TECNOLOGIAS DA MONTAGEM...

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TECNOLOGIAS DA MONTAGEM ELETROMECÂNICA

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TECNOLOGIAS DA MONTAGEM ELETROMECÂNICA

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ALMEIDA, Jorge

Tecnologias da Montagem Eletromecânica / FURG – CTI. Rio Grande, 2009.

153 p.:il.

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

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INDICE UNIDADE I .............................................................................................................................................12 Recursos e seus custos na montagem ..................................................................................................12

1.1. Orçamentação.............................................................................................................................12 1.2. Recursos na montagem..............................................................................................................13 1.2.1. Recursos humanos ..................................................................................................................13 1.2.2. Recursos materiais ..................................................................................................................13 1.3 Custo dos recursos ......................................................................................................................14

1.3.1. Custos de mão-de-obra.......................................................................................................14 1.3.2. Custos com materiais ..........................................................................................................15 1.3.3. Custos com equipamentos, ferramentas e EPIs .................................................................15

1.4 Exemplo de composição de custo ...............................................................................................15 1.4.1. Especificação dos serviços .................................................................................................15 1.4.2. Formatação da equipe.........................................................................................................16 1.4.3. Demonstrativo para formatação de preços .........................................................................17

UNIDADE II ............................................................................................................................................22 O canteiro de obras................................................................................................................................22

2.1. Introdução ...................................................................................................................................22 2.2. Planejamento do canteiro de obras ............................................................................................23 2.3. Armazenagem de materiais e equipamentos na obra................................................................24

UNIDADE III ...........................................................................................................................................26 Movimentação horizontal e vertical de cargas .......................................................................................26

3.1. Transporte de cargas..................................................................................................................26 3.2. Tipos de Veículos e suas Capacidades de Transporte ..............................................................27

3.2.1. Caminhões...........................................................................................................................28 3.2.2. Carretas ...............................................................................................................................28 3.2.3. Chassis ................................................................................................................................28 3.2.4. Bi-trens ................................................................................................................................28 3.2.5. Treminhões..........................................................................................................................28

3.3. Equipamentos para movimentação e elevação de cargas.........................................................29 3.3.1. Pontes rolantes....................................................................................................................31 3.3.2. Guindastes...........................................................................................................................31

3.4. Equipes de transporte e elevação de cargas .............................................................................32 3.5. Planejamento do transporte e elevação de cargas ....................................................................33

3.5.1. Operações especiais de rigging ..........................................................................................33 UNIDADE IV...........................................................................................................................................35 Soldagem ...............................................................................................................................................35

4.1. Equipamentos e processos de soldagem...................................................................................35 4.1.1. Soldagem com eletrodo revestido.......................................................................................35 4.1.2. Soldagem TIG......................................................................................................................37 4.1.3. Soldagem MIG/MAG (GMAW) ............................................................................................39 4.1.4. Soldagem a arco submerso (SAW).....................................................................................41

4.2. Normas de soldagem..................................................................................................................43 4.3. Segurança em soldagem ............................................................................................................44

4.3.1. Roupas de proteção ............................................................................................................45 4.4. Inspeção de soldas .....................................................................................................................45 4.5. Qualificação dos procedimentos de soldagem...........................................................................46 4.6. Qualificação de soldadores.........................................................................................................47 4.7. Mão-de-obra de soldagem..........................................................................................................48 4.8. Custos de soldagem ...................................................................................................................48

4.8.1. Custo da mão-de-obra.........................................................................................................49 4.8.2. Custo dos consumíveis .......................................................................................................49

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4.8.3. Custo de energia elétrica.....................................................................................................52 4.8.4. Custo de depreciação..........................................................................................................52 4.8.5. Custo de manutenção .........................................................................................................53 4.8.6. Custo de outros materiais de consumo...............................................................................53 4.8.7. Considerações finais ...........................................................................................................54

4.9. Índices de montagem..................................................................................................................54 4.9.1. Consumo de eletrodos ........................................................................................................54 4.9.2. Mão-de-obra ........................................................................................................................56

UNIDADE V............................................................................................................................................57 Pintura industrial.....................................................................................................................................57

