Válvulas Industriais: Símbolo Soldado, Flangeado e Roscado

Conexões industriais são os meios utilizados para unir tubulações a outras tubulações e a equipamentos, como: trocadores de calor, vasos de pressão e válvulas – as válvulas também devem ser tratadas como equipamentos. Os principais tipos de conexões industriais são:

• Conexão roscada
• Conexão soldada
• Conexão flangeada

Existem outros tipos, entretanto, vamos falar dessas três que são as mais encontradas na indústria.

CONEXÃO ROSCADA

É o tipo de conexão mais simples e consiste em fazer uma rosca externa na ponta do tubo para encaixar a rosca interna em outro elemento de conexão. As conexões rosqueadas mais comuns entre dois tubos são soquetes e uniões. Para conexões em válvulas, filtros e outros elementos de linha, a conexão rosqueada é feita diretamente no corpo do elemento, que já possui roscas internas. Este tipo de conexão é recomendado para tubos de até duas polegadas, podendo existir conexões de até quatro polegadas. Sua principal vantagem é o baixo custo de instalação. Porém podem apresentar vazamentos se não for bem instalado, além de ser de difícil manutenção. Existem diversos padrões de rosca, sendo os mais comuns:

• NPT
• BSPT
• BSPP

CONEXÃO SOLDADA

Conexão soldada consiste na adição de material entre dois componentes para uni-los. Os tipos de solda mais comuns são:

• Solda de topo

Tipo de solda mais comum para ligação de tubos. Consiste na abertura de um chanfro ou [bisel] nas extremidades a serem conectadas e o preenchimento de solda “por cima”.

• Solda de encaixe

Este tipo de soldagem é mais comum em conexões entre tubos e elementos de linha, como válvulas. Trata-se de "encaixar" o tubo no bocal ou junta e preencher a solda com o ângulo de contato entre as peças. A principal vantagem é a estanqueidade. Vazamentos são muito difíceis se a solda for bem feita. O problema é a dificuldade de manutenção da linha, pois exige o corte das soldas para qualquer desmontagem.

CONEXÃO FLANGEADA

Consiste em flanges, parafusos ou conexões, para a união entre as duas extremidades do flange e as juntas de vedação. Os flanges podem ser fixados ao tubo por soldagem de topo, no caso de flanges WN, por soldagem de soquete, no caso de SO e SW, ou conexões rosqueadas, para flanges rosqueados. Sua principal vantagem é a facilidade de manutenção e remoção dos componentes instalados na linha de produção. No entanto, eles podem ter vazamentos. Essas conexões devem ter um plano de manutenção e estar prontas para substituição da gaxeta. Os padrões de flange mais comuns são ASNI/ASME e DIN, que variam muito em tamanho.

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Atividade Resolvida: Projeto Auxiliado por Computador (CAE)

Quando selecionamos materiais ou definimos projetos na engenharia mecânica, uma das análises ocorre com a verificação da fadiga estrutural quando submetido à esforços e à otimização de sua operação. Estes problemas relacionados à engenharia, podem ser resolvidos por meio de Métodos como o dos Elementos Finitos e o de Raleigh-Ritz.

No Método dos Elementos Finitos buscamos, através de uma análise por método numérico, resolver estes problemas com funções de interpolação que reduzem para uma quantidade finita de pontos, enquanto o Método de Raleigh-Ritz desenvolve uma resolução para estes problemas, baseada no princípio do trabalho virtual e reduzindo um meio contínuo para uma quantidade finito de graus de liberdade.

 

Baseado no conceito e aplicação do Método dos Elementos Finitos e de no Método de Raleigh-Ritz:

 

a) Para os seguintes problemas de engenharia, defina corretamente sua incógnita e condição de contorno para a solução por MEF: Estrutural, Térmico, Elétrico, Magnético, Escoamento de fluidos, Difusão, Corrosão, Propagação de trincas.

 

b) Compare os Métodos de Elementos Finitos e de Raleigh-Ritz quanto a Estrutura, Variáveis e Praticidade de Aplicação.

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Atividade Resolvida: Máquinas CNC

Atuando com engenharia mecânica em um novo projeto, foi solicitado que uma peça teste fosse confeccionada para testar o processo de fresamento de uma máquina CNC. Uma sugestão foi dada para a peça que deverá ser confeccionada, conforme imagem abaixo com as cotas em milímetros.

 

 

Para atender à solicitação de teste, apresente corretamente para a imagem da peça indicada:

a)      As cotas deverão ser ajustadas para o fator de escala, que deverá ser a somatória dos dois últimos dígitos do seu RA, e representados os valores originais, o fator e as correções em uma tabela. (Exemplo: Cota = 1, RA = 123456. Neste caso deverá multiplicar 1 x (5+6) = 1 x 11 = 11).

b)      No cabeçalho do programa com o código G deverá ter como comentário o nome completo sem abreviações e o RA.

c)      Deverá inserir na superfície da peça a usinagem em baixo relevo do seu Primeiro Nome e RA. (Exemplo: Fulano Ciclano Fulano de Tal, RA 123456. Deverá ser usinada a inscrição Ciclano 123456).

d)      O código G que será utilizado no CNC (considere o avanço em profundidade de 2mm).

e)      As descrições do que cada comando está realizando no código.

