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MÁQUINAS AUXILOIARES, GENERALIDADES O novo maquinista ao visitar pela primeura vez a casa de máquinas ficará impressionado “atordoado” por verificar: bombas inter-comunicadas por encanamentos e válvulas que vão por cima e por baixo do estrado da casa de máquinas; uma bomba a executar várias funções; tanques de duplo fundo; sistemas de esgoto do navio a serem controlados a partir da casa de máquinas. Sua primeira tarefa: identificar a função de cada válvula e bombas, a serem utilizadas para bombear fluidos dos diversos compartimentos, 1 MÁQUINAS AUXILOIARES, GENERALIDADES Seguir cada encanamento, esboçar o sistema de encanamentos e estudá-lo, para que não recorra a placa de sinalização sempre que queira usar. A máquina marítima propulsora funciona em diferentes ângulos; condições de tempo adversas; velocidades variáveis, avante e a ré. Exige que os encanamentos do sistema de arrefecimento e de combustível estejam projectados para que a aspiração da bomba não fique descoberta devido ao balanceamento do navio. FUNÇÃO DE MÁQUINAS AUXILIARES Manutenção do ciclo de operações que garantam o funcionamento contínuo da máquina principal (ex: sistemas do MCI) Utilização da energia produzida pela máquina principal para propulsar o navio ( ex: sistema propulsor, servomotor) Conservação do navio livre de infiltrações e regulação de água de lastro nos tanques de lastro Atendimento das necessidades domésticas Maneio de carga (máquinas de convéns) Garantir a segurança do navio 3 Sistema de encanamentos Sistema de encanamentos ou tubulações- conjunto de tubos, uniões ou conexões, válvulas e acessórios que forma uma linha para condução de fluídos Encanamentos marítimos estão sujeitos a normas Governamentais e das sociedades classificadoras com objectivo de garantir a segurança da vida humana no mar, confiabilidade e operacionalidade da instalação. Após a montagem, são submetidos a testes de pressão, as uniões soldadas são inspeccionadas para verificar a segurança e estanquicidade. A substituição de qualquer elemento deve ser feita por outro do mesmo padrão ou qualidade e se necessário deverão ser fornecidos por um fabricante aprovado Encanamentos ou tubos são condutas fechadas e ocas geralmente de forma circular destinados para transporte de fluídos. Sistema de encanamentos Aplicação de encanamentos Distribuição de vapor para força e/ou para aquecimento; Distribuição de água salgada e potável ou de processos industriais; Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes; Distribuição de ar comprimido; Distribuição de gases e/ou líquidos industriais. Encanamentos / Tubos 1. Classificação Geral de encanamentos a)Aplicação Encanamentos para condução Preto ou Galvanizado- fluídos não corrosivos(água, gás, vapor ar comprimido) Aço liga- fluídos corrosivos Aço inox- fluídos corrosivos ou sanitários Eletrodutos- protecção de fios e cabos eléctricos. Tubos industriais- estruturas, andaimes, postes, cercas, e escoras. Tubos Mecânicos- fabricação de auto peças, equipamentos, etc.Requisitos: exatidão dimensional, qualidade superficial e propriedades mecânicas Tubos para troca térmica- caldeiras, trocadores de calor e condensados 6 Classificação Geral/cont b) Processo de fabricação Tubo sem costura- Não apresentam emendas, obtidos por laminação, extrusão, fundição, concreto, cimento-amianto, barro-vidro. Tubos com costura- apresentam emendas em sua secção transversal. MATERIAIS PARA O FABRICO DE ENCAMENTO: A selecção do material para a fabricação de encanamentos depende dos seguintes factores: Natureza do fluído; pressão; temperatura; capacidade de descarga; tipo de válvula; acessórios; a espessura etc. Metálicos 8 Materiais não metálicos Encanamentos metálicos Ferrosos Aço carbono, muito comum a bordo- para serviços de água doce e do mar, esgoto, incêndio, ar comprimido, vapor, óleos, etc, temperatura até 560ºC qualquer pressão. Aço carbono galvanizado , para resistir à corrosão Aços especiais – serviços em condições árduas, temperaturas adversas, fluídos corrosivos ou perigoosos. 10 Encanamentos metálicos não ferrosos Cobre e suas ligas– resiste a corrosão, boa condutividade térmica usa-se em sistema de refrigeração, aquecimento, lubrificação. Encanamentos Não Metálicos Plásticos e borracha uso progressivo a bordo: Plásticos: são leves, fáceis de trabalhar, Vantagem: resistem ataques dos ácidos, alcalinos, sais e outros produtos. Desvantagens: baixa resistência mecânica,baixa resistência a altas temperaturas. Borrachas: são flexíveis, suportam serviços severos quando reforçados com lona e arame. Resistem a ácidos, alcalinos e dissolventes e ainda a derivados de petróleo. Encanamentos não metálicos Tubos de borracha- flexíveis; reforçados com armação de arame e lona, empregam-se para serviços severos. Algumas borrachas resistem ácidos, alcalinos e dissolventes, as borrachas sintéticas resistem aos ataques dos derivados do petróleo. DEFINIÇÃO DE CORROSÃO Processo inverso da Metalurgia Extrativa, em que o metal retorna ao seu estado original. Corrosão é a destruição ou deterioração de um material devido à reação química ou eletroquímica com seu meio Corrosão é a transformação de um material pela sua interação química ou eletroquímica com o meio. 14 Natureza de Corrosão Corrosão Química é caracterizada pela ocorrência de uma reacção química do metal com o agente corrosivo, sem que haja deslocamento dos elétrons envolvidos em direção a outras áreas presença de vapores/gases ou outros meios líquidos são usualmente os agentes deste tipo de corrosão. frequentemente associado a altas temperaturas T=100C, porém pode ocorrer a temperatura ambiente. Exemplos: Aço atacado por gases em alto forno; Escapamento de gases; Motores de foguetes Processos petroquímicos Válvulas de evacuação dos motores de combustão interna Corrosão aquosa (eletroquímica) O processo de corrosão eletroquímica é devido ao fluxo de elétrons, que se deslocam de uma área da superfície metálica para a outra. Esse movimento de elétrons é devido à diferença de potencial, de natureza eletroquímica, que se estabelece entre as regiões. 