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1 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br NR13 - Caldeiras e Vasos de Pressão 2 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br A SCL Engenharia deseja que por este treinamento você possa contribuir para seu aprimoramento profissional, através do conhecimento técnico, do desenvolvimento da autoconfiança, da percepção e da conscientização. Esses fatores são essenciais, pois suas atividades devem ser realizadas com responsabilidade e comprometimento na preservação da vida. Acreditamosno RESPEITO AO SER HUMANO; Acreditamos no TRABALHO EM EQUIPE; Acreditamos na INTEGRIDADE E ÉTICA; ALGUNS DOS NOSSOS TREINAMENTOS: Primeiros Socorros NR 05 - CIPA NR 10 – Segurança e Saúde em Instalações Elétricas NR 11 - Movimentação de Ponte Rolante, Paleteira, Empilhadeira Elétrica e a Gás, Retroescavadeira, Bob Cat, Operador de Guindaste/ Caminhão Munk NR 13 - Caldeiras e Vasos de Pressão NR 23 – Combate a Incêndio NR 33 - Segurança e Saúde no Trabalho em Espaços Confinados NR 35 – Trabalho em Altura Fone:(11) 2409 – 3131/4964-2028 Contato@sclengenharia.com.br www.sclengenharia.com.br http://www.sclengenharia.com.br/ 3 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br Índice 1. ASME 4 2. OIT – Organização Internacional do Trabalho 6 3. FUNDACENTRO 6 4. Introdução a Segurança do Trabalho 8 5. Acidentes do trabalho 11 6. NR 6 – Equipamento de Proteção Individual e Coletiva 16 7. Conceitos básicos de pressão, temperatura e transferência de calor 18 8. Caldeira, vapor saturado e vapor superaquecido 29 9. Vasos de Pressão 33 10. Como comprar uma caldeira / vaso de pressão 39 11. Materiais para construção de vaso de pressão 42 12. Dispositivos de Segurança 44 4 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 1. ASME O ASME foi fundado em 1880 com o objetivo de aprimorar os conhecimentos dos engenheiros devido ao aumento da industrialização e da mecanização das indústrias. Fundadores desta sociedade foram alguns dos fabricantes de máquinas mais importantes e inovadores do final do século XIX, liderada pelo proeminente engenheiro Alexander Lyman Holley, Henry Rossiter Worthington e John Edison Sweet. Holley presidiu a primeira reunião que foi realizada, em 16 de fevereiro, com 30 pessoas. A partir dessa data, a sociedade passou reuniões formais para discutir o desenvolvimento de ferramentas padrão e peças de máquinas, bem como práticas de trabalho uniformes. No entanto, foi em 1905 que um importante acontecimento marcou um novo propósito ao ASME que impactou na vida da sociedade americana. Vapor alimentado a tecnologia do século 19. Apesar de seu poder, caldeiras e vasos de pressão são temperamentais, exigindo constante atenção e manutenção. Embora houvesse inúmeras explosões de caldeiras durante todo o século 19, não havia códigos legais para a fabricação, operação e manutenção de caldeiras e vasos de pressão em qualquer estado da União Europeia. Um dos incidentes mais importantes que comprovaram a necessidade de desenvolvimento de leis de caldeira foi o desastre da fábrica de calçados Grover, localizada no município de Brockton, em Massachusetts em 10 de março de 1905. Antes da explosão Após a explosão 5 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br Uma antiga caldeira, usado como um backup durante a manutenção do modelo mais novo, explodiu, atirando através de três pisos e telhado do edifício. Com a explosão muitas vigas de concreto e máquinas pesadas se quebraram prendendo muitos trabalhadores. O fogo iniciado na caldeira e que teve ajuda das tubulações de gás, lançou labaredas que afetou a estrutura do prédio que levou ao colapso em poucos minutos. A explosão resultou em 58 mortes e 117 feridos. Foi esta catástrofe que ocorreu em Massachusetts o ímpeto de estabelecer um Conselho de cinco homens do grupo de caldeiras, cujo cargo era escrever uma lei sobre caldeiras e vasos de pressão para o Estado, o Conselho publicou as suas leis de caldeira em 1908. O ASME é mais conhecido por melhorar a segurança dos equipamentos desde a fabricação até a manutenção principalmente de caldeiras e vasos de pressão. Um interesse da fundação foi garantir a confiabilidade e previsibilidade no projeto da máquina e da produção mecânica. Caldeiras e vasos de pressão foram uma inovação que a indústria e os sistemas de transporte tiveram que nunca tinha sido possível antes. No entanto, a máquina é temperamental e se não muito bem cuidada pode trazer consequências desastrosas. ASME publicou a Caldeira & Código de Vasos de Pressão (BPVC) em 1915, que mais tarde foi incorporada em forma de lei, na maioria dos territórios norte-americanos. Nos anos seguintes à publicação do primeiro BPVC, ASME continuou a proliferação de segurança na indústria, desenvolvimento de padrões de engenharia em diversas áreas técnicas, incluindo a produção gasoduto, elevadores e escadas rolantes, manuseio de materiais, turbinas a gás e energia nuclear. Hoje, ASME tem mais de 600 códigos e padrões disponíveis em cópia impressa e online. O gráfico abaixo mostra o forte impacto destes dois acontecimentos na ocorrência de explosões de caldeiras, a despeito do aumento da criticidade de suas condições operacionais (linha azul) e da quantidade de equipamentos instalados. 6 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 2. OIT – ORGANIZAÇÃO INTERNACIONAL DO TRABALHO A Organização Internacional do Trabalho (OIT) é a agência das Nações Unidas que tem por missão promover oportunidades para que homens e mulheres possam ter acesso a um trabalho decente e produtivo, em condições de liberdade, equidade, segurança e dignidade. O Trabalho Decente, conceito formalizado pela OIT em 1999, sintetiza a sua missão histórica de promover oportunidades para que homens e mulheres possam ter um trabalho produtivo e de qualidade, em condições de liberdade, equidade, segurança e dignidade humanas, sendo considerada condição fundamental para a superação da pobreza, a redução das desigualdades sociais, a garantia da governabilidade democrática e o desenvolvimento sustentável. O Trabalho Decente é o ponto de convergência dos quatro objetivos estratégicos da OIT: o respeito aos direitos no trabalho (em especial aqueles definidos como fundamentais pela Declaração Relativa aos Direitos e Princípios Fundamentais no Trabalho e seu seguimento adotada em 1998: (i) liberdade sindical e reconhecimento efetivo do direito de negociação coletiva; (ii) eliminação de todas as formas de trabalho forçado; (iii) abolição efetiva do trabalho infantil; (iv) eliminação de todas as formas de discriminação em matéria de emprego e ocupação), a promoçãodo emprego produtivo e de qualidade, a extensão da proteção social e o fortalecimento do diálogo social. 3. FUNDACENTRO – FUNDAÇÃO JORGE DUPRAT Criada oficialmente em 1966, a Fundacentro teve os primeiros passos de sua história dados no início da década, quando a preocupação com os altos índices de acidentes e doenças do trabalho crescia no Governo e entre a sociedade. Já em 1960, o Governo brasileiro iniciou gestões com a Organização Internacional do Trabalho (OIT), com a finalidade de promover estudos e avaliações do problema e apontar soluções que pudessem alterar esse quadro. A idéia de criar uma instituição voltada para o estudo e pesquisa das condições dos ambientes de trabalho, com a participação de todos os agentes sociais envolvidos na questão, começou a ganhar corpo. Proposta nesse sentido foi apresentado em março de 1964, durante o Congresso Americano de Medicina do Trabalho, realizado em São Paulo. Em 1965, após a visita ao País de especialistas da OIT, e de novos estudos sobre as condições necessárias para a implantação da iniciativa, o Governo Federal decidiu pela criação de um centro especializado, tendo a cidade de São Paulo como sede da nova instituição, em função do porte de seu parque industrial. Assim, em 1966, durante o Congresso Nacional de Prevenção de Acidentes, realizado em São Paulo, foi oficializada a criação da FUNDACENTRO, que teve sua primeira sede instalada no bairro de Perdizes. Datam dessa fase inicial da entidade os primeiros estudos e pesquisas no País sobre os efeitos de inseticidas organoclorados na saúde; da 7 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br bissinose (doença ocupacional respiratória que atinge trabalhadores do setor de fiação, expostos a poeira de algodão e juta); sobre as conseqüências das vibrações e ruídos em trabalhadores que operam marteletes; sobre o teor da sílica nos ambientes de trabalho na indústria cerâmica e ainda sobre os riscos da exposição ocupacional ao chumbo. No decorrer de sua história, a Fundacentro viria ainda afirmar sua vocação pioneira na área, com as pesquisas sobre as Doenças Osteomusculares Relacionadas ao Trabalho - DORT (à época chamada de lesões por Esforços Repetitivas - LER). Com a vinculação, em 1974, da Fundacentro ao Ministério do Trabalho - MTE, cresceram as atribuições e atividades da instituição, exigindo um novo salto da entidade: a implantação do Centro Técnico Nacional, cuja construção teve início em 1981, sendo concluído em 1983, no bairro de Pinheiros, em São Paulo. Hoje, a Fundacentro está presente em todo País, por meio de suas unidades descentralizadas, distribuídas em 11 Estados e no Distrito Federal. Atuando de acordo com os princípios do tripartismo, a Fundacentro tem no Conselho Curador sua instância máxima. Nele estão representados, além do governo, os trabalhadores e empresários, por meio de suas organizações de classe. O ineditismo e a importância de seus estudos deram à Fundacentro a liderança na América Latina no campo da pesquisa na área de segurança e saúde no trabalho. A Fundacentro é designada como centro colaborador da Organização Mundial da Saúde (OMS), além de ser colaboradora da Organização Internacional do Trabalho (OIT). Ainda no plano internacional, a Fundacentro mantém intercâmbio com países das três Américas, da Europa, além do Japão e da Austrália. São ações que envolvem desde trabalhos na área de educação até o desenvolvimento de projetos de sistemas de gestão ambiental. 