5.1. Aplicação das tintas ....................................................................................................................57 5.1.1. Espessura de películas recomendáveis..............................................................................58

5.2. Equipamentos e processos de pintura........................................................................................59 5.2.1. Preparação das superfícies.................................................................................................59 5.2.2. Métodos de aplicação das tintas .........................................................................................61

5.2.2.1. Trincha .........................................................................................................................61 5.2.2.2. Rolo ..............................................................................................................................62 5.2.2.3. Pistola convencional (a ar comprimido) .......................................................................63 5.2.2.4. Pistola sem ar (Air-less) ...............................................................................................64 5.2.2.5. Pintura eletrostática......................................................................................................64

5.3. Consumo de tintas ......................................................................................................................65 5.4. Normas técnicas de pintura ........................................................................................................66 5.5. Custos da pintura........................................................................................................................67

5.5.1. Custo inicial .........................................................................................................................68 5.5.2. Custo de manutenção .........................................................................................................69

5.6. Índices de montagem..................................................................................................................70 5.7.1. Pintura de estruturas metálicas ...........................................................................................70 5.7.2. Mão-de-obra de pintura (Hh/m2)..........................................................................................70 5.7.3. Pintura de tubulações..........................................................................................................71

UNIDADE VI ...........................................................................................................................................72 Montagem de equipamentos..................................................................................................................72

6.1. Montagem industrial....................................................................................................................72 6.2. Montagem de equipamentos ......................................................................................................72

6.2.1. Montagem de bombas.........................................................................................................73 6.2.1.1 Recebimento e armazenamento ...................................................................................73 6.2.1.2 Fundações.....................................................................................................................73 6.2.1.3 Nivelamento ..................................................................................................................74 6.2.1.4 Colocação da argamassa .............................................................................................74 6.2.1.5 Tubulações....................................................................................................................75 6.2.1.6 Alinhamento ..................................................................................................................75

6.2.2. Montagem de vasos de pressão, tanques horizontais e outros equipamentos ..................75 6.3. Índices de montagem..................................................................................................................77

UNIDADE VII ..........................................................................................................................................78 Montagem de estruturas metálicas ........................................................................................................78

7.1. Procedimentos de montagem.....................................................................................................80 7.2. Montagem de colunas de estruturas metálicas ..........................................................................80 7.3. Ligações em estruturas metálicas ..............................................................................................82 7.4. Uso de esticadores na montagem de estruturas ........................................................................85 7.5. Planejamento da montagem de estruturas.................................................................................85 7.6. Índices de montagem..................................................................................................................86

UNIDADE VIII .........................................................................................................................................88 Montagem de tubulações .......................................................................................................................88

8.1. Pré-fabricação e pré-montagem .................................................................................................89 8.2. Oficina de tubulação (Pipe shop)................................................................................................91 8.3. Suportes de tubulações ..............................................................................................................92 8.4. Montagem ...................................................................................................................................93

8.4.1. Preparação para a montagem de tubulações .....................................................................93

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8.4.2. Montagem de tubulações ....................................................................................................94 8.4.3. Casos especiais de montagem de tubulações....................................................................95

8.5. Oleodutos e gasodutos terrestres...............................................................................................96 8.6. Teste de pressão em tubulações e válvulas...............................................................................98 8.7. Isolamento térmico....................................................................................................................100 8.8. Limpeza de tubulações .............................................................................................................101 8.9. Custo de serviços de tubulações ..............................................................................................102 8.10. Mão-de-obra de equipes de trabalho de tubulações ..............................................................103

8.10.1. Equipes de pré-fabricação e montagem .........................................................................103 8.10.2. Equipes de isolamento térmico .......................................................................................104

8.11. Índices de montagem..............................................................................................................104 UNIDADE IX.........................................................................................................................................107 Montagem de tanques e esferas..........................................................................................................107

9.1. Tanques ....................................................................................................................................107 9.1.1. Montagem de tanques.......................................................................................................109

9.2. Esferas ......................................................................................................................................111 9.2.1. Montagem de esferas........................................................................................................112

