Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais

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Professor: Eleno R. de Souza
 Graduações:
Engenheiro de Produção
Técnico em Mecânica 
 
Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais
Disciplina:Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais
Dias Letivos: 11 dias
Distribuição de pontos
 Prova individual 30 pontos 5º dia de aula.
 Trabalho em grupo de 3 pessoas 20 pontos 10º dia de aula.
 Prova individual 30 pontos 11º dia de aula. 
 Matéria do caderno 20 pontos.
 
Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais
Classes e Finalidades de 
Vaso de Pressão
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as
3
Os vasos sujeitos ou não a chama,são como o próprio nome indica, os vasos onde há ou não a presença de fogo ,embora os vasos não sujeitos a chama possam em muitos casos trabalhar em elevadas temperaturas. 
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Exemplos de Vaso Sujeito a Chama 
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Vaso de Pressão não Sujeito a Chama
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Classificação deacordo com a Pressão
VasosAtmosférico
0 a 0,035Kg/cm²
0 a 0,5 psi
Vasos de Baixa Pressão
0,033 a 1,054Kg/cm²
0,5 a 15 psi
Vasos de Alta pressão
1,054 a 210,81Kg/cm²
15 a 3000 psi
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Classificação Quanto a Posição de Instalação (dimensões em relação ao solo)
 As Dimensões em relação ao solo são:
DI = diâmetro interno
CET = comprimento entre tangentes
Baseando-se na posição em que essas duas dimensões estão em relação ao solo,podemos classificar os vasos de pressão. 
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Cilíndrico Vertical
 DI, paralelos em relação ao solo.
CET, perpendicular (vertical) em relação ao solo.
 DI
 C E T
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Os vasos verticais são usados quando principalmente é necessária ação da gravidade para o funcionamento do vaso ou para o escoamento de fluidos. Por exemplo as torres de fracionamento.De modo geral os vasos verticais são mais caros em relação aos horizontais, em compensação ocupam menor área de terreno. 
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Cilíndrico Horizontal
DI, perpendicular ao solo.
CET, paralelo ao solo.
 DI
 C E T
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Os vasos horizontais, muitos comuns, são usados, entre outros casos, para trocadores de calor e para a maioria dos vasos de acumulação.
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Cilíndrico Inclinado
DI e CET, inclinados em relação 
 ao solo.
 DI
 C E T
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Os vasos em posições inclinadas são exceções, empregados somente quando o serviço exigir, como, por exemplo, o escoamento por gravidade de materiais difíceis de escoar. 
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Vasos Esféricos 
Quando as dimensões DI, CET não podem ser definidas. Teoricamente o formato ideal para o vaso de pressão é o esférico,com o qual se chega a uma menor espessura da parede e ao menor peso, e em igualdade de pressão e volume contido.
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Questionário
Defina e exemplifique vaso não sujeito a chama.
Defina e exemplifique vaso sujeito a chama.
Cite quatro exemplos de vasos não sujeito a chama.
Defina trocador de calor.
Cite quatro exemplos de trocadores de calor.
Em relação a pressão, como são classificados os vasos de pressão.
Quais são as dimensões de classificação de vasos de pressão em relação ao solo?
Quanto a posição de instalação, como são classificados os vasos de pressão?
 Defina e exemplifique vaso de pressão vertical.
 Defina e exemplifique vaso de pressão horizontal.
 Defina e exemplifique vaso de pressão inclinado.
 Defina e exemplifique vaso esférico.
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Classificação de trocadores de calor 
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Classificação de acordo com 
Processos de Transferência
 Nesta categoria, trocadores de calor são classificados em: 
Contato indireto; 
Contato direto.
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Trocadores de Calor de 
Contato Indireto
 Os fluidos permanecem separados e o calor é transferido continuamente através de uma parede, pela qual se realiza a transferência de calor. Os trocadores de contato indireto classificam-se em: trocadores de transferência direta e de armazenamento.
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Tipo de Trocadores de Transferência 
Direta
 Neste tipo, há um fluxo contínuo de calor do fluido quente ao frio através de uma parede que os separa. Não há mistura entre eles, pois cada corrente permanece em passagens separados. Este trocador é designado como um trocador de calor de recuperação, ou simplesmente como um recuperador.
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 Alguns exemplos de Trocadores de Transferência direta são:
Placa; 
Tubular; 
Superfície Estendida. 
 Recuperadores constituem uma vasta maioria de todos os trocadores de calor.
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Trocador de Calor de 
Transferência Direta. 