17 MECANISMOS DE CORROSÃO ELECTROQUÍMICA A presença de um anodo ou de sítios anódicos na superfície do metal; A presença de um câtodo ou de sítios catódicos na superfície do metal; Eletrólito em contato com o anodo e com o catodo, formando um caminho para a condução de íons; Uma conexão elétrica entre o anodo e o catodo, fazendo com que os elétrons fluam entre o ánodo e o câtodo. MECANISMOS DE CORROSÃO ELECTROQUÍMICA Formas de destruição por corrosão Corrosão uniforme É a corrosão que ocorre em toda a extensão da superfície, de modo a provocar perda uniforme de espessura, (tornando-a mais fina, podendo eventualmente sofrer uma ruptura). Este tipo de corrosão ocorre em geral devido a micropilhas de acção local e é, provavelmente, a mais comum dos tipos de corrosão principalmente nos processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera e outros meios que tendo uma ação uniforme sobre a superfície metálica. Corrosão Uniforme em Tubo Enterrado Corrosão uniforme em Rotor de Bomba Submersa Corrosão alveolar (pit) A corrosão se dá de forma muito localizada consiste na formação de pequenas e profundas cavidades de alta intensidade na superficie do metal, geralmente com profundidade maior que o diametro e bordos angulosos. É frequente em metais formadores de películas protetoras, em geral passivas, que, sob a acção de certos agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais tornam-se ativos, possibilitando uma corrosão muito intensa. Sendo uma corrosão que não implica uma homogênea redução da espessura e ocorrendo no interior de equipamentos torna-se um tipo de corrosão de acompanhamento mais difícil. Corrosão por Pite em aço inox 24 \ Corrosã Alveolar Generalizada Corrosão Alveolar Generalizada em Tubo CorrosãoGalvânica Denomina-se corrosão galvânica o processo corrosivo resultante do contato elétrico de materiais diferentes ou dissimilares. Este tipo de corrosão será tão mais intensa quanto mais distantes forem os materiais na tabela de potenciais eletroquímicos, ou seja, em termos de nobreza no meio considerado. Outro aspecto importante é a presença de íons metálicos no eletrólito, quando estes íons forem de materiais mais catódicos que os de materiais onde venham haver contacto, poderá ocorrer corrosão devido a redução dos íons do meio com a consequente oxidação do metal do equipamento ou instalação. A tabela acima dá os valores práticos de potenciais de vários metais, em solos e água, medidos em relação a um eletrodo de referência. Quanto mais negativo o potencial, mais anódico será a sua condição, ou seja, mais sujeito à corrosão Corrosão por Par Galvânico em Feixe - Espelho de Permutador de água de refrigeração. Procedimentos que podem diminuir o efeito da corrosão galvânica. 1) Selecionar materiais localizados o mais próximo possível na série galvânica. 2) Manter uma relação de área favorável. 3) Isolar completamente metais diferentes 4) Aplicações de recobrimentos protetores sobre o catódo. 5) Adição de inibidores, quando possível, para diminuir a agressividade do meio. 6) Prever no projeto facilidades para substituição das partes anódicas (ou usar maior espessura para aumentar a vida útil) 7) Instalar um 3o metal que seja anódico em relação aos 2 metais do contato galvânico (anodo de sacrifício). Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Este tipo de corrosão ocorre em locais onde existe concentração de pequenas quantidades de fluído estagnado em cavidades ou espaços confinados. Apresenta-se em uniões ou zonas em que a renovação do meio corrosivo só pode ser obtida por difusão (movimento de íons causado por um gradiente de concentração). Esta condição de não renovação do meio corrosivo (estagnação) pode ser obtida também quando se tem sedimentação ou quando se utilizam juntas de material absorvente ou poroso. De uma maneira geral este tipo de corrosão ocorre em frestas com espessura de poucos centésimos de milímetro ou menor. As frestas estão sujeitas a formação de pilhas de aeração diferencial e de concentração iônica diferencial Quando o meio é líquido ocorre preferencialmente as pilhas de concentração iônica diferencial e quando o meio é gasoso tende a ocorrer as pilhas de aeração diferencial. Frestas ocorrem normalmente: em juntas soldadas com chapas sobrepostas; em juntas rebitadas; em ligações franjeadas; em ligações roscadas e em revestimentos com chapas aparafusadas. De qualquer forma as frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiões preferenciais de corrosão Corrosão Por Fresta em Parafuso-Porca 35 Procedimentos para diminuir a corrosão em frestas: usar soldas bem acabadas no lugar de rebites ou parafusos; proteger equipamentos que permitam completa drenagem, evitando cantos vivos ou áreas estagnantes; inspeção do equipamento e remoção de depósitos frequentemente; remoção de sólidos em suspensão remoção de materiais que retenham umidade. Corrosão por Ataque Seletivo Os processos corrosivos denominados de corrosão seletiva são aqueles em que se tenha a formação de um par galvânico devido a grande diferença de