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Elaboração do Relatório de Estágio da Unisa

O estágio é uma etapa muito importante porque, além de levar o estudante a fazer uma conexão entre teoria e prática, permite que ele ganhe experiência profissional na área em que pretende trabalhar.

fato de ter uma vivência profissional por meio do estágio ajuda no amadurecimento do estudante, porque ele compreende, desde cedo, o que significa vivenciar o ambiente de uma empresa.

Para muitos estudantes, o estágio, seja o primeiro ou não, é uma porta de entrada para um primeiro contrato efetivo. Portanto, a principal dica é: dedique-se, mostre resultados, seja proativo.

O estágio é uma oportunidade de vivenciar a teoria e colocar em prática os conhecimentos adquiridos em sala de aula. Mais que uma obrigação curricular, é o momento em que o estudante pode relacionar o conteúdo adquirido em sala de aula com o cotidiano do trabalho.

Os estágios dos alunos da Unisa são regulamentados pela Lei nº 11.788, de 25 de setembro de 2008, e pelas Normas Gerais de Estágios da Universidade.

Relatório de Estágio
É o documento em que o aluno relata as atividades desenvolvidas no estágio. 

Já concluiu o estágio da Unisa? Entre em contato que eu posso ajudar a elaborar seu Relatório de Estágio com garantia de aprovação das horas de convalidação. 

 

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Lista Resolvida: Estudo de Caso – Novo mineroduto.

Estudo de Caso – Problematização – Calcular se haverá melhorias através do investimento em um novo mineroduto.

“ Na cidade de Mariana, antes de colocar a polpa de minério em sua nova linha de mineroduto, prevista no Projeto Terceira Pelotização, a Empresa de Mineração fez, em maio, um bombeamento com água, que fez as vezes do minério numa simulação do que seria a viagem de 300 km, passando por 27 cidades.
A intenção era checar a integridade da nova linha – considerada o maior mineroduto para transporte de minério de ferro do mundo, as estações de bombas e de válvulas, e ver se estava tudo certo para colocar em serviço o sistema, que significará elevar o volume transportado, dos atuais 16,5 milhões t/ano para 24 milhões t/ano.
Inaugurado no dia 11 de junho, o mineroduto impressiona pelos números: foram mobilizados 1.800 trabalhadores no pico das obras, mais de mil proprietários de terras que a empresa tiveram de indenizar e investimentos de cerca de R$ 750 milhões.
Esse é o segundo mineroduto da empresa, construído paralelamente ao primeiro. No primeiro, construído nos anos 70, a tubulação era de diâmetro 20”, do longo de 300 km.
Nesta nova linha, a tubulação, construída com chapas de aço API 5 LX-60, possui diâmetro de 14”. A diferenciação entre o antigo e o novo mineroduto, explica o gerente geral de engenharia e projetos da Samarco, Cláudio Salles, é porque a nova linha será dedicada somente para transportar a produção da nova usina de concentração. “Não seria necessária uma tubulação com diâmetro de 20” polegadas ”, afirma.
A viagem da polpa de minério de ferro se inicia em Mariana (MG) e vai até Ubu, no Espírito Santo. É em Matipó, ainda no estado mineiro, que fica a estação de bombas EB2, que impulsiona a lama para que ele consiga vencer a altitude de 1.180 m da Serra do Caparaó, ponto de maior elevação de todo o traçado do mineroduto. Em seguida há duas estações de válvulas, uma em Guaçuí e outra em Alegre, no Espírito Santo, que reduzem a velocidade da polpa. A viagem dura quase três dias, ou 66 horas, com a velocidade média de 1,8 m/s.’’

Texto acima adaptado da reportagem da Revista OE, 21 de outubro de 2011.

 

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Mecânica dos Fluidos - Avaliação Integrada

No manômetro diferencial da Figura, o fluido A é água, B é óleo e o fluido manométrico é mercúrio. Sendo h1=25cm, h2=100cm, h3=80cm e h4=10cm, qual a diferença de pressão pA-pB? Dados: γH2O=1,0x104 N/m3; γHg=1,36x105 N/m3; γóleo=8,0x103 N/m3.

 

 

 

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Válvula Orbital

Cada válvula orbital incorpora uma operação testada de inclinação e troca que elimina o atrito da vedação, que é o principal motivo para a falha da válvula.

Quando uma válvula orbital é fechada, o núcleo é automaticamente preso firmemente contra a sede, garantindo o fechamento positivo.

Quando uma válvula orbital começa a abrir, o núcleo se inclina para longe da sede e o fluxo da linha passa uniformemente ao redor da face do núcleo.

Isso elimina o fluxo localizado de alta velocidade que geralmente cria um desgaste desigual da sede em válvulas de esfera, gaveta e plugue padrão. O núcleo então gira para a posição aberta completa.