8 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 4. INTRODUÇÃO À SEGURANÇA DO TRABALHO Quando se estuda Segurança do Trabalho é possível perceber como são amplos os seus objetivos e quantas exigências devem ser satisfeitas para que eles sejam conquistados. É comum afirmar-se que a segurança do trabalho começa no momento em que se faz o projeto do edifício e de todas as áreas e instalações de uso da empresa. O mesmo se pode dizer da fabricação de máquinas e de equipamentos. A participação do elemento humano na produção alarga ainda mais o campo de interesse da segurança do trabalho. De um modo geral, serão necessárias medidas técnicas, legais, educativas, médicas, psicológicas, sociológicas entre outras para garantir essa segurança. A legislação de proteção ao trabalho prevê a solução de inúmeros problemas. A participação dos técnicos, o interesse da empresa e o interesse dos empregados, possibilitam o desenvolvimento de simples ou complexos programas de segurança. O Ministério do Trabalho é o responsável pela edição de norma técnica e a respectiva fiscalização, atualmente são as seguintes Normas Regulamentadoras (NR’s): NR - 1 Disposições gerais NR - 2 Inspeção prévia NR - 3 Embargo ou Interdição NR - 4 Serviço Especializado em Engenharia de Segurança e Medicina do Trabalho (SESMT) NR - 5 Comissão Interna de Prevenção de Acidentes (CIPA) NR - 6 Equipamento de Proteção Individual (EPI) NR - 7 Programa de Controle Médico de Saúde Ocupacional (PCMSO) NR - 8 Edificações NR - 9 Programa de Prevenção de Riscos Ambientais (PPRA) NR - 10 Instalações e serviços em eletricidade NR - 11 Transporte, movimentação, armazenagem e manuseio de materiais NR - 12 Máquinas e equipamentos NR - 13 Caldeiras e recipientes sob pressão NR - 14 Fornos NR - 15 Atividades e operações insalubres NR - 16 Atividades e operações perigosas NR - 17 Ergonomia NR - 18 Obras de construção, demolição e reparos NR - 19 Explosivos 9 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br NR - 20 Líquidos combustíveis e inflamáveis NR - 21 Trabalho a céu aberto NR - 22 Trabalhos subterrâneos NR - 23 Proteção contra incêndios NR - 24 Condições sanitárias e de conforto nos locais de trabalho NR - 25 Resíduos industriais NR - 26 Sinalização de segurança NR - 27 Registro de profissionais no Ministério do Trabalho NR - 28 Fiscalização e penalidades NR – 29 Segurança e Saúde no Serviço Portuário NR – 30 Segurança e Saúde no Trabalho Aquaviário NR - 31 Segurança e Saúde no Trabalho na Agricultura, Pecuária Silvicultura, Exploração Florestal e Aquicultura. NR – 32 Segurança e Saúde no Trabalho em Estabelecimentos de Saúde NR – 33 Segurança e Saúde no Trabalho em Espaços Confinados NR – 34 Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção e Reparação Naval. NR – 35 Trabalho em Altura. No Brasil, existe, há várias décadas, a Comissão Interna de Prevenção de Acidentes – CIPA. Alguns outros países nos antecederam nesse particular, como simples decorrência de seu maior desenvolvimento econômico e de seu grau de industrialização, não só mais elevado como também mais antigo. A CIPA deriva do fato de o acidente do trabalho ser fruto de causas que podem ser eliminadas ou atenuadas ora pelo empregador, ora pelo próprio empregado ou, ainda, devido à ação conjugada de ambos. Além disso, é fora de dúvida que tanto o empregador como o empregado tem razões muito sérias para se unirem no esforço contra o acidente do trabalho. O empregador, além de sua natural preocupação pela defesa da saúde de seus colaboradores, sabe que o acidente lhe causa prejuízos financeiros e econômicos; o empregado, como principal participante do drama do acidente, não quer expor-se às suas conseqüências, que vão desde o afastamento temporário do serviço ou da incapacidade definitivapara o trabalho até a morte, que a tudo põe fim. A CIPA portanto, possibilita a união de empregador e empregados para o estudo de tão importante problema e a descoberta de meios e processos capazes de cercar o local de trabalho da maior segurança possível. 10 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br A segurança aumenta e se torna realidade quando o empregador não mede sacrifícios para que todas as máquinas sejam dotadas de bons dispositivos de proteção; para que os processos de produção sejam bem analisados a fim de que as respectivas operações não dêem origem a riscos que possam ameaçar a saúde e a integridade física do trabalhador. Este, por seu turno, deve também, contribuir para que o programa de prevenção de acidentes do trabalho tenha êxito, para isso, é preciso que antes de mais nada, o trabalhador conheça, aceite e respeite todas as normas de segurança estabelecidas em seu local de trabalho. Convém acentuar o fato de que muitos atos inseguros, resultam de ações praticadas fora da empresa. Exemplificando, quem realiza trabalho penoso e extenuamente a semana inteira, comete uma imprudência se usar o fim de semana para entregar-se a um esporte ainda mais esgotante. Na segunda – feira, ao reiniciar o trabalho, sentir-se-á tão fadigado que depois de algum tempo poderá estar cometendo o ato inseguro do qual nasce o acidente do trabalho. Outros exemplos poderiam ser apresentados para demostrar que o comportamento do trabalhador, na empresa, pode ser influenciado por fatores estranhos às suas atividades profissionais. Como se vê, não basta que o empregador seja diligente e zeloso na proteção do trabalho; é necessário que o trabalhador dê, na mesma medida, sua aceitação, sua adesão consciente a um programa de prevenção de acidentes, pois há muitas causas de infortúnio do trabalho que se localizam no próprio empregado. De tudo que se falou, concluiu-se que os membros da CIPA não só devem se esforçar por conhecer as melhores técnicas prevencionista, como também, devem empenhar-se na transmissão de seus conhecimentos aos companheiros de trabalho. 11 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 5. ACIDENTES DO TRABALHO As empresas são centros de produção de bens materiais ou serviços que tem enorme importância para as pessoas que elas prestam colaboração, para a sociedade que se beneficia de sua produção e para nação que só progride com fruto das atividades produtivas. Nas empresas, encontram-se presentes muitos fatores que podem tornar-se causas dos mais diversos acidentes. Ferramentas de todos os tipos; partes móveis de máquinas; fontes de calor intenso; substâncias químicas sólidas, líquidas, em pó, em vapores, em gases; equipamentos móveis; equipamentos de alta ou baixa pressão; inflamáveis; explosivos; energia elétrica; equipamentos rodantes; veículos de várias espécies; tudo isso é muito mais pode ser causa de acidentes ou doenças do trabalho. Mas podem ser identificadas e eliminadas, e não acontecerão acidentes ou eles terão seu números e efeitos reduzidos. Isso corresponde a evitar que se percam vidas e permite garantir a saúde dos trabalhadores, impedindo também, a destruição de máquinas, equipamentos e instalações de grande importância para a vida e o progresso de uma cidade, de um país. Para se combater as causas dos acidentes e cuidar de sua prevenção, é preciso antes de mais nada, saber o que é acidente, que situações podem corresponder à idéia de acidente. Como o acidente na empresa está relacionado a um conjunto muito grande de dispositivos legais e como a lei se preocupa principalmente com o trabalhador, procurando evitar que ele se acidente ou procurando remediar, reduzir as conseqüências do acidente, convém saber o que a legislação nacional entende por acidente do trabalho. As definições estão nos Artigos 131, 132 e 133º do Decreto Lei 2.172 de 05 de março de 1997, que diz: “Acidente do Trabalho é aquele que ocorre pelo exercício do trabalho a serviço da empresa, ou ainda pelo exercício do trabalho dos segurados especiais, provocando lesão