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Trocadores de 
Armazenamento
 Em um trocador de armazenamento, os ambos fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens de troca de calor . A superfície de transferência de calor geralmente é de uma estrutura chamada matriz. 
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Em caso de aquecimento, o fluido quente atravessa a superfície de transferência de calor e a energia térmica é armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido frio passa pelas mesmas passagens, a matriz “libera” a energia térmica (em refrigeração o caso é inverso). Este trocador também é chamado regenerador.
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Trocador de Calor 
de Armazenagem
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Trocadores de Calor de
 Contato Direto
 Neste trocador, os dois fluidos se misturam. Aplicações comuns de um trocador de contato direto envolvem transferência de massa além de transferência de calor; aplicações que envolvem só transferência de calor são raras..
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Comparado a recuperadores de contato indireto e regeneradores, são alcançadas taxas de transferência de calor muito altas. Sua construção é relativamente barata. As aplicações são limitadas aos casos onde um contato direto de dois fluidos é permissível.
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Exemplos de Trocadores de 
Calor de Contato direto.
Economizado
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Trocador de Calor de
 Contato Direto
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Classificação de acordo a 
Características de Construção
 Apresentamos os trocadores tubulares, de placas, de superfícies estendidas e regenerativos. Outros trocadores existem, mas os grupos principais são estes.
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Trocadores Tubulares
 São geralmente construídos com tubos circulares,
existindo uma variação de acordo com o fabricante. São usados para aplicações de transferência de calor líquido/líquido. Eles trabalham de maneira ótima em aplicações de transferência de calor gás/gás, principalmente quando pressões e/ou temperaturas operacionais são muito altas onde nenhum outro tipo de trocador pode operar. 
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Este trocadores podem ser classificados 
como: 
 Carcaça e tubo; 
 Tubo duplo; 
 Espiral.
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Trocadores de carcaça e tubo
 Este trocador é construído com tubos e uma carcaça. Um dos fluidos passa por dentro dos tubos, e o outro pelo espaço entre a carcaça e os tubos.São os mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais, tais como pressões e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos, misturas de multicomponentes, etc. 
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Estes são trocadores muito versáteis, feitos de uma variedade de materiais e tamanhos e são extensivamente usados em processos industriais.
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Trocador de Calor de Carcaça
 e Tubo.
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Trocador Tubo Duplo
 O trocador de tubo duplo consiste de dois tubos concêntricos. Um dos fluidos escoa pelo tubo interno e o outro pela parte anular entre tubos, em uma direção de contra fluxo. Este é talvez o mais simples de todos os tipos de trocador de calor pela fácil manutenção envolvida. É geralmente usado em aplicações de pequenas capacidades.
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Trocador de Calor 
Tubo Duplo
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Trocador de Calor 
em Serpentina
 Este tipo de trocador consiste em uma ou mais serpentinas (de tubos circulares) ordenadas em uma carcaça. A transferência de calor associada a
 um tubo espiral é mais alta que para um tubo duplo. 
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Além disto, uma grande superfície pode ser acomodada em um determinado espaço
 utilizando as serpentinas. As expansões térmicas não são nenhum problema, mas a limpeza é muito problemática.
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Trocador de Calor 
de Serpentina
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Trocadores de Calor Tipo Placa
 Este tipo de trocador normalmente é construído com placas planas lisas ou com alguma forma de ondulações. Geralmente, este trocador não pode suportar pressões muito altas, comparado ao trocador tubular equivalente.
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Trocador de Calor 
Tipo Placa
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Questionário
Quais as duas principais classificações de trocadores de calor?
Qual o princípio de funcionamento do trocador de calor de contato direto? Exemplifique.
Qual o princípio de funcionamento do trocador de calor de contato indireto?Exemplifique.
Qual a outra designação utilizada para os trocadores de calor de transferência direta?
 Qual a outra designação utilizada para os trocadores de calor de armazenagem? 
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Qual a principal classificação dos trocadores de calor em relação a construção ?
Quais as principais características dos trocadores de calor tubulares?
Qual a principal classificação dos trocadores de calor tubulares?
Comente o funcionamento do trocador de calor de carcaça e tubo.Qual a principal vantagem?
Comente o funcionamento do trocador de calor de duplo tubo.Qual a principal vantagem ?
Comente o funcionamento do trocador de calor de serpentina.Qual a principal desvantagem ?
Comente o funcionamento do trocador de calor de placa.Qual a principal desvantagem?
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Em um trocador de calor por armazenagem, qual a função da matriz?
Qual a principal diferença de um trocador de calor regenerador para um recuperador?