A ausência de atrito da vedação em cada abertura e fechamento significa que a operação da válvula simples e de baixo torque e desempenho confiável de longo prazo. Uma vez que o vazamento da válvula não pode ser tolerado, o princípio operacional pode ser usado para fornecer um fechamento positivo.

As válvulas orbitais são fabricadas em vários tipos de materiais, tamanhos e acabamentos para atender a necessidades específicas.

Materiais

Aço carbono, aço inoxidável, SS duplex, ligas de alto níquel e diferentes materiais especiais são usados ​​conforme as necessidades das condições de serviço. Os revestimentos protetores internos e externos são oferecidos para maior resistência em condições corrosivas.

Assentos

As opções com sede macia ou metálica são designadas para o serviço pretendido. Como as vedações nas válvulas não atritam e porque são fechadas automaticamente por compressão, elas sobrevivem em temperaturas extremas e condições abrasivas

Válvula globo

A Válvula globo opera por ação recíproca do disco ou plugue. O disco ou plugue se move para ou para longe da sede, parando assim o fluxo de fluido ou permitindo que o fluido flua. O disco ou obturador assenta sobre a sede da válvula. A sede da válvula pode ser removível. A queda de pressão na válvula globo é alta.

A válvula pode ser operada manualmente ou acionada por força ou automática. As válvulas globo estão disponíveis nos tamanhos de 12 mm a 300 mm e seus limites de temperatura e pressão são 550 C e 150 kg / cm², respectivamente. O material de construção da válvula globo é aço carbono, aço inoxidável, ferro dúctil, latão e outras ligas resistentes à corrosão.

 

Válvula de retenção oscilante

 Nas válvulas de retenção de giro, o disco não é guiado uma vez que se move para a posição totalmente aberta ou totalmente fechada. Muitos projetos alternativos de disco e assento são acessíveis para satisfazer as necessidades de aplicações variáveis. Válvulas de retenção de giro e sede macia proporcionam maior estanqueidade contra vazamentos em comparação com superfícies de sede metal com metal. Sedes combinadas consistindo de um anel de sede de metal com inserto resiliente fornecem adicionalmente características de estanqueidade mais altas. O ângulo do assento, o ângulo entre o assento e, portanto, o plano vertical, pode variar de zero a quarenta e cinco graus. Os assentos verticais têm um ângulo zero. Ângulos de assento maiores reduzem o curso do disco, levando ao fechamento rápido, minimizando, portanto, a chance de ruídos altos. Às vezes, os ângulos do assento estão na faixa de cinco a sete graus.

Os quatro tempos de um motor de combustão

Este ciclo foi montado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Rudolf Diesel. 

Os quatro tempos de um Motor no Ciclo OTTO: 

1ºtempo Admissão: A válvula se abre admitindo uma mistura de ar+combustível, pulverizando-o em forma gasosa. Nesse momento, o pistão está descendo. 

2ºtempo Compressão: Ao subir, o pistão vem comprimindo a mistura contida na câmara de combustão, visando atingir o ponto máximo. Nesse instante, a mistura começa a aquecer, devido ao contato com as partes quentes do bloco do motor. 

3ºtempo Combustão: No ponto máximo, ponto morto superior (PMS), essa mistura recebe uma descarga elétrica (centelha). O resultado desta reação termoquímica é a geração de uma ação exotérmica, quando então a mistura libera calor, forçando o pistão para baixo (PMI) ponto morto inferior, com extrema força, movimentando o conjunto pistão/biela, que transmitem este movimento ao virabrequim, gerando assim, a energia mecânica. 

4ºtempo Descarga: Neste tempo, o pistão começa novamente a subir, expulsando os gases queimados, através da válvula de escape, completando dessa forma os quatro tempos de um motor de combustão.

No ciclo Diesel, os tempos funcionam de maneira semelhante ao ciclo Otto, a diferença entre eles, se dá na Admissão (1ºtempo), onde este aspira somente ar, com ausência de combustível, que só será pulverizado no final da compressão (2ºtempo), onde o contato com o ar atmosférico comprimido resulta na combustão, devido à propriedade termodinâmica apresentada pelo óleo diesel. Esta diferença entre os combustíveis confere ao ciclo Diesel, a propriedade de ser a máquina térmica que mais se aproxima do rendimento idealizado por Nicolas Carnot. 

FERRAMENTAS DE GESTÃO APLICADAS À MANUTENÇÃO

GESTÃO DA MANUTENÇÃO SIGNIFICA ATINGIR METAS

PARA ATINGIR AS METAS É IMPORTANTE DEFINIR QUAIS SERÃO AS FERRAMENTAS APLICADAS À GESTÃO DA MANUTENÇÃO E ALIADAS AO PROCESSO DE PRODUÇÃO. 