nobreza entre dois elementos de uma liga metálica. EX: Os dois principais tipos de corrosão seletiva são a grafítica e a dezincificação. Corrosão Dezincificação . É o nome dado ao ataque seletivo que ocorre nos latões. Os latões comuns são ligas Zn 30% , Cu 70% e apresentam uma coloração amarela. Designa-se por Dezincificação ao processo corrosivo que se observa nas ligas de zinco, especialmente latões, utilizados em trocadores de calor (resfriadores, condensadores, etc), tubulações para água salgada, dentre outras Corrosão Grafítica É um ataque seletivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos. Recebe esse nome devido ao fato que o ferro fundido parece tornar-se grafitizado. Neste caso, o ataque seletivo ocorre na matriz do ferro, deixando uma rede de grafite, que é catódica em relação ao ferro. Corrosão Associada ao Escoamento de Fluidos No escoamento de fluidos pode-se ter a aceleração dos processos corrosivos em virtude da associação do efeito mecânico com a ação corrosiva Corrosão por Erosão Erosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa. A ação erosiva sobre um material metálico é mais freqüente nos seguintes casos: quando se desloca um material sólido; quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas e; quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas. Mecanismo A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protetoras constituídas de produtos de corrosão. A corrosão produz a película de produto de corrosão, o processo erosivo remove expondo a superfície a novo desgaste corrosivo. O resultado final será de um desgaste muito maior do que se apenas o processo corrosivo ou erosivo agisse isoladamente Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com erosão. Para se combater a corrosão por erosão, pode-se realizar, em ordem de importância, os seguintes procedimentos: usar materiais mais resistentes projetos adequados, no sentido da forma ou da geometria do equipamento. Ex: aumentar o diâmetro de um tubo diminuindo assim a velocidade do fluido e assegurando um fluxo laminar alteração do ameio ambiente, desaeração ou adição de inibidores (pouco econômico); Recobrimentos (aplicações de recobrimentos de diferentes espécies) e proteção catódica (ajuda a reduzir o ataque, não sendo porém muito eficiente). Corrosão erosão Corrosão com Cavitação Cavitação é o desgaste provocado em uma superfície metálica devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas A cavitação surge em zonas de baixa pressão onde o líquido entra em ebulição formando bolhas, as quais ao tomarem em contato com zonas de pressão mais alta são destruídas instantaneamente criando ondas de choque no líquido A cavitação da mesma forma que a erosão destrói as películas de produtos de corrosão expondo o material a novo desgaste corrosivo, além de provocar a deformação plástica com encruamento em face da incidência de ondas de choque de alta pressão e portanto a criação de áreas anódicas. Limpeza dos encamentos Após a montagem e antes de entrar em operação a tubagem deve ser limpa, geralmente com água. As bombas, válvulas com aneis de vedação resilientes, medidores e outros equipamentos sujeitos a danos deverão ser protegidos com filtros provisórios. As válvulas de retenção, controlo, segurança de alívio, deverão ser retitadas para limpeza. Os encanamentos de água potável, depois de limpeza, devem ser desinfectados com solução de cloro. Teste de pressão Teste com ar comprimido, para encanamento de grandes diâmetros. Procedimento do teste com ar. O teste é realizado por etepas, deverá ser apenas 10% acima da pressão do projecto. 1ª etapa 25% da pressão do trabalho; 2ª etapa 50%; 3ª etapa 75%; 4ª etapa 100% da pressão do teste Verificar vazamento nas juntas por meio de espuma; Teste de pressão cont Elevar a pressão gradualmente entre etapas, testes acompanhados de longe e orientados por experientes. Teste hidrostático Geralmente usa-se água. 1- Para temperatura de projecto inferior a 340º C 2- Para temperatura de projeto superior a 340º C Teste de pressão cont/ Onde : Pt - Pressão mínima para o teste hidrostático (kgf/cm) P - Pressão de projecto σ340 - Tensão admissível do material a 340º C σp - Tensão admissível do material na temperatura de projecto Cores para identificação de encanamentos Fluido ou serviço cor de identificação Água doce ---------------------------------------------------------Azul Água salgada ----------------------------------------------------- Verde Água para combate a incêndio ------------------------- Vermelha Ar comprimido ------------------------------------------------- Branco Vapor ----------------------------------------------------------- Cinzento Óleo combustível ------------------------------------------- Castanho Ó leo lubrificante -------------------------------------------- Amarelo Esgoto ------------------------------------------------------------- Preto Ácidos ----------------------------------------------------------- Laranja Isolamentos Térmicos Objectivo do isolamento térmico: Conservação da energia em tubulações e equipamentos que trabalham em baixas ou altas temperaturas; Protecção pessoal (Aplicado para t > 60°C e t < 0°C nas tubulações abaixo de 2 m de altura ou abaixo de 1 m de distância de qualquer piso de operação) prevenção de superfícies sujeitas à condensação ou o congelamento do vapor d’água do ar. Isolamentos Térmicos/ CONT Isolamento térmico a frio objetivo: Conservação da energia, evitando a troca com o meio ambiente ; Preservar superfícies da condensação. Isolamento Térmico a Quente Objectivo conservação da energia evitando