corporal ou perturbação funcional que cause a morte, perda ou redução da capacidade do trabalho, permanente ou temporária”. Para os efeitos da lei, se igualam e são considerados como acidentes do trabalho as doenças do trabalho que constem ou não de relações oficiais, os acidentes que ocorrem no local e no horário do trabalho, fora dos limites da empresa e fora do horário de trabalho, dentro de certas condições. A legislação protege o trabalhador que se acidenta nas situações que ela se estabelece. Como se vê, do acidente podem decorrer a morte e a perda ou redução permanente ou temporária da capacidade para o trabalho. São, portanto, várias possibilidades, todas elas incluindo um prejuízo físico ou orgânico para o trabalhador. Essa é a idéia de acidente que existe na lei. É, entretanto, muito importante ampliar o conceito 12 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br de acidente, assim sendo, serão classificados também como acidentes aqueles que podem prejudicar ou interromper uma atividade produtiva, um trabalho, trazendo ou não prejuízos materiais. Então, a prevenção deve ter em vista impedir que aconteçam fatos que possam parecer sem importância ou que não preocupam muito porque não atingem pessoas. Esses acontecimentos valem como alerta, e quem estende de segurança verá neles o perigo que podem trazer para a segurança pessoal e material da empresa. Os acidentes acontecem, tendo como causas mais comuns, atos inseguros e condições inseguras. Os atos inseguros são praticados por trabalhadores que desrespeitam regras de segurança, que não as conhecem devidamente ou, ainda que tem um comportamento contrário a prevenção. As condições inseguras são deficiências como: defeito de instalações, de equipamentos, falta de proteção em máquinas, má iluminação, excesso de calor ou frio, umidade, gases, vapores, poeiras nocivas e muitas outras. Praticamente noventa e oito em cada cem acidentes, são provocados por atos inseguros, por condições inseguras ou pelos dois fatores em conjunto. E são causas que podem ser previstas, e, portanto evitadas. Para tanto, é preciso estar alerta, é preciso saber descobrir, localizar e identificar as causas possíveis de acidentes. 5.1 CAUSAS DOS ACIDENTES DO TRABALHO Os acidentes são ocasionados por atos inseguros, condições inseguras e fenômenos da natureza. Sendo que a maioria é causada pelos dois primeiros isoladamente ou em conjunto, visto que ambos são resultantes de falhas humanas, senão vejamos: 5.2 ATOS INSEGUROS São atos ou tipos de comportamento (pode ser omissão, falta de atenção, etc.) que levam as pessoas a criar condições tais que os riscos de acidentes se transformam em acidentes reais. Apenas como exemplo, vamos citar alguns dos tipos de atos inseguros, pois é praticamente impossível conhecer e mencionar todos eles: - o desconhecimento das regras de segurança, dos métodos seguros de trabalho; - a imperícia, isto é, a falta de habilidade para o desempenho da atividade ( pode decorrer de aprendizado ou treinamento insuficientes); 13 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br- www.sclengenharia.com.br - o excesso de confiança dos que tem muita prática profissional e se acham imunes ao acidentes, inatingíveis pelos infortúnios; - a imprudência, quando, mesmo com o conhecimento do perigo, trabalhador comete um ato inseguro; - as ideias preconcebidas como, por exemplo, a ideia de que o acidente acontecerá por fatalidade, não adiantando cuidar da sua prevenção; - o exibicionismo; - a vontade de revelar-se corajoso ou indiferente ao perigo só para impressionar os companheiros; - a negligência, o desleixo, como no caso do trabalhador que deixa usar equipamento individual de segurança; - o indiferentismo, caso em que o trabalhador se mostra desinteressado em relação à prevenção de acidentes e às regras mais simples de segurança; - o nervosismo, em que o desequilíbrio emocional, a falta de tranqüilidade leva aos atos inseguros; - a falta de ritmo no trabalho em que o trabalhador faz coisas com velocidade excessiva ou muito lentamente; - indecisão, em que a ação correta pode ser retardada ou substituída por um ato errado; - a fadiga, que pode provocar reações erradas ou sem coordenação que pode prejudicar os reflexos normais e expor o trabalhador a muitos riscos; - a indisciplina e a insubordinação, que podem levar ao desrespeito as regras fundamentais de segurança; - a falta de concentração nas tarefas que estão sendo desenvolvidas pelo trabalhador; - as brincadeiras em momentos e lugares não apropriados. São fatos comuns: a falta de uso de proteção individual, inutilização dos equipamentos de segurança, o emprego errado de ferramentas ou emprego de ferramentas com defeito, o ajuste, a lubrificação e limpeza de máquinas em movimento, a permanência debaixo de cargas de guindastes, a permanência em postos perigosos junto a máquinas ou passagens de veículos, a operação de máquinas em velocidade excessiva, a operação de máquinas sem que o trabalhador a isso esteja habilitado ou sem que para tal tenha permissão, o uso de roupas que exponham a riscos, o desconhecimento da manipulação de produtos químicos, o hábito de fumar em lugares onde há perigo de fogo, as correrias em escadarias e em outros locais perigosos, a utilização de escadas de mão sem estabilidade necessária. 14 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br Muitos outros exemplos podem ser dados. O que convém salientar é que os atos inseguros são responsáveis por sessenta por cento dos acidentes que ocorrem nas empresas. E são evitáveis, dependendo em grande parte das atividades que a CIPA pode desenvolver na área educativa. 5.3 CONDIÇÕES INSEGURAS São deficiências, defeitos, irregularidades técnicas que constituem risco para integridade física do trabalhador, para sua saúde e para os bens materiais da empresa. Neste item, apenas exemplos podem ser oferecidos. Assim, as condições inseguras podem estar relacionadas com: - Construção e instalação em que se localiza a empresa: a) prédio com áreas insuficientes, pisos fracos e irregulares; b) iluminação deficiente ou mal distribuída; c) ventilação deficiente ou excessiva, instalações sanitárias impróprias e insuficientes; d) excesso de ruídos e trepidações; e) falta de ordem e de limpeza; f) instalações elétricas impróprias ou com defeitos. - Maquinaria: a) localização imprópria das máquinas; b) falta de proteção em partes móveis e pontos de operações; c) máquinas com defeitos. - Matéria-prima: a) matéria-prima com defeito ou de má qualidade; b) matéria-prima fora de especificação. - Proteção do trabalhador: a) proteção insuficiente ou totalmente ausente; b) roupas não apropriadas; c) calçado impróprio ou falta de calçado; 15 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br - Produção: a) Cadência mal planejada; b) velocidade excessiva; c) má distribuição. - Horário de trabalho: a) esforços repetitivos e prolongados; b) má distribuição de horários e tarefas Estes são alguns dos aspectos das condições inseguras que, além de genéricas, podem ser específicas em certas atividades. As condições inseguras participam com cerca de trinta e oito por cento nas causas de acidentes. E também podem ser eliminadas ou reduzidas como fontes de riscos que são. 16 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 6. NR 6 - EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL E COLETIVA A empresa é obrigada a fornecer aos empregados, gratuitamente, EPI’s adequados ao risco e em perfeito estado de conservação e funcionamento, nas seguintes circunstâncias: a) sempre que as medidas de proteção coletiva forem tecnicamente inviáveis ou não oferecerem completa proteção contra os riscos de acidentes do trabalho e/ou doenças profissionais e do trabalho; b) enquanto as medidas de proteção coletivas estiverem sendo implantadas; c) para atender situações de emergência. São obrigações dos empregados: a) usar os EPI’s apenas para a finalidade que se destinam; b) responsabilizar-se por sua guarda e conservação; c) comunicar ao empregador qualquer alteração que torne impróprio para o uso. Os Equipamentos de Proteção Individual, usualmente identificados pela sigla EPI, são empregados rotineira ou excepcionalmente, em quatro principais circunstâncias: 1º - quando o trabalhador se expõe diretamente a fatores agressivos que não são controláveis por outros recursos técnicos; 2º - quando o trabalhador se expõe a riscos apenas em parte controlados por outros recursos técnicos; 3º - em casos de emergência, ou seja, quando a rotina do trabalho é quebrada por qualquer anormalidade e se torna necessário o uso de proteção complementar e temporária pelos trabalhadores envolvidos; 4º - provisoriamente, em período de instalação, reparos ou substituição dos meios que impedem o contato do trabalhador com o produto ou objeto agressivo. Em qualquer circunstância, o uso do EPI será tanto mais útil, e trará tantos melhores resultados, quanto mais correta for a sua indicação. Essa