UMA DAS FERRAMENTAS QUE APRESENTA MELHORES RESULTADOS E É UMA DAS MAIS UTILIZADAS NA GESTÃO DA MANUTENÇÃO É O CICLO PDCA:

PARA QUE O PDCA OU OUTRA QUALQUER FERRAMENTA DE GESTÃO VENHA ATINGIR SEUS OBJETIVOS É IMPRESCINDÍVEL A UNIÃO ENTRE TODOS OS GESTORES DO PROCESSO PRODUTIVO PARA DEFINIR QUAIS SÃO OS OBJETIVOS ESTRATÉGICOS DA EMPRESA. 

OUTRA IMPORTANTE AÇÃO SERÁ A DEFINIÇÃO DE METAS SMART OU SEJA, METAS POSSÍVEIS DE SEREM ATINGIDAS DE ACORDO COM A REALIDADE DA ORGANIZAÇÃO.

CONSEGUINDO ESTABELECER METAS POSSÍVEIS DE ALCANÇAR RESULTADOS POSITIVOS SERÁ MAIS FÁCIL GARANTIR A CONFIABILIDADE DOS EQUIPAMENTOS E MÁQUINAS DO PROCESSO PRODUTIVO. 

COM ESSE PARÂMETRO DEFINIDO SERÁ POSSÍVEL DEFINIR A CAPACIDADE DA PRODUÇÃO E QUAIS SERÃO AS ESTRATÉGIAS APLICADAS NA MANUTENÇÃO. 

Inaugurada na China a maior ponte "impressa em 3D" do mundo

Engenheiros da Universidade Tsinghua, na China, inauguraram a maior ponte de concreto do mundo construída inteiramente pela técnica de impressão 3D.

A ponte para pedestres tem 26,3 metros de comprimento, 3,6 metros de largura e um vão livre de 14,4 metros.

A estrutura foi inspirada na antiga ponte Anji, em Zhaoxian, com uma estrutura de um único arco para suportar a carga.

Antes do processo de impressão da ponte, um modelo físico na escala 1:4 foi construído para realizar o teste de falha de estrutura, que provou que a resistência da ponte pode atender aos requisitos de carga para suportar pedestres lotando toda a ponte.

O sistema de impressão 3D de concreto foi desenvolvido pela equipe do professor Xu Weiguo, que automatiza todo o processo, do projeto arquitetônico até a composição do material e sua aplicação no canteiro de obras.

Os materiais de impressão são todos materiais compósitos formados por misturas de concreto e fibra de polietileno em várias proporções.

Segundo o engenheiro, o sistema tem três pontos de inovação principais, suficientes para lhe dar a "posição de liderança neste campo internacionalmente".

A primeira é a ferramenta de impressão que vai no braço do robô, que evita a obstrução no processo de extrusão e o colapso durante o empilhamento das camadas de concreto. A segunda é a integração total do sistema, partindo do projeto arquitetônico digital até a geração do caminho de impressão, o bombeamento de material, o movimento da ferramenta de impressão e o movimento do braço do robô. A terceira é uma fórmula única do material de impressão, um concreto pastoso com uma reologia estável.

A ponte inteira foi impressa por dois braços robóticos em 450 horas e custou apenas dois terços do orçamento para a mesma ponte ser construída pelas técnicas convencionais graças à eliminação de formas, barras de reforço e materiais de sustentação.

A ponte consiste de três partes: a estrutura do arco, os corrimãos e as calçadas. A estrutura principal contém 44 unidades de concreto impressas em 3D vazadas no tamanho de 0,9 x 0,9 x 1,6 metro. Os corrimãos e o pavimento também foram divididos em 68 e 64 unidades para impressão, respectivamente.

A ponte recebeu um sistema de monitoramento em tempo real incorporado, incluindo sensores de tensão de fios vibratórios e um sistema de monitoramento de deformação de alta precisão, que irá coletar dados de força e deformação da ponte em tempo real.

Esses dados serão usados no monitoramento do desempenho dos novos materiais de concreto utilizados e nas propriedades mecânicas estruturais dos componentes de impressão, disse Weiguo.

Fonte: Inovação Tecnológica/Portal CIMM

Manutenção em refrigeração

Quando se fala em refrigeração, não se deve ter em mente apenas os equipamentos domésticos, como geladeiras ou condicionadores de ar. Todo sistema que opera baixando a temperatura dos ambientes, proporcionando bem-estar para as pessoas, deve ser inserido nesta definição. Assim, a refrigeração tem aplicação nas categorias comercial, industrial, transporte etc.

Desta forma, pode-se vislumbrar o quão vasto é o mercado de trabalho para o profissional de manutenção de refrigeradores. Trata-se de um nicho de mercado bastante técnico, que exige constantes atualizações para o acompanhamento das mudanças relacionadas à tecnologia e, até mesmo, aos hábitos dos consumidores.

O profissional especializado deve ter condições de diagnosticar e reparar os principais defeitos em equipamentos de refrigeração, tais como alto consumo de energia, alta ou baixa refrigeração e choque elétrico. Assim, ele deve ter conhecimentos, dentre outras coisas, de eletricidade, termodinâmica, sistema básico de refrigeração e componentes dos diversos tipos de refrigeradores. Curso de Refrigeração. 