a troca de energia com o meio ambiente; Protecção pessoal. Materiais para isolamento Isolamento térmico a frio usa-se o poliuretano expandido e o isopor. Lã de rocha se restringe aos pontos onde é impossível o uso do isopor ou do poliuretano. Isolamento térmico a quente usa-se lã de rocha e silicato de cálcio. O silicato de cálcio é rígido e apresenta-se em placas, calhas ou em segmentos. A lã de rocha é flexível e apresenta-se em placas ou calhas. Aplicação de isolantes térmicos Aplicação de isolantes térmicos Aquecimento de encamentos Aquecimento dos Encanamentos Objectivo Manter em condições de escoamento líquidos de alta viscosidade ou materiais que sejam sólidos na temperatura ambiente; Manter determinados fluidos, por exigência de serviço, dentro de certos limites de temperatura e reaquecer as tubulações no início do funcionamento, para eliminar depósitos sólidos. Sistemas de aquecimento Tubos de aquecimento externo paralelos Baixo custo inicial; Facilidade de manutenção e impossibilidade de contaminação do fluido circulante. Desvantagens o aquecimento irregular; Difícil controle e Aquecimento inicial lento. Tubo de aquecimento enrolado externamente É mais caro Difícil construção Permite um aquecimento mais intenso e uniforme Aquecimento com tubo externo paraleloe e enrolado Tubo de aquecimento interno É muito usado em tubos de grandes diâmetros (ø > 20”); boa eficiência de aquecimento. Construção cara e complicada; Problemas de dilatação diferencial entre os tubos (o tubo de vapor é mais quente, aquece mais rápido); Possibilidade de contaminação do fluido circulante, Dificuldade na localização e reparação em casos de vazamentos; Não permite a limpeza interna da tubulação. Tubo de aquecimento interno Tubo de aquecimento Aquecimento eléctrico Consiste na colocação de fios eléctricos, longitudinalmente ou em espiral, por fora da tubulação. Usa-se corrente de baixa tensão e alta intensidade, controlada por um termóstato que mede a temperatura da parede do tubo. Custos de instalação e operação são altos; Aquecimento é rápido; Partida instantânea; Uniforme em toda a tubulação; Tem bom controle do aquecimento e Baixo custo de manutenção. Uniões de encanamentos Uniões de Encanamentos Sistema de encanamentos é constituído por parcelas designadas quarteladas. As quarteladas são construídas em oficinas antes da sua montagem a bordo. Para a sua ligação com os vários acessórios e equipamentos, recorre – se aos diversos tipos de uniões: Uniões roscadas (secrewed joints); Uniões soldadas (welded joints) e Uniões flangeadas (flanged joints), as mais comuns. Uniões de encanamentos /CONT Factores para a escolha do tipo de união: Material e dimensões do encanamento; O fluído; Pressão e temperatura de trabalho. Uniões Roscadas É mais simples; Baixo custo e fácil execução; São empregues em sistemas com baixas pressões de serviço. Usa-se em encanamentos com menos de 4” de diâmetro (os mais comuns não ultrapassam as 2½”), Uniões de encanamentos /CONT Reduzida resistência mecânica, por isso empregam–se em sistemas para os serviços secundários, domésticos – sanitários, água doce potável, etc. Estas uniões são normalmente únicas empregues nos encanamentos galvanizados, encontrando–se com menos frequência em tubos de aço–carbono, plásticos e ferro fundido. Tipos de uniões roscadas Uniões Soldadas Uniões Soldadas Vantagens : Boa resistência mecânica; Estanqueidade permanente; Facilidade na aplicação do isolamento e pintura; Não necessitam de manutenção. Desvantagens: Dificuldades na montagem e na desmontagem; Necessidade de mão-de-obra mais especializada e experiente. Uniões Soldadas Uniões Soldobrasagem É um método comum de ligar encanamentos não ferrosos. gama de temperaturas e pressões até aos 15 Kg/Cm2 e 220oC. A baixas temperaturas, podem operar até 210 Kg/Cm2 . Uniões Flangeadas São de maior aplicação a bordo, devido à facilidade de montagem e desmontagem, Servem para toda a gama de pressões normais de serviço. Utilizam–se para ligar os encanamentos entre si, estes às válvulas e às máquinas (bombas, compressores, etc.). União flangeada integral (fundida ou forjada com encanamento); União flangeda independente (soldada ou roscada ao encanamento). Uniões Flangeadas/CONT Uniões Flangeadas/CONT Juntas e empaques Juntas e Empanques Os empanques e as juntas são utilizados para garantirem a vedação das uniões dos diversos encanamentos nos sistemas e dos equipamentos e máquinas. As uniões podem permitir o movimento de um dos órgãos, (hastes das válvulas e nos veios). Uniões fixas,(flanges e tampas). Uniões com movimento usam empanques; Dificuldade é garantir uma boa vedação com o menor atrito possível, para não provocar desgastes nos órgãos móveis e a deterioração do empanque. Juntas e empamques/ cont Material para empanques: Borracha, o algodão e o linho ensebados e trançados – para serviços de baixas pressões e temperaturas. Amianto grafitado (aramado, casos especiais) - para altas pressões e temperaturas. Juntas Uniões fixas, usam juntas- adequadas ao fluido, às pressões e temperaturas de serviço. Em serviço, a junta é submetida a compressão ( aperto dos parafusos) ; Tracção ( à pressão interna do fluido). O material da junta deve ser deformável e elástico- para compensar as irregularidades das faces das flanges e resistir às variações de pressão e temperatura. Material para junta Juntas não metálicas Juntas planas- borracha natural (para água, ar comprimido, condensados até aos 100ºC); Borracha sintética (para óleos até aos 120ºC); Amianto grafitado (para vapor e óleos até 400ºC e 48Kg/Cm2); Plásticos (para fluidos corrosivos à baixas pressões e temperaturas) cartão hidráulico (para água, ar comprimido, condensados e outros serviços de baixas pressões e temperaturas). Composto pastoso: substitui as juntas, após aplicação, endurecem e garantem a vedação Juntas Metálicas Folheadas (chapas de lâminas metálicas): plana ou enrugada e revestido de material macio, (geralmente amianto) - usadas em serviços de altas pressões e temperaturas, até aos 455ºC; Planas (metálicas maciças com faces planas ou ranchuradas; Junta de anel (anéis metálicas de secção oval ou octogonal, geralmente de aço inoxidável. Outras formas de união de encanamentos Uniões de compressão : paredes finas e pequeno diâmetro, principalmente de metais não ferrosos e aço inox. A ligação faz–se por aperto de uma porca de rosca fina que comprime as paredes do encanamento contra uma união até se atingir o contacto metal contra metal completamente estanque. União rápida Uniões e curvas de dilatação Sistemas que trabalham a altas temperaturas, devem dispor de uniões de dilataçãoentre os encanamentos, para permitir a sua dilatação e contracção. A figura abaixo ilustra uma união de dilatação típica, que consiste numa caixa de empanque, tubo deslizante, macho e parafusos de fixação. A união é empancada e dispõe de uma coroa com parafusos de aperto. O tubo macho pode mover–se longitudinalmente numa distância limitada. Uniões com bucin JUNTAS DE FOLE Manutenção de encanamentos Encanamentos de aço-carbono e aço-liga que não tenham isolamento térmico, devem ser obrigatoriamente pintados. A pintura permite rápida identificação do encanamento, fácil detenção de fugas e protecção contra a corrosão. As superfícies metálicas devem ser completamente limpas, removendo – se a ferrugem, tinta solta, óleos e quaisquer substâncias estranhas. Tintas devem ser resistentes a fogo, número de demãos, tempos de secagem dependem do metal de base e condições de serviço. Avarias de encanamentos Corrosão ao longo do comprimento, curvas e zonas de ligação; Fissuras e fracturas, falhas e pequenos orifícios; Desgastes e amolgadelas em secções localizadas. Desmontagem de encanamentos Antes de desmontar assegurar a estanqueidade do sistema fechando as válvulas anteriores e posteriores à quartelada ou mantendo juntas cegas. Desmontado o encanamento: 1º procede – se à sua limpeza que incluirá a remoção da sujidade, tinta velha, resíduos, ferrugens, etc. 2º Procede-se à análise visual para localizar e avaliar zonas de desgaste, corrosão, fissuras ou perfurações. Efectuar prova hidráulica à quartelada. Esta consiste em submeter a quartelada a uma pressão 1,2 a 1,5 vezes a pressão de serviço. As fissuras, fracturas ou perfurações serão reveladas pelas fugas de água. Análize de avarias nos encanamentos A sondagem por martelagem - se o som produzido for “choco” o seu estado é mau, e se for “metálico” o seu estado é bom. Sondagem por líquidos penetrantes – permite revelar fissuras não visíveis a olho nu ou à lupa. Sondagem por perfuração – permite qualificar o desgaste das paredes dos tubos. Este consiste na abertura de pequenos orifícios que permitem medir a espessura das paredes. Sondagem por ultra-sons – permite determinar a espessura das paredes e consequentemente o seu desgaste. Sondagem por radiografia – permite localizar fissuras das paredes e zonas de enfraquecimento do material. Reparação dos encanamentos Reparação provisória sem desmontagem As fissuras, fracturas ou orifícios nos encanamentos que não possa ser desmontado de imediato para a sua reparação, faz-se uma arroteadura no local da fuga. A operação consiste em eliminar a fuga tapando externamente o orifício, ou fractura. Usando a borracha em chapa fina, envolvendo o encanamento na zona da fuga e apertando-a com braçadeiras ou arame. Arroteadura tradicional, consiste em dar várias voltas sobrepostas de cordel (fio de sisal, algodão cánhamo, etc.) sobre uma pasta de estopa ou linho com alvaiade. Para situações de emergência existem “Kits” de reparação de encanamentos, que consistem num conjunto de tecidos de seda e resina para arroteaduras resistententes à temperaturas e pressões elevadas Reparação com desmontagem Os métodos de reparação a adoptar, a decisão de reparação, depende do material, da pressão e temperaturas de serviço, dos custos de reparação, dos meios disponíveis, quer materiais quer humanos. Encanamento é reparado, deverá ser sujeito a uma prova hidráulica ( 1,5 vezes) a pressão de serviço, com duração de 20 minutos. Só depois do teste é que se considera a reparação concluída. O encanamento até ser montado deve ter as suas extremidades tapadas com tacos de madeira para que não entrem materiais estranhos para o seu interior. Condução de encanamento Verificação de funcionamento Todos os encanamentos, em especial as juntas de união devem ser examinadas com frequência e mantidos estanques. Os encanamentos que estejam em serviço por períodos longos devem ser mantidos purgados e devem ser testados trimestralmente. Ao comunicar líquidos aos encanamentos, a pressão do líquido no seu interior deve ser elevada gradualmente até ao valor de serviço. Ao comunicar vapor ou gases aos encanamentos, estes devem ser devidamente purgados os líquidos residuais, elevando-se gradualmente a pressão do fluido por forma a mantê-la equilibrada em todo o sistema. AULAS VÁLVULAS Válvula mecânica é um aparelho constituído de um corpo com orifício fechado por acção de um disco ou macho. Consta de: Válvula /continuação Funções: Bloquear, restabelecer, controlar, ou interromper o fluxo de um fluído numa conduta Controlar