indicação não é difícil, mas requer certo cuidado nos seguintes aspectos: a) identificação do risco : verificar a existência ou não de elementos da operação, de produtos, de condições do ambiente, que sejam ou que possam vir a ser agressivos ao trabalhador; 17 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br b) avaliação do risco existente: determinar a intensidade e extensão do risco quanto às possíveis consequências para o trabalhador, verificar com que frequência ele se expõe ao risco e quantos trabalhadores estão sujeitos aos mesmos perigos; c) indicação do EPI apropriado: escolher, entre vários EPI’s o mais adequado para solucionar o problema que se tem pela frente, contando para isto com a assistência dos fabricante e com instruções apropriadas e claras Os Equipamentos de Proteção Coletiva, são aqueles que neutralizam a fonte do risco no lugar em que ele se manifesta, dispensando o trabalhador do uso de EPI’s (Equipamento de Proteção Individual). Os protetores dos pontos de operação em serras, em furadeiras, em prensas, os sistemas de isolamento de operações ruidosas, os exaustores de poeiras, vapores e gases nocivos, os dispositivosde proteção em escadas, em corredores, em guindastes, em esteira transportadora são exemplos de proteções coletivas que devem ser mantidas nas condições que as técnicas de segurança estabelecem e que devem ser reparadas sempre que apresentarem uma deficiência qualquer. A observação dos equipamentos de segurança, sejam individuais, ou coletivas, tem grande importância nas inspeções de segurança. A eficiência desses equipamentos é comprovada pela experiência e, se obedecidas as regras de uso, a maior parte dos acidentes estará sendo evitada. 18 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 7. CONCEITOS BÁSICOS DE PRESSÃO, TEMPERATURA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR Falaremos nas próximas páginas um pouco de pressão, temperatura e transferência de calor e como ela age sobre o corpo humano. 7.1 – PRESSÃO A porcentagem de oxigênio no ar é de 21%, e permanece praticamente inalterada até os 21.000 m. As velocidades RMS das diatômica de nitrogênio e oxigênio são muito semelhantes e, portanto, nenhuma mudança ocorre na proporção de oxigênio e nitrogênio. No entanto, é o número de moléculas de ambos, oxigênio e nitrogênio, por determinado volume, que cai como aumentos de altitude, resultando uma densidade menor. Consequentemente, a quantidade disponível de oxigênio para manter a agilidade mental e física diminui acima de 10.000 pés (3.000 m). Embora a pressão atmosferica dentro dos aviões de passageiros é mantida a 8.000 pés (2.400 m) ou mais baixas, alguns passageiros podem sentir alguns dos sintomas da doença das alturas em longos vôos. A desidratação, devido à maior taxa de vapor de água perdida dos pulmões a altitudes mais elevadas podem contribuir para os sintomas da doença de altitude. A taxa de subida, altitude atingida, quantidade de atividade física em altitude elevada, bem como a susceptibilidade individual, são fatores que contribuem para o aparecimento e a severidade da doença das alturas. A doença das alturas geralmente ocorre após uma subida rápida e geralmente pode ser prevenida ascendendo lentamente. Na maioria destes casos, os sintomas são temporários e normalmente diminuem com a adaptação à altitude. No entanto, em casos extremos, a doença de altura pode ser fatal. A palavra "soroche" veio da América do Sul e originalmente significava "minério", por causa de uma antiga crença errada, de que a doença era causada por emanações tóxicas de minérios nas montanhas dos Andes. http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culas http://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_atmosferica http://pt.wikipedia.org/wiki/Desidrata%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Atividade_f%C3%ADsica http://pt.wikipedia.org/wiki/Am%C3%A9rica_do_Sul 19 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 7.1.1 Sinais e sintomas Este sinal perto do pico do Monte Evans (elev. 14.264 pés ou 4.350 metros), no Colorado, EUA, alerta para sintomas da doença de altitude. � As pessoas têm diferentes sensibilidades a doença de altura, mesmo em algumas pessoas saudáveis, a doença das alturas (AMS) pode começar a aparecer a cerca de 2000 metros (6.500 pés) acima do nível do mar, como em muitas estâncias de esqui de montanha, o equivalente a uma pressão de 80 kPa. AMS é o tipo mais freqüente de doença de altitude encontrada. Os sintomas geralmente manifestam-se de seis a dez horas após a subida e, geralmente, desaparecem em um ou dois dias, mas ocasionalmente podem se desenvolver condições mais graves. Os sintomas incluem fadiga, cefaléia, doença do estômago, tonturas e distúrbios do sono. Os esforços agravam os sintomas. O sistema de avaliação do Lago Louise do mal de montanha é baseado em um questionário auto- aplicável, bem como em uma rápida avaliação clínica. 7.1.2 Os sintomas primários As Dores de cabeça são o sintoma primário usado para diagnosticar a doença de altitude, apesar de uma dor de cabeça também ser um sintoma de desidratação. Uma dor de cabeça ocorrendo a uma altitude acima de 2.400 metros (8.000 pés = 76 kPa), combinados com qualquer um ou mais dos seguintes sintomas, podem indicar a doença de altitude: Falta de apetite, náuseas, vómitos Fadiga ou fraqueza Tonturas ou vertigens Insônia http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Altitude_sickness_warning.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Altitude_sickness_warning.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Cefal%C3%A9ia http://pt.wikipedia.org/wiki/Tontura http://pt.wikipedia.org/wiki/Dist%C3%BArbios_do_sono http://pt.wikipedia.org/wiki/Dist%C3%BArbios_do_sono http://pt.wikipedia.org/wiki/Dores_de_cabe%C3%A7a http://pt.wikipedia.org/wiki/Desidrata%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%A1usea http://pt.wikipedia.org/wiki/V%C3%B3mito http://pt.wikipedia.org/wiki/Fadiga http://pt.wikipedia.org/wiki/Tontura http://pt.wikipedia.org/wiki/Vertigem http://pt.wikipedia.org/wiki/Ins%C3%B4nia 20 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br Parestesia Falta de ar aos esforços Hemorragia nasal Pulso rápido persistente Sonolência Geral mal estar Edema periférico (inchaço das mãos, pés e face). Diarréia 7.1.3 Sintomas graves Os sintomas que podem indicar risco de vida por causa da doença das alturas incluem: O Edema pulmonar (líquido nos pulmões) Sintomas semelhantes aos da bronquite Tosse seca persistente Febre Falta de ar mesmo quando em repouso O Edema cerebral (inchaço do cérebro) Dor de cabeça que não responde a analgésicos Marcha instável A perda gradual da consciência Aumento de náusea Hemorragia retiniana [13] Os sintomas mais graves da doença das alturas surgem a partir do Edema (acúmulo de líquido nos tecidos do corpo). Em altitudes elevadas, os seres humanos podem sofrer o Edema pulmonar de grande altitude (HAPE), ou o Edema cerebral de grande altitude (HACE). A causa fisiológica do edema causada pela altitude não é conclusivamente estabelecida. Atualmente acredita-se, que o HACE é causado por vasodilatação local de vasos sanguíneos cerebrais em resposta à hipoxia, resultando em maior fluxo sanguíneo e, conseqüentemente, a maior pressões capilares. Por outro lado, o HAPE pode ser devido a uma vasoconstrição geral na circulação pulmonar, que, com constante aumento do ritmo cardíaco, também leva a um aumento da pressão capilar. Para o sofrimento devido o HACE, a dexametasona pode proporcionar um alívio temporário dos sintomas, a fim de permitir descer por seus proprios meios. http://pt.wikipedia.org/wiki/Parestesia http://pt.wikipedia.org/wiki/Falta_de_ar http://pt.wikipedia.org/wiki/Hemorragia_nasal http://pt.wikipedia.org/wiki/Sonol%C3%AAncia http://pt.wikipedia.org/wiki/Diarr%C3%A9ia http://pt.wikipedia.org/wiki/Edema_pulmonar http://pt.wikipedia.org/wiki/Bronquite http://pt.wikipedia.org/wiki/Tosse http://pt.wikipedia.org/wiki/Febre http://pt.wikipedia.org/wiki/Falta_de_ar http://pt.wikipedia.org/wiki/Edema_cerebral http://pt.wikipedia.org/wiki/Dor_de_cabe%C3%A7a http://pt.wikipedia.org/wiki/Analg%C3%A9sico http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-tmed-12 http://pt.wikipedia.org/wiki/Edema http://pt.wikipedia.org/wiki/Edema_pulmonar_de_grande_altitude http://pt.wikipedia.org/wiki/Edema_pulmonar_de_grande_altitude http://pt.wikipedia.org/wiki/Edema_cerebral_de_grande_altitudehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Dexametasona 21 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br HAPE pode progredir rapidamente e muitas vezes é fatal. Os sintomas incluem fadiga, grave dispnéia em repouso, e tosse, inicialmente seca, mas pode evoluir para produzir, expectoração de cor rosa. Descida para altitudes mais baixas, alivia os sintomas de HAPE. HACE é uma doença potencialmente fatal que pode levar ao coma ou morte. Os sintomas iniciam-se entre 24 a 96 horas após a chegada a um local de altitude elevada, ou então, pode ser antecedido pelo mal das montanhas agudo ou pelo edema pulmonar das alturas. Os sintomas incluem fadiga, dor de cabeça,, deficiência visual, disfunção da bexiga, disfunção intestinal, perda de coordenação, paralisia em um lado do corpo, e confusão. A descida para altitudes mais baixas podem salvar os pacientes com HACE. 7.1.4 Prevenção Subir lentamente é a melhor maneira de evitar a doença das alturas.