Internet das coisas já ajuda o produtor no campo

Sensores de diagnóstico existem em diversos tamanhos e formatos. Dependendo da aplicação, porém, certos sensores podem ser bem menos eficazes do que outros justamente devido ao seu tamanho. Para quem lida com tratores e máquinas agrícolas, observar isso é fundamental.

O sucesso do agronegócio está diretamente relacionado à operação consistente dos tratores e demais equipamentos usados no campo. É preciso garantir os melhores níveis de desempenho e segurança para que o proprietário obtenha o retorno adequado sobre seu investimento.

Por que monitorar?

Equipamentos agrícolas são empregados em ambientes agressivos; por isso, o monitoramento das condições de trabalho tornou-se um recurso essencial para o correto diagnóstico e manutenção desses ativos.

Variações de temperatura, pó e sujeira entupindo componentes e outros fatores de desgaste contribuem para o baixo rendimento dos equipamentos e podem causar danos significativos ao longo do tempo.

À medida que o mercado agrícola se torna mais competitivo, fazendeiros, equipes de manutenção e mecânicos procuram novas formas de reduzir custos.

Neste cenário, quem conseguir monitorar as reais condições de trabalho da máquina no campo poderá identificar o momento mais adequado para reparar ou substituir um componente. Uma estratégia confiável de monitoramento certamente ajudará a reduzir o volume de peças de reposição em estoque, minimizando rotinas desnecessárias de manutenção e tempo de inatividade.

Melhor sem fios
Ainda que os sistemas de monitoramento com fio sejam eficazes, seu uso em máquinas agrícolas não é recomendado, já que estas devem estar em movimento na hora de coletar os dados de desempenho.

Além disso, cabos soltos podem enroscar nas máquinas em operação e, como esses sensores devem ser instalados e removidos com frequência, os operadores perdem tempo carregando cabos, sensores e displays que ocupam muito espaço na cabine do trator. Contudo, hoje já existem sensores compactos sem fio que podem ser instalados em espaços reduzidos, inclusive mais próximos às áreas de interesse da máquina, de modo a permitir uma leitura mais precisa.

A boa notícia

Alguns desses sensores atendem aos conceitos de conectividade da Internet Industrial das Coisas (IIoT), que garantem o monitoramento consistente, nutrido por um volume de dados susbtancialmente mais robusto.

É possível parear esses sensores com tablets e celulares, para que os usuários analisem os dados remotamente, sem sair da cabine do veículo. Essa tecnologia é ideal para observar indicadores como a temperatura de trabalho ou a pressão do sistema hidráulico do trator.

É exatamente assim que funciona a solução da Parker formada pelos sensores compactos sem fio SensoNODE™em conjunto com o software SCOUT™. Com o monitoramento remoto em tempo real das condições de trabalho da máquina, agora o produtor agrícola já pode colher resultados otimizados ao final de cada safra.

SensoNODE Blue + software SCOUT

• Melhora a eficiência operacional
• Coleta dados em tempo real com maior precisão
• Gera análises mais completas
• Previne falhas e reduz custos de manutenção

Fonte: Parker Hannifin

Combinando corretamente os materiais em ambientes corrosivos

Selecionar os materiais corretos para uma determinada aplicação industrial é uma das etapas de projeto mais importantes para que o sistema seja seguro e rentável. Muitas vezes negligenciada, essa etapa costuma ser realizada considerando apenas o aspecto econômico. Todavia, a seleção das melhores ligas para obter o controle da corrosão é uma estratégia que traz benefícios: segurança e integridade para os equipamentos, desempenho otimizado (com menos intervenções para manutenção) e redução do tempo de máquina parada, além de vida útil mais longa. Todas essas vantagens significam economia considerável de recursos.

Evite usar ligas melhores apenas nas peças críticas 

A combinação de materiais diferentes é uma prática muito comum, principalmente quando a escolha da liga é decidida com base no custo e nos prazos de entrega. Embora haja situações nas quais a mistura de materiais pode ser a melhor ou mesmo a única solução, existem também aplicações de engenharia em que esta prática não agrega valor e por isso deve ser evitada. 

No mercado de instrumentação, frequentemente encontramos problemas de corrosão. Nesses casos, a solução mais comum é selecionar componentes mais resistentes para evitar que uma determinada falha por corrosão no sistema aconteça. Mais cedo ou mais tarde, o custo desta nova liga será percebido, e as substituições precisarão ser justificadas. Então, num esforço para reduzir custos, decide-se usar ligas de graus mais elevados somente nas partes mais críticas do projeto.

Como definir o que é crítico ou não?

Como exemplo, considere um tubo de instrumentação com conexões e válvulas. Tradicionalmente, a indústria de petróleo e gás tem usado esses itens fabricados com aço inoxidável série 300. No entanto, o nível de severidade exigido nesta aplicação aumentou sensivelmente – tanto nas condições climáticas e operacionais dos ambientes de trabalho quanto nos critérios de projeto, nas normas de segurança e na expectativa de vida útil dos componentes. Se vinte anos atrás o aço inoxidável era o material mais escolhido para operar nesses ambientes altamente corrosivos, atualmente ele deixou de ser o mais adequado para esse fim. 