nível, volume, pressão, temperatura, direcção do fluído na tubulação Ligar, desligar, regular, modular ou isolar, prevenir contrafluxo e segurança. Válvula/continuação Válvula com extremidade roscada: Facilidade de montagem e desmontagem, Solda difícil ou impossível Menor diametro Instalações industriais de pequena responsabilidade Baixas pressões Residenciais e prediais Válvula/continuação Válvula com extremidade roscada Válvula/continuação Válvula flangeada, aplicação Diversos serviços industriais Variadas temperatutas Variadas pressões Aplicações especiais Válvula/ continuação Válvula com extremidade flangeada Válvula/opearação As válvulas podem ser operadas: Válvulas / tipos 1. Válvula interruptora; 2. Válvula de retenção ou de não retorno; 3. Válvula de garganta equilibrada ou diferencial 1. VÁVULA INTERRUPTORA Estabele ou interrompe o fluxo Trabalha totalmrnte aberta ou totalmente fechada Válvula interruptora/ classificação Válvula de gaveta; cunha; globo; êmbolo e macho. 1.1 VÁLVULA INTERRUPTORA DE TIPO GAVETA Era a mais usada no sistema de encanamento como válvula de bloqueio; Hoje é preterida por mais modernas,eficientes, menor custo Usa-se quando não é para alterar a direcção nem estrangular o fluxo Válvula de gaveta continuação Meio aberta, o fluído esbarra sobre o obturador causando batimento, desgaste e corrosão Aplicaise para serviços de água, óleo, gas, fluídos sem sólidos em suspenão Não é recomendável para fluiídos como resina, tintas e vernizes Válvula de gaveta/ vantagnes Passagem livre Óptima estanqueidade Variedade de pressão e temperatura Fluxo em dois sentidos Fácil manutenção DESVANTAGENS Nao operar com maior frequência; Alto custo Não regula fluxo 114 Válvula de gaveta Válvula de gaveta ilustração Válvula de gaveta CONSTITUIÇÃO 1.2 Válvula interruptora de tipo globo O nome deve-se a forma arredondada do corpo. Regula a vazão, bloqueia o fluxo no circuito Funcionamento manual girando o volante num ou noutro sentido, promove movimento de translação do obturador, ascendendo ou descendendo. Alteração da direcção do fluxo na passagem da válvula Própria para actuação frequente Existem 4 classes. Válvula de globo Constituição da válvula de globo Classificação das válvulas de globo ) Válvula globo, características Extremidades de entrada e saida coaxiais Haste perpendicular à direcção do fluxo Fluído entra pela câmara inferior e faz 90° em relação ao seu eixo Fluído percorre um caminho em forma de S Elevado grau de perda de carga Válvula globo Direcção do fluxo Classificação das válvula de globo/cont 1.2.2) Válvula angular usada em extremidades livres da linha As extremidades de entrada e saída estão dispostas a 90° entre si permitindo: Menor perda de carga Menor número de conexões na instalação Classificação das válvulas de globo/ cont Válvula angular constituição Classificação das válvulas de globo/cont 1.2.3) Válvulas oblíquas- Bloqueio e regulação de vapores, serviços corrosivos e erosivos Mecanismo de abertura, fechamento e região de vedação ficam em posição oblíqua 45° em relação ao eixo de entrada e saída. Conhecida também como válvula tipo”Y” ou passagem recta. Classificação das válvulas de globo/cont Válvula oblíqua ilusração Classificação das válvulas de globo/cont 1.2.4) Válvula de agulha- para regulação fina de líquidos e gases ø máximo do encanento2” Obturador formato cónico, costituído na extremidade da haste Orifício muito reduzido em relação a bitola da válvula Aplica-se usa em aparelhos de instrumentação de ar comprimido, gases, líquidos homogéneos de baixa viscosidade Classificação das válvulas de globo/cont Válvula de agulha ilustração 1.3 Válvula interruptora tipo macho Válvula de macho- obturador é um macho paralelo ou cónico, gira em torno da haste, alinhando as aberturas com a do corpo ¼ de volta abre ou fecha o fluxo Macho pode ser lubrificado ou não Macho lubrificado maneio de óleos, produtos graxos muito densos, refinação de petróleo pressões até 6000psi temperatura -30 a 300°c Substitui outas válvulas em diversas aplicações. Válvula de macho /cont Macho consiste de um veio cilindro ou cónico que roda detro de uma caixa; Podem ter duas ou mais vias; Usadas como válvulas de bloqueio(on/of) Serviços: água, gas,óleo,líquidos com sólidos em suspenão, em linhas de ácido, produtos petrolíferos nas industrias etc. Vanatagens: Válvulas de macho/cont Vanatagens: Baixa perda de carga Fluxo inenterrupto nos dois sentidos Construção simples e robusta Abertura e fechamento rápido Proteção das sedes. Desvantagens Peso elevado Falta de estanqueidade em certos modelos Válvula de macho/tipo Válvula de macho de 3 ou 4 vias, furado em T, em L ou em Crx Válvula de macho /cont Valvula de macho ilustração 1.4 Válvula interruptora de tipo esfera Válvula de bloqueio, eficiente, menor custo, a partir de década 80 ganha espaço. Mínima perda de carga para modelos de passagem plena, Baixa perda para outros modelos É evolução da válvula de macho, empregue como válvula de bloqueio (on/off) Válvua de esfera Serviços: água, óleo, gás, fluídos sem sólidos em suspenão, Pode trabalhar em fluídos que deixam depósitos. Vanatgnes -Passagem livre; Estanqueidade plena; Fluidos não entra em contacto com orgãos internos; Válvua de esfera /cont -Abertura /fechamento rápido -Ampla gama de pressão -Fluxo em dois sentidos Desvantagens Não regula o fluxo Gama de temperatura reduzida Custo elevado Válvula de esfera/ partes 1.5 Válvula interruptora de tipo borboleta Inicialmente concebida para regular o fluxo, com aprimoramento da sede, permite bloqueiar Trabalha em em várias posições de fecho parcial