9.3. Índices de montagem................................................................................................................113 9.4. Equipe de montagem................................................................................................................114

UNIDADE X..........................................................................................................................................115 Montagem de instrumentação..............................................................................................................115

10.1. Elementos dos sistemas de controle ......................................................................................116 10.1.1. Conceitos básicos e terminologia....................................................................................116 10.1.2. Classificação dos instrumentos.......................................................................................118 10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle.........................................................119 10.1.4. Instrumentos mais comuns..............................................................................................121 10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos .......................................................122

10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação ........................................................................124 10.2.1. Equipamentos e dispositivos ...........................................................................................124 10.2.2. Instrumentos de medição ................................................................................................125

10.3 Montagem de instrumentação .................................................................................................125 10.5. Comissionamento de instrumentação.....................................................................................125

10.5.1. Definição e generalidades ...............................................................................................125 10.5.2. Comissionamento X Condicionamento ...........................................................................126 10.5.3. Documentos mais usuais em um plano de condicionamento. ........................................126 10.5.4. As documentações de projeto.........................................................................................127

10.5.4.1. Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) .........127 10.5.4.2. Folhas de Dados de Instrumentos ...........................................................................128 10.5.4.3. Listas de Instrumentos .............................................................................................128 10.5.4.4. Plantas de Locação de Instrumentos.......................................................................128 10.5.4.5. Fluxogramas de Processo (PFD = Process Flow Diagram) ....................................128 10.5.4.6. Fluxogramas de Engenharia (P&/D = Pipe and Instrumentation Diagram) .............129 10.5.4.7. Diagramas de Malha ................................................................................................129 10.6. Índices de montagem de instrumentação ......................................................................129

UNIDADE XI .........................................................................................................................................134 Montagem de navios – apresentação de um caso ..............................................................................134

11.1. Descrição do projeto ...............................................................................................................134 11.2. Montagem ...............................................................................................................................136 11.3. Conclusão, testes e entrega ...................................................................................................147

BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................................................152

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LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 – Canteiro de obras...............................................................................................................25 Figura 2.2 – Container escritório de obras.............................................................................................25 Figura 3.1 – Caminhão plataforma.........................................................................................................29 Figura 3.2 – Cavalo mecânico com carreta ...........................................................................................29 Figura 3.3 – Macaco Hidráulico Tipo Garrafa 22 Ton............................................................................30 Figura 3.4 – Guindaste tipo Munck ........................................................................................................30 Figura 3.5 – Talha hidráulica..................................................................................................................30 Figura 3.6 – Guindaste telescópico........................................................................................................30 Figura 3.7 – Galpão com ponte rolante..................................................................................................30 Figura 3.8 – Grua flutuante ....................................................................................................................30 Figura 3.9 – Guindaste telescópico........................................................................................................32 Figura 3.10 – Içamento de motor de navio ............................................................................................32 Figura 3.11 – Levantamento de bloco em montagem de navio.............................................................32 Figura 3.12 – Ponte rolante....................................................................................................................32 Figura 3.13 – Verticalização de vaso com dois guindastes ...................................................................34 Figura 4.1 – Soldagem com eletrodo revestido (SMAW).......................................................................36 Figura 4.2 – Diagrama de interligação do equipamento (SMAW) .........................................................37 Figura 4.3 – Processo soldagem TIG (GTAW) ......................................................................................38 Figura 4.4 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG .......................................39 Figura 4.5 – Processo de soldagem MIG/MAG .....................................................................................40 Figura 4.6 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG .......................................41 Figura 4.7 – Esquema do processo de soldagem com arco submerso.................................................42 Figura 4.8 – Componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso......................42 Figura 4.9 – Vestuário de proteção típico a ser usado pelo soldador....................................................45 Figura 4.10 – Distribuição dos principais custos de soldagem..............................................................49 Figura 5.1 – Exemplos de equipamento para limpeza manual..............................................................60 Figura 5.2 – Exemplos de equipamento para limpeza com ferramentas mecânicas ............................60 Figura 5.3 – Conjunto para jateamento abrasivo...................................................................................61 Figura 5.4 – Exemplos de trinchas.........................................................................................................62 Figura 5.5 – Exemplos de rolos usados na pintura................................................................................62 Figura 5.6 – Exemplo de pistola convencional.......................................................................................63 Figura 5.7 – Esquema de instalação para aplicação de tintas com pistola convencional .....................64 Figura 5.1 – Instalação de bomba centrífuga.........................................................................................75 Figura 5.2 – Vaso de pressão ................................................................................................................76