As ligas metálicas resistentes à corrosão estão mais disponíveis do que nunca, mas suas propriedades excepcionais têm um preço. Erradamente, certos componentes são vistos como mais "duráveis" ou até mesmo "inquebráveis" apenas por serem “mais volumosos". Devido à sua espessura limitada, o tubo é considerado a parte crítica do sistema, enquanto a conexão ou a válvula seriam os itens "menos críticos" do conjunto. Assim, seguindo essa lógica duvidosa, costuma-se selecionar uma liga de grau superior para o tubo e outra de grau inferior para conexões e válvulas. Mas será que isso está correto?

Tamanho não importa

Se os componentes de instrumentação sofressem apenas corrosão regular e não estivessem sujeitos a cargas de tensão, de forma que as taxas de corrosão pudessem ser calculadas e os riscos gerenciados, talvez fosse possível aceitar as premissas acima. Devido às suas condições operacionais particulares, contudo, na realidade eles enfrentam tanto corrosão localizada quanto desafios mecânicos.

As falhas típicas dos sistemas empregados na indústria de petróleo e gás são devidas à corrosão localizada, como “pites” ou “frestas”. A ação combinada do ambiente corrosivo na presença de estresse por tensão (como vibração) pode causar fragilização e falha total do equipamento em questão de segundos. A corrosão induzida por cloro é causa comum de falha nas aplicações offshore. Basta haver estresse por tensão e uma pequena fenda causada pelo cloro para que as fissuras se alastrem. Quando existe fissura no material e certos níveis de estresse por tensão, mesmo tubos mais grossos não conseguem impedir que as rachaduras se expandam; somente vai demorar um pouco mais do que nas seções mais finas. Portanto, nesses casos o tamanho não importa.

Na foto: Ambiente corrosivo e vibração podem provocar fragilização por corrosão sob tensão e falha no equipamento após seis meses. No exemplo mostrado, conexão do instrumento e tubo de materiais diferentes foram aplicados em ambiente offshore corrosivo.

Inadequado para tubos, inadequado para conexões

Para serem seguras e rentáveis, as operações offshore dependem da correta seleção de materiais e de um bom projeto para minimizar cargas desnecessárias. Se um material não for adequado para a tubulação, não deve ser aceito em outro componente. Afinal, ambas as partes serão expostas às mesmas condições operacionais e ambientais e, portanto, estarão sujeitas aos mesmos mecanismos de falha.

Segundo a norma de seleção de materiais NORSOK M-001, ''sempre que metais diferentes forem acoplados em uma tubulação deverá ser feita avaliação de corrosividade. Se for provável ocorrer corrosão galvânica, deverão ser empregados métodos para mitigação''. A norma também determina que "nas conexões galvânicas entre materiais diferentes sem isolamento deve-se supor que a taxa de corrosão local da interface será aproximadamente três vezes maior que a taxa média de corrosão". A proteção catódica em sistemas de instrumentação tende a não ser economicamente viável, bem como o isolamento entre tubo e válvula ou conexão.

Por tudo isso, a combinação de materiais deve ser sempre cuidadosamente avaliada. A correta seleção dos materiais é fundamental para garantir sistemas rentáveis, evitando riscos desnecessários e prejuízos com máquina parada. 

Fonte: Parker Hannifin

Ligas de alumínio com força comparável aos aços inoxidáveis vão revolucionar as indústrias automobilística e aeroespacial.

Depois de alcançar os extremos em termos de densidade - um alumínio superdenso e outro alumínio tão leve que flutua na água - agora os metalurgistas obtiveram uma liga de alumínio tão forte que rivaliza com a resistência do aço inoxidável.

"Ligas de alumínio leves e de alta resistência, com força comparável aos aços inoxidáveis, vão revolucionar as indústrias automobilística e aeroespacial," disse o professor Xinghang Zhang, da Universidade Purdue, nos EUA.

Normalmente as ligas de alumínio são leves e macias - em termos metálicos - e apresentam uma resistência mecânica baixa. Mas a equipe de Zhang descobriu duas técnicas capazes de alterar a microestrutura do alumínio para conferir-lhe maior resistência e ductilidade.

O alumínio foi alterado em nanoescala, nas fronteiras entre os grãos do cristal - uma operação que ocorre, basicamente, em nível atômico. 

[Imagem: Sichuang Xue et al. - 10.1038/s41467-017-01729-4]

O novo alumínio de alta resistência tornou-se possível pela introdução de "falhas de empilhamento", que são distorções na estrutura do cristal - e essas distorções influenciam fortemente as características mecânicas dos metais e ligas.

A rede cristalina de um metal é constituída por sequências repetitivas de camadas atômicas. Se faltar uma camada, diz-se que há uma falha de empilhamento. Além disso, podem ocorrer as chamadas "fronteiras gêmeas", consistindo em duas camadas de falhas de empilhamento.