Quais a vantagens e desvantagens dos trocadores de calor de contato direto em relação aos recuperadores e regeneradores?
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Ensaios Utilizados na Montagem e Inspeção de Equipamentos Industriais. 
Classificação dos Ensaios
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Ensaios 
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Exame Visual
Exame da região a ser inspecionada com visão direta ou com auxilio de ampliação( lupa, binóculo...).
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Informações Coletadas
Trincas de maior porte;
Marcas de abrasão ;
Amassamento...
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Vantagens
Pode ser executada em campo sem necessidades de equipamentos especiais.
Pode ser realizado por fotografia. 
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Limitações
Baixa resolução;
Em alguns casos detecção de anomalias em estado avançado;
Baixa detectibilidade.
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Microscopia
 Ensaios ótico ou eletrônico de campo ou através de replica metalográfica.
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Informação Coletada
Microestrutura do componente;
Porosidade;
Microtrincas (se incidente na estrutura estudada)...
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Vantagens
Indicações do comportamento metalúrgico do material; 
Indicação de danos ainda em pequenas escalas. 
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Limitações
Custo;
Dificuldade de se realizar no campo;
Limitação da área estudada...
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Magnetismo
Aplicação de elemento magnético por contato ou proximidade.
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Informações Coletada
Identificar se o material é ou não ferro magnético.
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Vantagens
Identificação rápida e confiável para a classificação do material.
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Limitações
Variações de ligas e proporções ( por exemplos soldas que contenham estruturas austeníticas).
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Partículas Magnéticas
Indução em campo magnético à peça a ser analisada. 
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Informações obtidas
Indicação geral de incidência de trincas abertas a superfícies ou não, desde que próxima a superfícies.
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Vantagens
Técnica simples e rápida.Melhor resolução e sensibilidade do que o liquido penetrante. Existem padrões internacionais
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Limitações
Somente detecta trincas próximo a superfície;
O material a ser utilizado tem que ser magnético;
O veiculo pode contaminar os produtos de corrosão.
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Líquido Penetrante
Aplicação e posterior revelação de líquidos penetrantes. 
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de Equipamentos Industriais
Informação Coletada
Indicações gerais de incidência de trincas abertas a superfícies. 
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Sequencia
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Vantagens
Técnica simples e rápida;
Resolução de até 0,5mm de extensão;
Pode ser realizado registro fotográfico;
Existem padrões internacionais.
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Limitações
Somente detecta trincas na superfície;
O penetrante pode contaminar os produtos de corrosão;
Resolução depende das condições de limpeza e habilidade do operador.
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Radiografia
Detecção de descontinuidade internas em qualquer matéria, através de filme radiográfico.
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Imagem
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Imagem
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Informações Coletadas
Indicação volumétrica da incidência, extensão, localização, orientação de trincas e defeitos.
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Vantagens
Fácil de interpretar;
Bom para geometrias complexas;
Grandes áreas podem ser inspecionadas juntas;
Existem padrões internacionais.
 
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Limitações
Dificuldade de detecção das trincas radiais;
Demanda cuidados especiais quanto à radiação;
Requer equipamentos especiais;
Temperatura limite próximo de 50ºC.
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Emissão Acústica
Detecção por transdutores de sinais acústicos refletidos pelos defeitos.
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Informações Coletadas
Incidência e localização de trincas em evolução (particularmente em vasos de pressão pressurizados).
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Vantagens
Pode ser aplicado em grandes equipamentos; 
Requer pouco equipamentos. 
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Limitações
Interpretação de moderada a difícil;
Demanda experiência.
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Medição de Temperatura
Detecção e acompanhamento de temperatura através de lápis, giz e outros. 
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Limitações
Somente indicar a temperatura da 
superfície;
Baixa resolução( tipicamente 50ºC).
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Informações Coletadas
Medição da temperatura da superfície, dentro da faixa especificada.
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Vantagens
Técnica simples, rápida e confiável;
Não requer equipamentos especiais;
Fácil interpretação. 
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Medição de Temperatura
Detecção e acompanhamento de temperatura através de pirômetros de radiação, infravermelho e termografia. 
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Informações Coletadas
Medição da temperatura , em ampla faixa de resolução ( -20ºC a 2000ºC ou mais). 
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Vantagens
Técnica rápida, simples e confiável;
Boa resolução ( até 0,1°C);
Fácil interpretação.
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Limitações
Técnica com infravermelho sujeito a erro se houver presença de vapor de água e CO2;
 Requer equipamento especial.