[4] Evitar atividades pesadas, como esqui, caminhadas, etc, nas primeiras 24 horas em altitude elevadas reduz os sintomas do mal de montanha. Como o álcool tende a causar desidratação, o que agrava AMS, evitar o consumo de álcool nas primeiras 24 horas é o ideal. 7.1.5 Adaptação a altitude Adaptação à altitude é o processo de adaptação à diminuição dos níveis do oxigênio em elevadas altitudes, a fim de evitar a doença das alturas.[14] Uma vez acima dos 3.000 metros (10.000 pés = 70 kPa), a maioria dos escaladores e trekkers adotam a pratica de subir mais durante o dia mas retornar a uma altitude mais baixa para passar a noite. Este processo é repetido algumas vezes, cada vez aumentando o tempo gasto em altitudes mais elevadas para permitir o corpo se ajustar ao nível de oxigênio, um processo que envolve na produção de novos glóbulos vermelhos. Este processo não pode ser apressado, e é por isso que os alpinistas precisam passar dias (ou mesmo semanas,) para aclimatizar-se antes de tentar escalar um alto pico. 7.1.6 Tratamento O único tratamento confiável e em muitos casos a única opção disponível é descer.[13] As tentativas para tratar ou estabilizar o paciente in em elevadas altitudes é perigoso, a menos que altamente controlada e com boas instalações médicas. No entanto, os seguintes tratamentos têm sido utilizados quando a localização do paciente e as circunstâncias o permitirem: http://pt.wikipedia.org/wiki/Dispn%C3%A9ia http://pt.wikipedia.org/wiki/Expectora%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-Thompson-3 http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-Acclimatization-13 http://pt.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%B3bulos_vermelhos http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-tmed-12 22 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br O oxigênio pode ser utilizado para ligeiros a moderados mal de montanha, abaixo de 12.000 pés (3.700 m) e é normalmente fornecido por médicos em estâncias de montanha. A diminuição dos sintomas é em 12-36 horas sem a necessidade de descer. [13] Para casos mais graves do mal de montanha, ou onde rápida descida é impraticável, um saco de Gamow, uma câmara hiperbárica portátil de plástico inflada com uma bomba de pé. A Bolsa Gamow é geralmente usada apenas como uma ajuda temporaria para evacuar os pacientes graves, não tratá- los na altitude. Acetazolamida pode ajudar a aclimatisation altitude, mas não é um tratamento confiável para casos estabelecidos de doença de altitude, mesmo leve. [15][16] O remédio popular para a doença de altura no Equador, Peru e Bolívia é um chá feito a partir da planta de coca. Outros tratamentos incluem injetáveis esteróides para reduzir o edema pulmonar, isto pode ajudar para descer, mas trata apenas o sintoma. 7.1.7 Pressão atmosférica e vácuo No contexto de pressão, o termo vácuo é usado para referir-se a um espaço que tem uma pressão menor que a pressão atmosférica. A pressão atmosférica, refere-se, naturalmente, a pressão existente no ar, em torno de nós. Ela varia um pouco com a mudança nas condições atmosféricas e diminui com a elevação da altitude. Ao nível do mar, a pressão atmosférica média é 101,3kPa, 760mm de mercúrio ou 1 atmosfera. Esta é comumente referida como uma “pressão atmosférica padrão”. Um vácuo é quantificado em relação a quanto de sua pressão está abaixo da pressão atmosférica. Por exemplo, se o ar for bombeado para fora de um vaso depressão até que a pressão interna chegue 60 KPa, a pressão no vaso poderá ser indicada como um vácuo de 101,3 –60,0 = 41,3KPa. 7.1.8 Pressão absoluta e relativa (manométrica) A pressão num ponto do sistema fluído pode ser designada em termos absolutos ou relativos. As pressões absolutas são medidas em relação ao vácuo perfeito (pressão absoluta nula), enquanto que a pressão relativa é medida em relação a pressão atmosférica local. Deste modo, uma pressão relativa nula corresponde a uma pressão igual a pressão atmosférica local. As pressões absolutas são sempre positivas, mas as pressões relativas podem ser tanto positivas (pressão maior do que a atmosférica local), quanto negativas (pressão http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-tmed-12 http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A2mara_hiperb%C3%A1rica http://pt.wikipedia.org/wiki/Acetazolamida http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-pmid5916650-14 http://pt.wikipedia.org/wiki/Mal_da_montanha#cite_note-pmid5916650-14 http://pt.wikipedia.org/wiki/Equador http://pt.wikipedia.org/wiki/Peru http://pt.wikipedia.org/wiki/Bol%C3%ADvia http://pt.wikipedia.org/wiki/Ester%C3%B3ides 23 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br menor do que a atmosférica local). Uma pressão negativa é também referida como vácuo. Por exemplo a pressão de 70kPa (abs) como – 31,33kPa (relativa), se a pressão atmosférica local é101,33kPa, ou com um vácuo de 31,33kPa. A pressão relativa também é conhecida como pressão manométrica. O conceito de pressão absoluta e relativa está ilustrado graficamente na Figura abaixo. Figura - Representação gráfica das pressões relativa e absoluta 7.2 TEMPERATURA, CARLOR E TRANSFERÊNCIA DE CALOR Toda matéria é composta por átomos e moléculas em constante agitação. Átomos e moléculas se combinam para formar sólidos, líquidos e gases. Em virtude de seus movimentos, as moléculas ou os átomos da matéria possuem energia cinética. A energia cinética média das partículas individuais está diretamente relacionada a quão quente algo é sentido. Sabemos que a energia cinética de suas moléculas aumenta sempre que algo é aquecido. 7.2.1 Temperatura 24 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br A quantidade que informa quão quente ou frio é um objeto em relação a algum padrão é chamada de temperatura. O primeiro “medidor térmico”, o termômetro, foi inventado por Galileu em 1602. O termômetro comum com mercúrio comum dentro de um tubo de vidro veio a ser usados amplamente apenas nos últimos setenta anos. Nós expressamos a temperatura da matéria através de um número que corresponde a quantidade de graus de aquecimento em alguma escala escolhida. Praticamente todos os materiais sofrem dilatação quando suastemperaturas se elevam, e contraem-se quando as temperaturas diminuem. De modo que a maioria dos termômetros mede a temperatura por meio da dilatação ou contração de um liquido, normalmente o mercúrio ou álcool colorido. Na escala geralmente usada nos laboratórios e indústrias, o número 0 é assinalado a temperatura na qual a água congela, e o número 100 a temperatura na qual a água entra em ebulição (numa pressão atmosférica normal). O espaço entre esses dois números é divido em 100 partes iguais chamadas de graus; daí um termômetro calibrado dessa maneira ter sido chamado de termômetro centígrado. Entretanto atualmente ele é chamado de termômetro Celsius, em homenagem ao homem que primeiro sugeriu tal escala, o astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744). Uma outra escala de temperatura, preferida pelos cientistas é a escala Kelvin, em homenagem ao físico britânico Lord Kelvin (1824-1907). 7.2.2 Calor Quando você toca numa estufa aquecida, a energia passa para sua mão porque a estufa está mais quente do que ela. Por outro lado, quando você toca encosta sua mão num pedaço de gelo, a energia sai de sua mão para o gelo, que é mais frio. O sentido da transferência espontânea de energia é sempre do corpo que está mais quente para o corpo para um vizinho mais frio. A energia que é transferida de uma coisa para outra por causa de uma diferença de temperatura entre elas é chamada de calor. É importante observar que calor que a matéria não contém calor. A matéria contém energia cinética molecular e possivelmente energia potencial, não calor. Calor é a energia em trânsito de um corpo a uma temperatura mais alta para outro a uma temperatura mais baixa. Uma vez transferida, a energia deixa de ser calor. 