Embora sejam fáceis de serem produzidas em metais como cobre e prata, essas distorções são difíceis de serem introduzidas no alumínio devido à sua alta "energia de falha de empilhamento". A equipe apostou então em um tipo específico de falha de empilhamento, chamada de fase 9R.

"Você precisa introduzir nanofronteiras gêmeas e fases 9R no alumínio nanogranulado para aumentar a força e a ductilidade e melhorar a estabilidade térmica," disse o professor Zhang.

E foi exatamente isto o que ele e sua equipe descobriram como fazer - e de duas maneiras diferentes.

Pulverização com metal

A primeira técnica consiste na indução de fases 9R no alumínio - simples ou gêmeas - por choque, o que foi feita bombardeando filmes de alumínio ultrafinos com microprojéteis minúsculos de dióxido de silício.

Na segunda técnica, a fase 9R e as fronteiras gêmeas foram induzidas no alumínio não por choque, mas pela introdução de átomos de ferro na estrutura do cristal de alumínio através de um processo chamado pulverização magnetrônica, ou pulverização catódica.

Esta última abordagem é particularmente promissora porque, como o ferro também pode ser introduzido no alumínio usando outras técnicas, como a fundição, ela poderá ser ampliada do laboratório para aplicações industriais.

"Estes resultados mostram como fabricar ligas de alumínio que são comparáveis, ou mesmo mais resistentes, do que os aços inoxidáveis. Há um grande potencial de impacto comercial nesta descoberta," finalizou Zhang.

Bibliografia:

High-Strength Nanotwinned Al Alloys with 9R Phase
Qiang Li, Sichuang Xue, Jian Wang, Shuai Shao, Anthony H. Kwong, Adenike Giwa, Zhe Fan, Yue Liu, Zhimin Qi, Jie Ding, Han Wang, Julia R. Greer, Haiyan Wang, Xinghang Zhang
Advanced Materials
Vol.: 8, Article number: 1653
DOI: 10.1002/adma.201704629

High-velocity projectile impact induced 9R phase in ultrafine-grained aluminium
Sichuang Xue, Zhe Fan, Olawale B. Lawal, Ramathasan Thevamaran, Qiang Li, Yue Liu, K. Y. Yu, Jian Wang, Edwin L. Thomas, Haiyan Wang, Xinghang Zhang
Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-017-01729-4

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Alumínio superforte pode superar aço inoxidável. 30/01/2018. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=aluminio-superforte-superar-aco-inoxidavel. Capturado em 07/05/2018.

Redução da turbulência dentro da tubulação reduz 95% da energia do bombeamento

No que promete se tornar uma nova revolução para as indústrias química e petrolífera, além do bombeamento de água para uso urbano, Jakob Kühnen e Baofang Song, do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria, descobriram como domar a turbulência de fluidos circulando dentro de tubos.

Até agora, os cientistas sempre assumiram que, uma vez que um fluxo de líquido em um duto se torna turbulento, a turbulência persistirá por todo o trajeto - em outras palavras, a suposição era a de que a turbulência é estável.

O fluido tipicamente turbulento (em cima) em comparação com o fluxo laminar obtido pela equipe (embaixo).[Imagem: Jakob Kühnen]

Em seus experimentos, eles conseguiram desestabilizar a turbulência, fazendo com que o fluxo retornasse a um estado laminar, este sim, persistente.

A turbulência de um fluido em um duto exige que muito mais energia seja aplicada no bombeamento. Pelos cálculos da equipe, a eliminação da turbulência pode economizar 95% da energia requerida para bombear o fluido pelo duto - e estima-se que o bombeamento de água, gás natural e combustíveis responda por cerca de 10% do consumo global de eletricidade.

Fluxo laminar

Em vez de tentar reduzir localmente os níveis de turbulência dentro dos canos, como se faz hoje, a equipe austríaca atuou sobre ela para desestabilizá-la, o que acabou por gerar um fluxo laminar, eliminando os vórtices e movimentos caóticos do líquido - em um fluxo laminar, o fluido se movimenta em camadas paralelas que não se misturam.

O segredo está no perfil de velocidade, isto é, na variação da velocidade do fluxo quando ele é observado em diferentes posições ao longo da seção do tubo: O fluxo é mais rápido no meio do cano e bem mais lento próximo às paredes do cano.

Colocando rotores que reduzem essa diferença de velocidade entre o centro e as bordas, a equipe obteve um perfil mais "plano" da velocidade. Para esses perfis de fluxo, os processos que sustentam e criam redemoinhos turbulentos falham, e o fluido retorna gradualmente ao movimento laminar suave, permanecendo laminar até chegar ao fim do tubo.

A equipe descobriu ainda duas outras maneiras de obter o perfil plano de velocidade: Injetar líquido a partir da parede do cano e movimentar o próprio cano.