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Ensaios
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Teste por Pontos
Aplicação de reagentes para indicar a presença de componentes.
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Informações Obtidas
Presença ou ausência de elementos químicos na composição do material. 
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Vantagens
Relativamente simples e confiável;
Fácil interpretação;
Material simples.
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Limitações
Requer experiência do operador;
Não indica a composição completa do material;
Limitado a uma certa gama de material.
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Ensaios
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Teste de Dureza
Aplicação de um micro ensaios de dureza em área determinada do material.
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Informações Obtidas
Dureza do material no local testado.
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Vantagens
Técnica simples e rápida;
Interpretação simples e rápida.
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Limitações
Pode alterar a superfície e estrutura do material;
Demanda cuidado e atenção na escolha do local a ser ensaiado;
Mede apenas a dureza da micro região ensaiada.
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 Soldas em Vasos 
de Pressão
Quase todos os vasos de pressão são fabricados a partir de chapas soldadas.A solda também e empregada para fixação de todas as outras partes que constituem a parede de pressão do vaso, bem como para muitas das peças não-pressurizadas do vaso, tanto como internas e externas.
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Soldagem em Vasos 
de Pressão
A soldagem em vasos de pressão podem ser feito por vários processos manuais, semi-automático e automático dos quais os mais usuais são os seguintes:
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Soldagem em Arco submerso.
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Os processos automáticos são mais econômicos e resultam em uma solda de melhor qualidade.Em compensação, essas soldas exigem equipamentos caros, preparação mais difícil e só se aplicam a satisfatoriamente ás soldas extensas.
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Soldagem em Aços Inoxidáveis e
 Metais não ferrosos.
As soldas em aços inoxidáveis e em 
 muitos dos metais não ferrosos devem, de preferência, e sempre que possível ser feitas em recintos fechados e com atmosfera limpa e controlada, para evitar a contaminação do metal depositado por partículas de ferrugem, fumaça, poeira etc. 
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Requisitos para Soldagem
É obrigatório que todas as soldas de emendas de chapas no casco e nos tampos dos vasos de pressão seja de topo, com penetração total, e de tipos facilmente radiografáveis. 
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Sempre que possível essas soldas devem ser feitas dos dois lados; em vasos de pequenos diâmetros( 500mm, ou menos), onde não e possível a soldagem pelo lado interno, pode ser feita apenas a soldagem pelo lado externo. 
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 Classificação das Soldas
As soldas são classificadas em duas categorias em função das tensões atuantes de tração, devidas à pressão interna, a que estão submetidas:
Categoria A: soldas solicitadas pelas maiores tensões;
Categoria B: soldas solicitadas pelos menores
tensões.
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Esforços Longitudinais e 
Circunferenciais
Nos cilindros e cones os esforços circunferenciais, aplicáveis às soldas longitudinais, são maiores do que os esforços longitudinais, que atuam nas soldas circunferenciais. Desta forma as soldas longitudinais são categoria A e as circunferenciais são categoria B.
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Nas esferas, tampos semi-esféricos e nos tampos conformados, elípticos ou torisféricos, como as soldas longitudinais e circunferenciais estão submetidas a esforços iguais, ambas são
 categoria A.
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Chanfros para 
Soldagem
 Os chanfros para preparação das bordas das chapas podem ser:
V simples;
V duplos;
U simples;
U duplos.
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Chanfro em 
V Simples
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Chanfro em
 V duplo
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Chanfro em 
U simples
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Chanfro em U duplo.
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Chanfro para Soldagem em relação a 
Espessura da Chapa.
Espessura
daChapa
ChanfroEspecificado
Até 19mm
V simples
19a 38mm
V duplo ou U simples
Acima de 38mm
U duplo
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Observações
A localização de todas as soldas no vaso deve ser estudada de modo a permitir a sua execução sem dificuldades e também a sua inspeção.
As soldas dos tampos e casco devem ser dispostas de tal forma, tanto quanto possível, interfiram ou superponha com as soldas dos suportes do vaso, bocais, bocas de vista e respectivos reforços.
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Todas as soldas devem também, tanto quanto possível, estar em tal posição que possibilite a sua inspeção sem haver necessidade de desmontagem. Pois as soldas podem apresentar diversos defeitos internos e externos, que podem ser investigados por meios de ensaios destrutíveis e não destrutíveis. 
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Bibliografia
FALCÃO, Carlos.Projeto mecânico vasos de pressão e trocadores de calor casco e tubos.2002.