7.2.2.1 Medindo calor Vimos que calor é o fluxo de energia de um objeto para outro devido a uma diferença de temperatura. Uma vez que calor é uma forma de energia, ele é medido em joules. Nos Estados Unidos, uma 25 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br unidade mais comum de calor é a caloria. A caloria é definida como a quantidade de calor requerida para alterar a temperatura de um grama de água em 1°C. O conteúdo energético dos alimentos e dos combustíveis são determinados através da queima dos mesmos e da medição da energia liberada. A unidade de calor usada nos rótulos de alimentos industrializados é realmente a quilocaloria, que equivale a 1000 calorias ( o calor necessário para elevar a temperatura de 1 quilograma de água em 1°C. 7.2.2.2 Calor especifico Você provavelmente já notou que certos alimentos permanecem quentes por mais tempo do que outros. Se você pegar uma torrada de dentro da torradeira elétrica e simultaneamente derramar sopa quente dentro de uma tigela, alguns minutos mais tarde a sopa ainda estará agradavelmente morna, enquanto a torrada terá esfriado. Analogamente, se você esperar um pouco antes de comer um pedaço quente de rosbife e uma concha de purê de batata, ambos inicialmente a mesma temperatura, você descobrirá que a carne esfria mais rápido que a batata. Substâncias diferentes possuem diferentes capacidades de armazenamento de energia interna. Diferentes materiais requerem diferentes quantidades de calor para elevar a temperatura de uma determinada quantidade desse material em um determinado número de graus. Se aquecermos uma panela com água no fogão, descobriremos que leva cerca de 15 minutos para que sua temperatura se eleve da temperatura ambiente até a temperatura de ebulição. Mas se pusermos uma massa igual de ferro no mesmo fogo, descobriremos que ele sofre a mesma elevação de temperatura em cerca de 2 minutos. Para a prata este tempo é inferior a 1 minuto. A energia pode aumentar o movimento constantemente agitado das moléculas, o que eleva a temperatura. Ou ela pode aumentar a rotação ou as vibrações interna das moléculas, e converte-se em energia potencial, o que não eleva a temperatura. Geralmente há uma combinação dos dois mecanismos. Definição: O calor especifico de qualquer substância é definido como a quantidade de calor requerida para alterar a temperatura de uma unidade de massa da substância em 1 grau. 7.2.2.3 Dilatação térmica Quando aumenta a temperatura de uma substância, suas moléculas ou átomos passam, em média, a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar uma das outras. O resultado disso é uma dilatação da 26 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br substância. Com poucas exceções, todas as formas de matéria-sólidas, líquidas, gasosas ou plasmas – normalmente se dilatam quando são aquecidas, e contraem-se quando resfriadas. Na maior parte dos casos envolvendo sólidos, essas variações de volume não são facilmente notadas, mas uma observação rigorosa geralmente é capaz de detectá-las. Os fios dos telefones tornam-se mais alongados e vergam mais em um dia de verão do que num dia de inverno. As tampas metálicas de potes de conserva podem ser afrouxadas frequentemente aquecendo-as sob água quente. Se uma parte do vidro for aquecida ou resfriada mais rapidamente do que as partes adjacentes, a expansão ou contração decorrente pode quebrar o vidro, especialmente se sua espessura for pequena. O vidro, do tipo pirex é uma exceção porque é especialmente concebido para se dilatar muito pouco com o aumento da temperatura (cerca de 1/3 do que faz o vidro comum). A dilatação das substâncias deve ser permitida em estruturas e dispositivos de todos os tipos. Pontes de aço compridas têm uma das extremidades fixada enquanto a outra repousa livremente sobre um apoio de cimento. A ponte GOLDEN GATE, em San Francisco, EUA, contrai-se em mais de um metro entre o verão e o inverno. A própria pista rodoviária da ponte é segmentada por fendas formadas por uma sequencia alternada de linguetas e encaixes, chamadas de juntas de expansão. De maneira semelhante, rodovias e calçadas de concreto são seccionadas por fendas, ás vezes preenchidas com piche, de modo que possam se dilatar no verão e se contrair no inverno livremente. Substâncias diferentes dilatam-se com diferentes taxas. Quando duas tiras metálicas, uma de bronze e outra de ferro, são soldadas ou rebitadas lado a lado, a maior dilatação de um dos metais faz com que a tira composta vergue. Uma barra fina composta desse tipo é chamada de tira bimetálica. Quando ela é aquecida, um dos lados da tira dupla torna-se mais longo do que o outro, fazendo com que ela se vergue, formando uma curva. Por outro lado, ao ser resfriada, ela tende a vergar-se no sentido oposto, pois o metal que mais se expande também é o que mais se contrai. A vergadura da tira pode ser utilizada para girar um ponteiro, regular uma válvula ou fechar uma chave. Uma aplicação prática deste fenômeno é o termostato. A vergadura para um lado ou para o outro de uma bobina bimetálica abre ou fecha um circuito elétrico. Quando uma sala fica fria de mais, a bobina verga- se para o lado do bronze, e ao fazer isto aciona um circuito elétrico que liga o aquecedor. Quando, por outro lado, a sala torna-se quente demais, a bobina verga-se para o lado do ferro, o que aciona um contato elétrico que desliga o aquecedor. Os refrigeradores são equipados com termostatos que os impede de se tornarem muito ou pouco frios. As tiras bimetálicas são utilizadas em termômetros de fornos, torradeiras elétricas, reguladores de ar de carburadores e em diversos outros dispositivos. Os líquidos se dilatam consideravelmente com o aumento da temperatura. Na maior parte dos casos, a dilatação de líquidos é maiordo que a de sólidos. A gasolina que transborda dos tanques dos carros em dias 27 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br quentes é uma evidência disso. Se o tanque e seu conteúdo dilatassem com a mesma taxa, eles se expandiriam juntos e não ocorreria transbordamento. Analogamente, se a dilatação do vidro de um termômetro fosse tão grande quanto a do mercúrio, o nível do mercúrio não se elevaria no tubo com o aumento da temperatura. A razão pela qual o mercúrio do termômetro se eleva com o aumento da temperatura é que a dilatação do mercúrio é maior do que a do vidro do tubo. 7.2.3 Transferência de Calor O calor se transfere dos objetos mais quentes para os mais frios. Se vários objetos a temperaturas diferentes estão em contato, os que estão mais quentes acabarão esfriando e os que estão mais frios acabarão esquentando. Eles tendem a alcançar uma temperatura comum. Essa uniformização térmica ocorre de três maneiras: por condução, convecção ou radiação. 7.2.3.1 Condução Mantenha a extremidade de uma agulha de ferro em uma chama. Logo ela ficará quente demais para que se possa segurá-la. O calor penetra na agulha de metal pela extremidade mantida na chama e é transferida a toda ela. Esse modo de transmissão de calor é chamado de condução. O quanto um objeto conduz bem o calor depende das ligações em sua estrutura atômica ou molecular. Os sólidos formados por átomos com um ou mais de seus elétrons mais externos “fracamente” ligados, são bons condutores de calor (e de eletricidade). Os metais possuem os elétrons externos mais “fracamente” ligados, que são livres para transportar energia por meio de colisões através do metal. Por esta razão eles são excelentes condutores de calor e de eletricidade. A prata é o melhor condutor de todos, seguido do cobre e, entre os metais comuns, o alumínio e depois o ferro são os próximos em ordem. Lã, madeira, papel, cortiça e isopor, por outro lado, são condutores pobres de calor. Os elétrons mais externos dos átomos desses materiais estão firmemente ligados. Os maus condutores são denominados isolantes. 7.2.3.2 Convecção Os líquidos e os gases transmitem calor principalmente por convecção, que é a transferência de calor devido ao próprio movimento do fluido. Diferentemente da condução (em que o calor é transmitido através de sucessivas colisões de átomos e de elétrons), a convecção envolve o movimento de massa - o movimento 28 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br global de um fluido. Ela pode ocorrer em todos os fluidos, sejam líquidos ou gases. Se aquecermos água em uma panela ou aquecemos o ar em uma sala, o processo é o mesmo. Quando o fluido é aquecido por baixo, as moléculas do liquido que estão no fundo passam a mover-se mais rapidamente, afastando-se, em média, mais umas das outras, tornando menos denso o material, de maneira que surge uma força de empuxo que empurra o fluido para cima. Fluido mais frio e mais denso, então, move-se de modo a ocupar o lugar do fluido agora mais quente do fundo. Dessa forma, as correntes de convecção mantêm o fluido em circulação enquanto ele esquenta – o fluido mais aquecido afastando-se da fonte de calor e o fluido mais frio movendo- se em direção a fonte do calor. 