Fecha-se pela rotação do disco perpendicular ao escoamento do fluído As sedes com elastómeros garantem estanqueidade perfeita Prensa – Gaxetas ou Preme – Gaxetas –trata-se de uma estrutura metálica cilíndrica e oca com formato característico que transmite pressão do flange às gaxetas no interior da caixa de gaxetas. Gaxetas –a gaxeta é o elemento vedante que impede o vazamento de fluido de processo para o meio ambiente ou a entrada de ar para a válvula de controle. Válvula borboleta/continuação Válvula borboleta ilustração 138 Válvula borboleta/cont Aplicação : Adução e distribuição de água bruta ou tratada; Estação de tratamento de água e esgoto Industria química, electroquímica, farmaceútica e alimentar Serviços de alta corrosão (revestidos com anticorrosivo) Em tubulação com líquidos, gases com sólidos em suspensão Válvulas borboleta/cont Vanatagens da válvula borboleta Facilidade de montar Construção compacta Robusta e leve Ocupa menor espaço Escelentes características de escoamento Baixo custo Boa perfomance como válvula de regulação e controlo Desvantagens: Não deve ser instalada próxima de outros acessórios Válvula borboleta /cont Válvula borboleta ilustrações 1.6 Válvula diafragma/ características Diafragma peça moldada e prensada feita de borracha ou plástico; Simplicidade construtiva (corpo, diafragma e tampa) Dispensa engaxetamento de haste Mautenção mínima e fácil Perfil geométrico permite revestimento( borracha, ebonite, vidro teflon etc) Mecanismo de accionamento isolado de fluído Válvula de diafragma/cont Válvula diafragma ilustração Válvula de diafragma/ cont Aplicação: Apropriada para fluídos corrosivos, abrasivos, erosivos, controlo de gases industriais; Processamento de fluídos com partículas sólidas, como pasta e lama; Resposta rápida e regulação/bloqueio de fluídos nos sistemas de controlo da industria química, petroquímica, farmaceútica, mineração, alimentícia,bebidas, saneamento, cimento etc Válvula de diafragma/cont Vanatagens Estanqueidade absoluta; Accionamento manual ou actuador; Isolamento total do mecanismo de actuação; Fluxo contínuo nos dois sentidos; Instalação em qualquer sentido; Baixa perda de carga; Longa vida útil; Válvula diafragma/ cont Ausência de engaxetamento na haste; Versatilidade e facilidade para revestimento. Desvantagens Pressão e temperatura limitada ao elastómero do diafragma 2. Válvula de retenção Válvulas de retenção são de auto- operação proporcionada pela diferença de pressão entre montante e ajusante Dispensa operador São unudirecionais Não permite refluxo Evita a sobre pressão causada pelo golpe de ariete Quando a bomba pára, retém a coluna do fluído na tubulação Válvula de retenção/cont Ilustração Válvulas de retenção/cont Classificação das válvulas de retenção As que vedam para uma sede inclinada, obturador oscilando em torno de um eixo Válvuulas de retenção /cont Classificação As que permitem passagem do fluído de baixo para cima, a elevação do obturador é pela difernça de pressão do fluído Classificação das válvulas de retenção As que possuem uma abertura regulável pela maior ou menor elevação da haste As que apresentam na parte superior da haste um êmbolo flutuante Válvula de retenção/cont Válvula de charneira- o disco mantem se fechado por acção do seu peso, e abre-se sob pressão do fluído, numa única direcção. Válvula de obturador- obturador dispõe de guias nas extremidades superior e inferior para evitar que a válvula incline e não se assente bem sobre a sua sede. Obturador pode estar ligado a haste, movendo-se ao longo desta quando estiver aberat. 3. Válvula de garganta ou diferenciais equilibradas Válvulas usadas no circuito de vapor, são de abertura e fecho rápido, regula o fluxo de vapor. Podem ser de duplo assento e equilibradoras Tem um sistema de compensação que elimina os esforço de vapor sobre a parte inferior do obturador. Válvula de garganta/cont Ilustração Válvulas redutoras de pressão Manter constante a pressão a jusante da instalação, menor que a de montante, dentro da faixa pré-estabebecida. Nas instalações marítimas aplica-se nas caldeiras, máquina principal e auxiliar, climatização e refrigeração com finalidade de manter/reduzir a pressão na tubulação, controlo de vazão, níveis de água. São de operação automática Válvula redutora de pressão Vantagens: Reguala a pressão do fluido Pode ser usada para qualquer tipo de fluído Pode ser fabrificada de diferentes materiais Desvantes: Elevados custos Manutenção constante Válvulas redutoras de pressão Ilustração Mantem a pressão de descarga constante, independentemente das variações de pressão de alimentação. Válvula reguladora de pressão Válvula de controle auto operada Válvulas reguladoras de pressão Válvulas reguladas por mola Consitem de válvula pricipal com êmbolo na parte superior da haste, válvula auxiliar de controlo, diafragma e mola. Funcionamento Fluído exerce pressão contra obturador, fechando-o ao mesmo tempo entra na válvula auxiliar que controla o fluído na parte superior do êmbolo, cuja área é maior que a do obturador. Diagrama controla abertuta e fecho da válvula auxiliar e posição do obturador da válvula principal. Posição do diagrama dende tensão da mola e pressão de descarga. Válvulas reguladoras de pressão Válvula controlada por mola ilustração Válvulas controladas por pressão pneumática Válvulas pneumáticas baseiam se no princípio de um gás num espaço fechado, varia inversamente ao seu volume. Válvula em serviço- pressão do fluído e tens ão da mola tende a fechar. Controla-se pela pressão de descarga. Quando se aproxima ao valor de regulação se fecha