. A plataforma principal está no lugar, ocupando toda a extensão navio, e as seções de popa alcançaram sua largura final. A plataforma semicircular no primeiro plano é a posição de montagem para a rampa da popa, a qual é dotada de movimento giratório.

Figura 12.13 – Vista da montagem, com destaque para a popa

139

A Figura 12.14 mostra a forma do navio em 17 de julho de 1984. A área destina-se à carga em containers e granel; as plataformas de veículos estendem à ré da maior antepara transversal.

Figura 12.14 – Estágio da montagem visto da proa

A Figura 12.15 ilustra a instalação da superestrutura principal, o componente mais pesada a ser içado. As superestruturas foram construídas em separado, e instaladas no navio mais tarde no período da construção. A primeiro destas superestruturas foi instalada (a bordo do navio) em 18 de agosto de 1984, pesando aproximadamente 1.120 toneladas. Isto foi, até a data, a maior elevação de carga pesada realizada em um estaleiro dos EUA. A ponte rolante de 1200 toneladas de Quincy tornou possível esta incrível tarefa.

140

Figura 12.15 – Instalação de superestrutura – Ponte rolante de 1200 toneladas

Instalação da plataforma de helicóptero a bordo, está ilustrada na Figura 12.16. A elevação foi realizada na noite, e os vários holofotes e sombras produzem uma aparência surreal.

Figura 12.16 – Instalação da plataforma de helicópteros

Em 31de agosto de 1984, um dia após a instalação da plataforma de helicópteros, o guindaste ainda está suportando a plataforma enquanto os soldadores executam sua fixação no lugar. A instalação de uma unidade principal tal como esta pode fàcilmente manter um guindaste amarrado acima para diversos deslocamentos. A rampa giratório de popa foi instalada, e será logo aparelhada à suas sustentações sob a plataforma de helicópteros.

141

Figura 12.17 – Instalação da plataforma de helicópteros e rampa de ré.

Uma outra vista da forma feita em 31 agosto 1984, é mostrada na Figura 12.18. Enquanto a ponte rolante suporta a plataforma de helicóptero à ré, dois guindastes menores estão instalando um conjunto da plataforma de vante. O conjunto estrutural do navio está quase completo, faltando apenas uma pequena seção da proa.

Figura 12.18 – Instalação de componentes em adiantada.

142

A Figura 12.19 mostra um estágio razoavelmente avançado da conclusão, com todo o conjunto estrutural terminado. Será entregue em menos de seis meses.

Figura 12.19 – Vista de ré em estágio avançado de construção.

A Figura 12.20 mostra a ponte rolante içando um dos guindastes da carga do navio.

Figura 12.20 – Içamento de um guindaste de carga do navio.

143

Na Figura 12.21, uma vista que olha de baixo para cima a ponte rolantes de 1200 toneladas, mostra como um dos guindastes do navio é instalado. Enquanto uma parte do corpo do guindaste é colocada na posição, outra permanece suspensa na ponte rolante esperando a instalação.

Figura 12.21 – Montagem de guindastes de bordo

Figura 12.22 – Montagem de guindastes de bordo

144

O segundo corpo do guindaste que está sendo abaixado na posição. Esta é uma tarefa delicada, requerendo o controle cuidadoso pelo operador da ponte rolante e pela habilidade considerável das equipes de montagem e elevação de carga. Esta operação é ilustrada na Figura 12.22. A Figura 12.23 ilustra a instalação da hélice. Devido o hélice dever ser instalada tarde no processo da construção, depois que o navio acima está quase completo, a instalação é uma tarefa complicada. Sem acesso direto do guindaste, uma série de talhas deve ser usada posicionar a hélice, pesada e desajeitada, no lugar e suportá-la enquanto for fixada ao eixo.

Figura 12.23 – Montagem do hélice

12.3. Conclusão, testes e entrega Este item inclui algumas fases finais de montagem e equipamento do navio. Algumas imagens dos veículos do corpo de fuzileiros navais levados como carga, e do navio no mar, em sua viagem de entrega. A Figura 12.24 mostra a vista de uma das amplas plataformas de veículos. Esta parece ser a plataforma superior de veículos, com uma altura relativamente baixa.

145

Figura 12.24 – Plataforma de veículos

Um veiculo de combate amarrado em uma de plataformas de veículos é mostrado na Figura 12.25.

Figura 12.25 – Veículo amarrado para transporte na plataforma de veículos

O veiculo descendo rampa é mostrado na Figura 12.26. Notar o grupo da pintura que trabalha em cima, em um ponto sob a plataforma de helicóptero. O navio move-se para fora de seu dique de construção. Embora o ainda reste algum trabalho de equipagem, o navio está quase completo neste estágio. No dique seguinte, visível apenas acima dos portais, está a superestrutura de outro navio em construção. O casco de outro navio está tomando forma no terceiro dique. As Figuras 12.27.e 12.28 ilustram esta situação.

146

Figura 12.26 – Veiculo descendo a rampa

Figura 12.27 – Vista aérea do estaleiro

147

Figura 12.28 – Vista aérea do estaleiro

A Figura 12.29 mostra o navio passando através da ponte do rio seguindo para o mar aberto. Esta é provavelmente sua viagem da entrega, ou possivelmente experimentações de mar. A extensão inteira do estaleiro de Quincy é visível além do navio.

Figura 12.29 – Viagem de teste do navio

148

Concluímos com uma vista do navio no mar, na Figura 12.30.

Figura 12.30 – Vista do navio no m ar

149