"Nas simulações computacionais testamos o impacto do perfil plano de velocidade para números de Reynolds até 100.000, e funcionou absolutamente em todos os casos. O próximo passo agora será fazer com que funcione também nos experimentos em altas velocidades," disse o professor Björn Hof, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Destabilizing turbulence in pipe flow
Jakob Kühnen, Baofang Song, Davide Scarselli, Nazmi Burak Budanur, Michael Riedl, Ashley P. Willis, Marc Avila, Björn Hof
Nature Physics
DOI: 10.1038/s41567-017-0018-3

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Turbulência domada dentro de canos reduz 95% da energia do bombeamento. 24/01/2018. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=turbulencia-domada-dentro-canos-reduz-95-energia-bombeamento. Capturado em 07/05/2018. 

Tubulação Carretel

Existem vários tipos de ligação entre tubos. A escolha do meio de ligação depende de muitos fatores, tais como: finalidade, localização, custos, variáveis do processo [pressão, volume e temperatura], necessidade de desmontagens para manutenção, fluido transportado, entre outros. Podem-se adotar em uma mesma tubulação diferentes tipos de ligações entre tubos, válvulas, vasos e outros equipamentos buscando agilidade na desmontagem visando alinhar baixo custo com segurança contra vazamentos. 

Esboço Cotado da Tubulação Carretel

Para determinadas montagens adotamos a ligação flangeada com a fixação através do processo de soldagem com solda por fusão [welding], com adição de eletrodos E7018 [3,25 de 1/8"] na solda de encaixe [socket-welding], visando alcançar ótima resistência mecânica, estanqueidade perfeita e permanente [com vazamento zero] e um acabamento de boa aparência complementados através dos processos de tratamento anticorrosivo e pintura industrial. 

Pré-montagem: Nivelamento de Flanges

Os flanges foram alinhados e fixados com duas soldas em ângulo, uma interna e outra externa, de acordo com a norma americana AWS 5.1 com um passe ou um filete na parte interna e um mais dois na parte externa [nas posições 1G, 2G & 3G] com a corrente de soldagem variando entre 120A e 140A. 
Os flanges são sempre especificados pelo diâmetro nominal ao qual se destina, segundo a norma [ASME B.16.5] que abrange flanges de aço carbono forjado com diâmetros nominais até vinte e quatro polegadas. Na confecção da tubulação carretel foram utilizados flanges sobrepostos com ressalto de superfície fonográfica [espiralada] de dois milímetros de altura [MSS-SP-6].

Procedimentos de Soldagem de acordo com a norma AWS

Em todas as ligações flangeadas aplicamos juntas na montagem do conjunto. Esses elementos de vedação sofrem compressão devido ao aperto dos parafusos e o contato das mesmas com os ressaltos espiralados da superfície dos flanges. Quanto maior pressão interna, mais dura e resistente deverá ser a junta para que possa resistir ao duplo esforço pressão/cisalhamento. Para flanges com ressalto, aplicamos juntas planas circulares, cobrindo apenas o ressalto dos flanges. Aplicamos na montagem, o papelão hidráulico de amianto comprimido grafitado [como material aglutinante] de acordo com a norma ABNT EB-216 [amianto com composto de borracha; recomendável para água, ar, vapor saturado, soluções neutras até 200ºC]. 

Junta Plana Circular

As ligações flangeadas com utilização de tubulação carretel são fixadas com parafusos sextavados ou estojos [barras roscadas com porca em ambas as extremidades] e juntas de vedação. Os parafusos aplicados na montagem da tubulação carretel [flangeada com vedação de juntas de amianto] são padronizados nas normas ABNT [CCB 41 a 44] as quais compreendem os parafusos de cabeça sextavada com rosca parcial e os parafusos estojos ou prisioneiros. As normas padronizam também as suas respectivas porcas e arruelas.

O aperto dos parafusos tem como objetivo tracioná-los para comprimir as juntas e introduzir esforços de flexão aos flanges proporcionando eficiente vedação às ligações flangeadas. Para que não ocorram vazamentos na tubulação carretel, a pressão exercida pelos parafusos deve ser superior à pressão interna exercida pelo fluido. Outra precaução com a estanqueidade é devido ao esforço de cisalhamento proporcionado pelo fluxo do fluido. Esse esforço é tão grande que tende a afastar os flanges.

Montagem, Preparação da Superfície e Pintura

A aplicação da tubulação carretel representa um ganho considerável levando-se em conta a necessidade de manutenção dos equipamentos aos quais estão interligados. 

Montagem Concluída

Essas ligações são facilmente desmontáveis representando baixo custo de manutenção com a redução das paradas de máquinas. A manutenção corretiva contemplada com essa montagem e substituição da tubulação carretel obedeceu etapas predeterminadas de planejamento, programação e execução seguindo os modernos métodos de Gestão da Manutenção. O satisfatório envolvimento do corpo gerencial com projetistas e executores somados aos recursos oferecidos na Gestão de Pessoas proporcionam ao processo o melhor aproveitamento da capacidade técnica de cada um dos envolvidos, resultando em uma intervenção de sucesso, haja vista que a disponibilidade do equipamento foi restabelecida no menor tempo possível, com o menor custo provável, como sugere a Engenharia de Produção.