7.2.3.3 Radiação A energia vinda do sol atravessa o espaço, depois a atmosfera terrestre para, então, aquecer a superfície da Terra. Essa energia não passa através da atmosfera por condução, pois o ar é um mau condutor. Também não passa por convecção, pois esta só tem inicio quando a Terra já está aquecida. Também sabemos que no espaço vazio não é possível haver transmissão da energia solar por convecção ou condução. Assim, vemos que a energia deve ser transmitida de outra maneira – por radiação. A energia transmitida dessa maneira é denominada energia radiante. A energia radiante está na forma de ondas eletromagnéticas. Isso inclui as ondas de rádio, as micro- ondas, a luz visível, a radiação ultravioleta, os raios X e os raios gama. Essas formas de energia radiante estão listadas por ordem de comprimento de onda, do mais longo para o mais curto. A radiação infravermelha (abaixo do vermelho) tem um comprimento de onda mais longo do que o da luz visível. Os mais longos comprimentos de onda visíveis são os da luz vermelha e os mais curtos são os da luz violeta. A radiação ultravioleta (além da violeta) tem comprimentos de onda mais curtos ainda. 29 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 8. CALDEIRA, VAPOR SATURADO E VAPOR SUPERAQUECIDO Caldeira - é um vaso de pressão no qual, mediante aplicação de calor é gerado sob pressão superior a atmosfera vapor para uso externo. A aplicação de calor é considerada tanto por combustão como eletricamente. Entendemos também o conceito de caldeira ao caso de equipamento industrial no qual é gerada água quente sob pressão para uso externo, mediante aquecimento direto por combustão e ainda o caso dos vaporizadores e aquecedores de fluido térmico. A produção de calor pode ser feita de várias maneiras, mas sempre para transformação de outra energia (elétricas, químicas, etc.) em energia calorífica. Nem sempre a necessidade de calor ocorre no local da fonte calorífica, sendo necessário transferi-lo do local desta fonte para outro local onde ele se faz necessário. Quando os locais coincidem diz-se que o aquecimento é direto e, neste caso, o calor se propaga ou se transmite por condução, convecção e radiação. Por outro lado, quando os dois locais são distantes o aquecimento é indireto, usa-se então um sistema de transferência de calor. Esse sistema pode ser um gás ou um líquido em circuito fechado. Vapor D’água - Na indústria, o vapor d’água encontra ampla aplicação como fluido de aquecimento e como fluido motor (turbinas, compressores), pois apresenta uma série de vantagens como: · Capacidade térmica elevada; · Fornecimento de calor à temperatura constante; · Facilidade de distribuição e controle nas instalações; · Custo baixo; · É fluido limpo, inodoro e não tóxico; · Após a expansão em turbinas, o vapor de exaustão pode ser usado como fluido de aquecimento etc. Como fluído de aquecimento usa-se vapor saturado de baixa e média pressão, em geral não ultrapassando a pressão de 10 kgf/cm2 que corresponde a uma temperatura de 179 ºC. Para efeitos motrizes em turbinas e compressores usa-se vapor superaquecido de alta pressão. Como o trabalho mecânico é gerado à custa de expansão do vapor, a regra geral é usar vapor na máxima pressão e temperatura na entrada e mínima pressão possível na exaustão. Uma análise cuidadosa da instalação de uso do vapor pode mostrar diversos pontos onde é possível otimizar o consumo de vapor. Alguns desses pontos são: a) Recuperação de calor de condensados; b) Uso do vapor ligeiramente superaquecido para reduzir a condensação na linha; c) Redução das perdas de calor pelas paredes através do isolamento térmico adequado; d) Uso de vapor em temperatura não muito superior à necessária; 30 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br e) Escolha de sistemas de purga adequados e manutenção periódica; f) Cuidados no dimensionamento de linhase equipamentos. Vapor saturado - é o que chamamos simplesmente “vapor” e é o vapor gerado em contato com a água, sendo que o vapor saturado seco o vapor na temperatura da água fervendo (na pressão correspondente) que não contém partículas livres de água. É a “qualidade” ideal do vapor, mas que não se encontra na prática. Vapor superaquecido - é o vapor saturado da caldeira ao qual se adicionou calor extra por mais de um equipamento chamado “super aquecedor”. É vapor seco e sua temperatura é maior que a temperatura do vapor saturado a mesma pressão. Calor Específico do Vapor Superaquecido Csup = 1/18 x (7,3 + 2,46 x 10-3 x tsup) onde: Csup = calor específico do vapor superaquecido (Kcal/ Kg °C) tsup = temperatura de superaquecimento ( Kelvin) Entalpia de Superaquecimento Hsup= Csup x (tsup- tsat) A diferença entre as temperaturas (tsup - tsat) denomina-se grau de superaquecimento. Nas caldeiras, o superaquecimento do vapor é obtido fazendo com que os gases da combustão transfiram calor para o vapor saturado. Nestas condições à pressão se mantém constante, aumentando a temperatura e o volume do vapor em relação ao saturado (transformação isobárica). O estado de superaquecimento do vapor pode ser reconhecido por sua temperatura e pressão. As propriedades dos vapores saturado e superaquecido diferem-se no seguinte: Para o vapor saturado, um pequeno aumento de pressão ou diminuição de temperatura transforma parte dele em água; Para o vapor superaquecido, pode haver resfriamento ou compressão, dentro de certos limites, sem ocorrer transformação em água. Exemplo: Caso tenhamos um vapor com pressão de 3,4 Kgf/cm2 e temperatura de 137,2 ºC (temperatura de ebulição para essa pressão), o mesmo será saturado. Caso a temperatura estiver acima de 137,2 ºC o vapor será superaquecido. Poderemos também reconhecer um vapor superaquecido pela sua pressão e volume ou peso específico. Durante o superaquecimento, o volume específico aumenta e o peso específico do vapor diminui. 31 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 8.1 TIPOS DE CALDEIRAS E SUAS UTILIZAÇÕES As Caldeiras podem ser classificadas quanto a localização de água e gases (flamotubulares e aquotubulares) e, quanto à forma de energia de aquecimento (combustíveis fósseis, lenha, carvão e elétricas). Caldeiras flamotubulares (fogotubulares) São aquelas em que os gases provenientes da combustão (gases quentes) circulam no interior dos tubos, ficando por fora a água, vaporizando. Este tipo de caldeira é o mais simples, tendo sido muito usada em navios e locomotivas, mesmo com aparecimento de caldeiras mais modernas, posteriormente, com alguns aperfeiçoamentos. Podem ser classificadas em: 1. Verticais 2. Horizontais Caldeiras verticais - A vantagem que apresentam é a de ocuparem pequeno espaço. São, em geral, pequenas, contendo câmara de combustão interna na parte inferior. Caldeiras aquotubulares São aquelas em que a água circula dentro dos tubos e os gases quentes originados da combustão fluem sobre os tubos, por fora. Hoje são usadas quase completamente caldeiras tipo tubo de água, dando ensejo a que se tenha e produzam grandes quantidades de vapor a elevadas pressões e temperaturas. Nas caldeiras de circulação de água, o funcionamento baseia-se na diferença de densidade conseguida pela diferença de temperaturas, existente entre os tubos geradores de vapor e os tubos economizadores (tubos não vaporizantes). Quando os tubos geradores de vapor normalmente estão a uma temperatura superior a dos tubos não vaporizantes, a densidade da água nos tubos geradores de vapor será menor que a densidade nos tubos economizadores. Assim sendo, haverá circulação de água. 32 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 33 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 9. VASO DE PRESSÃO O nome vaso de pressão (pressure vessel) designa genericamente todos os recipientes estanques, de qualquer tipo, dimensões, formato ou finalidade, capazes de conter um fluido pressurizado. Chamamos de equipamentos de processo os equipamentos em indústrias de processos, que são as indústrias nas quais materiais sólidos ou fluidos sofrem transformações físicas e ou químicas, ou as que se dedicam a armazenagem, manuseio ou distribuição de fluidos. Dentro destas indústrias podemos citar, entre outras, as refinarias de petróleo, as indústrias alimentares e farmacêuticas, a parte térmica das centrais termoelétricas, os terminais de armazenagem e de distribuição de petróleo e de seus subprodutos, bem como as instalações de processamento de petróleo e/ou de gás natural, em terra ou em mar. Nas indústrias de processo existem três condições especificas que tornam necessário um maior grau de confiabilidade para os equipamentos, em comparação com o que é normalmente exigido para as demais indústrias em geral, sendo que a primeira condição é de que as a maioria das indústrias trabalham em regime contínuo durante meses a fio. Os equipamentos ficam, portanto, submetidos a um regime severo de operação, porque não há paradas diárias para manutenção e inspeção. A segunda condição é que os diversos equipamentos formam uma cadeia contínua, através da qual circulam os fluidos de processo. Deste modo, a falha ou paralisação de um único equipamento, por qualquer motivo, obriga geralmente a paralisação de toda a instalação. É evidente que toda a paralisação não programada de uma indústria resulta sempre em vultuosos prejuízos de perda de produção e de lucros cessantes, vindo daí a necessidade do máximo de segurança e confiabilidade de funcionamento destes equipamentos. A terceira condição é que nessas indústrias