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Sistema de Controle da Qualidade
A partir de 1977 o código ASME, Seção VIII, foram introduzidos apêndices de uso obrigatório, regulamentando o denominado Sistema de Controle da Qualidade. 
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Esses apêndices contém uma série de prescrições, principalmente de caráter organizacional e administrativo a que os fabricantes e montadores de vasos de pressão devem obedecer, para que os vasos produzidos por eles tenham uma garantia de qualidade satisfatória. 
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Como esses apêndices são obrigatórios, para que os vasos de pressão seja considerado como construído de acordo com o código ASME, é indispensável que essas precisões sejam atendidas integralmente. 
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O fabricante
O fabricante deve ter e manter um sistema de controle da qualidade, capaz de garantir que todas as exigências da norma estão sendo cumpridas.Deve haver uma descrição detalhada, por escrito, do referido sistema, sendo obrigatório que nessa descrição haja referencia formal do inspetor . 
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O inspetor
De acordo com o código ASME,seção VIII, divisão I, denomina-se de inspetor uma pessoa de órgão público, companhia de seguros ou de uma firma ou agência de inspeção, habilitadas a realizar inspeções em vasos de pressão; não poderá ser um empregado do fabricante ou montador. 
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 Inclusões de um Sistema de Controle da Qualidade.
a) Autoridade e responsabilidade das pessoas encarregadas do sistema devem ser claramente definidas.
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b)Deve haver um organograma definindo o inter-relacionamento entre a gerência e os órgãos de engenharia,compras, fabricação,montagens e controle da qualidade. 
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Exemplo de Organograma
 c) O sistema deve incluir procedimentos assegurando:
 
Que em todas as etapas de fabricação, inspeção e testes dos vasos de pressão estejam sendo usadas as emissões corretas de desenhos, cálculos, especificações e instruções etc... 
Que os materiais recebidos tenham os certificados da qualidade exigidos, sejam devidamente identificados e que sejam realizados os testes necessários. 
 
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Que todas as etapas de soldagem satisfaçam às exigências das normas, inclusive da Seção IX do código ASME.
Que os tratamentos térmicos, sejam como exigidos, pelas normas devendo haver meios para que o inspetor, em qualquer época, possa verificar esses tratamentos. 
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d) Que o sistema deve descrever todas as operações de fabricação, com detalhes suficientes para permitir ao inspetor saber em que etapa deve ser feitas as diversas inspeções.
e) Deve haver um procedimento acertado entre o fabricante e o inspetor, para a correção de não- conformidade. 
 
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 f) Que o sistema tenha rastreabilidade garantida, através de documentos, certificados, marcações etc. A rastreabilidade deve permitir também acompanhar a trajetória de cada peça de material(chapa, tubo etc.) desde a usina produtora até o vaso pronto. 
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 Rastreabilidade
 Denomina-se rastreabilidade a propriedade de um sistema de controle da qualidade de permitir, em qualquer época ( inclusive muito tempo depois) determina-se precisamente, para todas as operações de fabricação e de inspeção:
Quem fez ?
Quando fez ?
Como fez ? 
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FLANGES
É o tipo de ligação de uso tipicamente industrial e seu emprego visa principalmente à facilidade de montagem e desmontagem dos componentes da tubulação. São empregadas principalmente em tubos de DN > 50 (2”) mas nada impede seu emprego em linhas de menores diâmetros.Uma ligação flangeada é composta de um par de flanges, uma junta de vedação e um jogo de parafusos.
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Tipos de flanges
Liso;
Pescoço;
Sobreposto;
Roscado;
Encaixe e solda;
Solto;
Cego;
Redução.
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Especificação de Flanges conforme a norma ANSI:
Para a determinação da pressão de trabalho dos flanges segundo a norma ASME/ANSI B16.5 ver Tabela.
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Exemplos de especificação técnica:
Flange de pescoço de aço carbono forjado
ASTM A105, classe 300#, dimensões conforme ANSI B16.5-FR, face com acabamento com ranhuras concêntricas conforme MSS-SP-6.
Flange sobreposto de aço carbono forjado ASTM A181 / Gr. II, classe 150# ,dimensões conforme ANSI B16.5-FR, face com acabamento com ranhuras espirais conforme MSS-SP-6.
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Flange roscado de aço carbono usinado ASTM A36, classe 150#, dimensões conforme ANSI B16.5-Fp, face com acabamento com ranhuras espirais conforme MSS-SP-6, galvanizado a fogo.
Flange solto de aço carbono usinado ASTM A36, classe 150#, dimensões conforme ANSI B16.5, galvanizado a fogo.
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