e quando se afasta se abre, permitindoque a pressão seja constante. Aplicação: Água, ar, óleo e outros fluidos á temperatura não muito elevada. Válvulas controladas por pressão pneumática Ilustração das válvulas pneumáticas Outros tipos de válvulas de controle Diferentes tipos de válvulas de controle Válvula de segurança e alívio de pressão Função proteção do pessoal e da instalação. São válvulas auto operadas. Válvulas de segurança Servem para evitar pressões excessivas no sistema. Funcionamento: O obturador da válvula mantém se fechado por acção de uma mola. Quando a pressão excede a tensão da mola, a válvula abre-se e descarrega o fluído em excesso. Caracteriza-se pela abertura instantánea. Válvbulas de segurança Ilustração Válvula de alívio de pressão Dispositivo automático de alívio de pressão, accionado pela pressão estática na entrada do obturador, caracteriza-se pela abertura lenta a medida que a pressão aumenta acima da pressão de ajuste, ocorre com os líquidos. Serve parab protecção da vida huma e da instalação Partes de uma de seguranç e alívio Ilustração Válvuas especiais A bordo dos navios para fins específicos usam se válvulas de corte nos sistemas de combustível que se situam a saída dos tanques armazenamento e de alimentação. Em alguns casos são actuadas por uma mola , comando a distância por um cabo ou corrente que actua num gatilho que retém a mola para o fecho da válvula. Válvulas especiais Ilustração Válvulas termostáticas Válvulas termostáticas destinam-se a manter temperaturas uniformes em tanques e aparelhos aquecidos por vapor. Válvula termostática Ilustração Seleção de válvulas válvulas Acessórios Acessórios – peças destinadas para conferir qualidade ao fluxo e segurança a instalação. Finalidade: Filtragem, retirada do condensado em tubulações de gases, entrada e saida de ar das tubulações de líquidos, medição de temperatura e pressão totalização de vazão etc. Acessórios /cont Filtros- garantem a qualidade do fluído quanto á quantidade e diametro máximo dos sólidos em suspenão. Retendo materiais estranhos que possam obstruir as válvulas, encamentos ou causar danos as máquinas. Classificação: filtros permanentes podem ser tipo “y” e de cesto Tipo “y”em linhas horizontais voltado para baixo ou inclinado a 45° ou linha vertical com fluxo descendente. Tipo cesto em linhas horizontais com filtro para baixo. Substitue tipo y quando a limpeza do elemento filtrante é frequente. Acessórios Filtros permanentes Tipo y Tipo cesto Filtros Filtros temporários- geralmente são removidos após a pré-partida ou após manutenções. Fabricados em chapa de aço carbono ou inox instalados entre flanges, tipo wafer. Acessórios Visores de fluxo- servem para confirmação visual da presença de fluxo no encanamento. Poedem ser instalados na horizontal ou na vertical. Existem modelos para líquidos, para gases, com palhetas ou roda aletada, tipo ventilador. Acessórios Separadores de humidade- Instala-se em linhas horizontais contedo gases e humidade em forma de gotículas em suspenão. Baseia-se na passagem de um fluído gasoso por uma serpentina onde as gotas do líquido por inercia ficam retidas e encaminhadas para um ponto de purga Acessórios Separadores de humidade Acessórios/ cont Purgadores destinam-se a eliminar automáticamente o fluído condensado na linha de vapores e gases. Tipos: Purgador de boia, de balde invertido, termodinámico eletrónico. Instalação: nos pontos baixos das linhas, no final dos trechos horizontais onde se tem uma elevação da tubulação, no final das linhas, em cada 40 metros de tubulação. ACESSÓRIOS/CONT Purgadores de boia Recomendados para sistema de vapores e ar comprimido e utros gases sem presença de óleo no condensado Sistema de bombagem Sistema de bombagem constituição: conduta de aspiração, bomba(s), conduta de descarga. Bomba divide o sistema em duas partes: Encanamentos de sucção Encanamentos de descarga. Sistema de bombagem pode ser por gravidade sem elemento mecânico de elevação. Forçado- conjunto mecânico elevatório para movimentar o fluído. 182 Instalação de bombagem 183 Variáveis características do sistema de bombagem Azona de aspiração determina a condição do sistema com fluídos abaixo da altura da bomba: Capacidade ou vazão (ébito) É taxa do fluxo (vazão volumétrica0) com que o líquido é transfegado pela bomba /h Capacidade depende dos seguintes factores: Caracteríristas do fluído Tamanho da boma (seccão de entrada/saída) Tamanho do impulsor Velocidade de rotação do impulsor Tamanho e forma de palhete Condição de temperatura e pressão. CAPACIDADE DO SISTEMA Os factores que afectam a quantidade de fluído que flui pela bomba são pressões na entrada e saídada bomba, o que plota a curva característica da bomba. Q=A×C: Q= Débito; A= Secção interna da conduta C= Velocidade de escoamento Pressão de sucção – indicada por manovacuómetro instalado na aspiração da bomba . Pressão de descarga- indicada por manómetro instalado na descarga Carga e pressão Pressão peso de uma coluna vertical do líquido. carga estática: A altura da coluna líquida em metros. Carga da bomba Carga ou altura, é energia cinética criada pela bomba. É altura de uma coluna líquida que a bomba produz a partir da energia cinética transferida ao líquido. (altura de jacto de água projrctado para cima) Carga - unidades de comprimento. Pressão - unidades de força por área. A energia de uma bomba expressa –se em carga Conversão de pressão para carga Acarga estática, pressão espessífica depende do peso líquido: H= - Carga estática de succão m 3 g V 2 2
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