existem muitas condições de grande risco, devido ao manuseio de fluidos tóxicos, explosivos, ou em elevadas pressões ou temperaturas, condições para as quais qualquer falha pode resultar em um acidente grave ou mesmo em um desastre de grandes proporções. Os vasos de pressão constituem não só os equipamentos mais importantes da maioria das indústrias de processo, como também são geralmente os itens de maior tamanho, peso e custo unitário nessas indústrias, representando em média 60% do custo total dos materiais e equipamentos de uma unidade de processo. É importante enfatizar que o projeto e a construção de vasos de pressão são atividades de engenharia, e por isso, como qualquer outra atividade de engenharia, destinam-se a satisfazer, o melhor possível, uma necessidade social. Assim, é indispensável que sejam devidamente considerados todos os fatores éticos e sociais que possam estar envolvidos, ainda que de forma remota ou indireta. Além do aspecto de segurança em que equipamentos cuja operação apresente risco potencial de acidentes, devem também ser considerados 34 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br a segurança contra acidentes na fabricação e na montagem do vaso, bem como possíveis prejuízos a terceiros, danos ecológicos, infrações de marcas e patentes, etc. 9.1 CLASSES E FINALIDADES DOS VASOS DE PRESSÃO Podemos classificar os vasos de pressão em vasos não sujeitos a chamas e os sujeitos a chamas. Os vasos não sujeito a chamasão os vasos de armazenamento e de acumulação, as torres de destilação fracionada, retificação, absorção entre outras, os reatores diversos e as esferas de armazenamento de gases. Além destes temos também os trocadores de calor que são subdivididos em trocadores de calor, aquecedores, resfriadores, condensadores, refervedores e os resfriadores a ar. Já os vasos sujeitos a chama são as caldeiras e fornos. Em todos os vasos de pressão existe sempre um invólucro estanque, externo e contínuo, que é denominado “parede de pressão” (pressure wall) do vaso, ou seja, é o elemento do vaso que contém o fluido pressurizado. A parede do vaso pode ser simples ou múltipla, bem como pode assumir vários formatos, dependendo principalmente das dimensões e da finalidade do equipamento. Além da parede de pressão, os vasos possuem outras partes, não submetidas a pressão, como é o caso do suporte do vaso, e frequentemente também os peças, internas e externas, para atender diversas finalidades. De uma forma em geral os vasos de pressão não sujeitos a chama são empregados em três casos, sendo o de armazenagem de gases sob pressão, processamento de gases e líquidos e acumulação intermediária de gases e líquidos em processos industriais. Os gases são quase sempre armazenados sob forma liquefeita, para que se possa ter um grande peso armazenado em um volume relativamente pequeno. A armazenagem de gases em forma gasosa é geralmente antieconômica, devido ao muito pequeno peso especifico. Um gás pode ser mantido liquefeito pela pressurização, em temperatura ambiente, e, nesse caso, os reservatórios de armazenagem são vasos de pressão, ou podem ser liquefeitos, em pressão atmosférica, desde que mantidos em temperatura inferior ao seu ponto de ebulição; nesse caso, que é bem mais caro, os reservatórios de armazenagem não são considerados vasos de pressão. 9.2 PROJETO DOS VASOS DE PRESSÃO Contrariamente ao que acontece com quase todos os outros equipamentos, máquinas, veículos, objetos e materiais de uso corrente, a grande maioria dos vãos de pressão não é um item de linha de fabricação de alguma indústria, salvo raras exceções, os vasos são, quase todos, projetados e construídos por encomenda, sob medida, para atender, em cada caso, a determinada finalidade ou a determinadas condições 35 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br de pagamento. Como consequência, o projeto é quase sempre feito individualmente para cada vaso a ser construído. O projeto de uns vasos de pressão inclui não somente o seu dimensional físico para resistir a pressão e demais cargas atuantes, como também a seleção técnica e econômica dos materiais adequados, dos processos de fabricação, detalhes, peças internas, etc. 9.3 FORMATO E POSIÇÃO DOS VASOS DE PRESSÃO A parede de pressão de um vaso de pressão compõe-se basicamente do casco (ou cascos) do vaso (shell) e dos tampos de fechamento (heads). O casco dos vasos de pressão tem sempre o formato de uma superfície de revolução. Quase todos os vasos, com raras exceções, têm o casco com uma das três formas básicas: cilíndrica, cônica e esférica, ou combinações dessas formas; são comuns, por exemplo, vasos com vários cascos cilíndricos e cônicos. Quanto a posição de instalação, os vasos de pressão podem ser verticais, horizontais ou inclinados. Na maioria das vezes o formato e a posição de instalação de um vaso decorrem – ou são uma imposição – da finalidade ou do serviço do mesmo. Os vasos verticais são utilizados principalmente quando é necessária a ação da gravidade para o funcionamento do vaso ou para o escoamento de fluidos. Tais são, exemplo, as torres de fracionamento, de retificação, e de absorção, bem como muitos reatores de catálise. De um modo geral, os vasos verticais são mais caros do que os horizontais, principalmente quando de grande comprimento, em compensação ocupam menor área de terreno, sendo por isso preferidos quando há necessidade de economia de terreno. Os vasos horizontais, muito comuns, são usados, entre outros casos, para trocadores de calor e para a maioria dos vãos de acumulação. Os vasos em posições inclinadas são exceções, empregados somente quando o serviço exigir, como, por exemplo, para o escoamento por gravidade de materiais difíceis de escoar. Para a maior parte dos vasos o casco é cilíndrico. Essa preferência deve-se ao fato de que o formato cilíndrico é o mais fácil de fabricar e transportar, presta-se bem a maioria dos serviços, e é o que permite o aproveitamento de chapas inteiras para a fabricação do vaso. Teoricamente, o formato ideal para um vaso de pressão é uma esfera, com o qual se chega a menor espessura de parede e ao menor peso, em igualdade de condições de pressão e de volume contido. Entretanto, os vasos esféricos, além de somente se prestarem como vasos de armazenamento, são caros e difíceis de fabricar, ocupam muito espaço e raramente podem ser transportados inteiros. Por estes motivos, os vãos esféricos só são econômicos para grandes dimensões, sendo empregados, nesses casos, para armazenagem de gases sob pressão. 36 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br 9.4 TAMPOS DOS VASOS DE PRESSÃO Denominam-se tampos (heads) as peças de fechamentos dos cascos cilíndricos dos vasos de pressão. Os tampos podem ter vários formatos, dos quais os mais usuais são os seguintes: elíptico, torisférico, hemisférico, cônico e plano. O tampo elíptico tem, teoricamente, as seções transversais como uma elipse geométrica perfeita. No tampo elíptico denominado “normal”, a relação de semi-eixos é de 2:1, isto é, o diâmetro do tampo é quatro vezes a sua altura. Esse tampo quase sempre pode ser construído com chapas da mesma espessura usada no casco cilíndrico do vaso, porque a sua resistência a pressão interna é praticamente igual a do cilindro de mesmo diâmetro. Os tampos torisférico são constituídos por uma calota central esférica (crown), de raio Rc, e por uma seção toroidal de concordância (knuckle), de raio Rk. O tampo torisférico é bem mais fácil de fabricar do que o elíptico, e essa facilidade são tanto maior quanto menos profundo for, isto é, quanto menor for o raio Rk. Inversamente, a sua resistência será tanto maior quanto maior for Rk, permitindo chapas de menor espessura. Qualquer tampo torisférico é sempre mais fraco do que um elíptico de mesmo diâmetro e com a mesma relação de semi-eixos. O tampo hemisférico é proporcionalmente o mais resistente de todos, podendo ter cerca da metade da espessura de um casco cilíndrico de mesmo diâmetro. Por outro lado, é difícil de construir e ocupa mais espaço devido a sua maior altura. É empregado para vasos horizontais em geral, vasos verticais de diâmetro muito grande ( 10 m ou mais ), quando as condições de processos permitirem, e também para vasos pequenos e médios para altas pressões, caso em que o tampo pe de construção forjada integral. Para grandes diâmetros esses tampos são construídos de diversas partes soldadas entre si, incluindo uma calota central e vários gomos em setores esféricos. 37 SCL Assessoria e Treinamento Ltda Rua Cônsul Orestes Correa, 227 - Cj. 104-A - Bairro Macedo - Guarulhos - SP - 07197-040 (11) 2409-3131 - contato@sclengenharia.com.br - www.sclengenharia.com.br Os tampos cônicos, embora fáceis de construir, são pouco usados por serem bem menos resistentes do que qualquer um dos anteriores. O seu emprego limita-se praticamente ao tampo inferior de vasos em que seja necessário o esvaziamento
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