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Figura 5.3 – Vaso de pressão e bomba montados nos blocos de fundação.........................................76 Figura 7.1 – Estruturas metálicas de um galpão industrial ....................................................................78 Figura 7.2 – Estruturas metálicas para suporte de equipamentos ........................................................79 Figura 7.3 – Estruturas metálicas de um pipe rack................................................................................79 Figura 7.4 – Base flexível para colunas .................................................................................................81 Figura 7.5 – Base engasta para colunas ...............................................................................................81 Figura 7.6 – Base enrijecida para colunas.............................................................................................81 Figura 7.7 – Ligação viga-coluna parafusada com dupla tala de alma..................................................83 Figura 7.8 – Ligação viga-coluna soldada .............................................................................................83 Figura 7.9 – Ligação viga-coluna parafusada com chapa de topo ........................................................83 Figura 7.10 – Ligação viga-viga parafusada com dupla tala de alma....................................................83 Figura 7.11 – Ligação viga-viga soldada e com reforço de enrijecedores.............................................84 Figura 7.12 – Ligação nó de treliça (a) parafusado (b) soldado ............................................................84 Figura 7.12 – Ligação parafusada em estrutura ....................................................................................84 Figura 7.13 – Esticador na ajustagem de estrutura metálica.................................................................85 Figura 8.1 – Peça pré-montada (spool) .................................................................................................89 Figura 8.2 – Exemplos de tubulações....................................................................................................90 Figura 8.3 – Feixe de tubos de pequeno diâmetro ................................................................................96 Figura 8.4 – Trator de esteira com lança lateral – Side boom ...............................................................97 Figura 8.5 – Side boom movimentando tubos .......................................................................................98 Figura 8.6 – Isolamento térmico externo..............................................................................................100 Figura 9.1 – Terminologia para partes componentes de tanques (API) ..............................................108 Figura 9.2 – Tanque com teto fixo........................................................................................................109 Figura 9.3 – Tanque com teto flutuante ...............................................................................................109 Figura 9.4 – Tanque cilíndrico vertical .................................................................................................110 Figura 9.5 – Reservatório esférico .......................................................................................................111 Figura 9.6 – Tipos de esferas...............................................................................................................111 Figura 9.7 – Nomenclatura das peças componentes de uma esfera ..................................................112 Figura 10.1 – Processo típico de troca de calor utilizando controle automático..................................116 Figura 10.2 – Controle à realimentação...............................................................................................117 Figura 10.3 – Controle antecipativo .....................................................................................................117 Figura 10.4 – Estabilidade....................................................................................................................118 Figura 10.5 – Malha de controle de nível.............................................................................................120 Figura 10.6 – Malha de controle de nível com transmissor inteligente................................................121 Figura 10.7 – Fluxograma de instrumentação simplificado .................................................................124 Figura 12.1 – Modelo do navio.............................................................................................................134 Figura 12.2 – Modelo em corte do navio..............................................................................................135 Figura 12.3 – Fabricação de painéis....................................................................................................136

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Figura 12.4 – Conjunto integrante do fundo do navio..........................................................................137 Figura 12.5 – Fabricação de conjuntos................................................................................................137 Figura 12.6 – Montagem da quilha (cerimonial)...................................................................................138 Figura 12.7 – Montagem dos painéis na fase inicial ............................................................................138 Figura 12.8 – Montagem dos painéis – continuação ...........................................................................139 Figura 12.9 – Instalação de um motor .................................................................................................139 Figura 12.10 – Estágio avançado da montagem dos painéis ..............................................................140 Figura 12.11 – Estágio avançado da montagem dos painéis – continuação ......................................140 Figura 12.12 – Vista da montagem, de ré para vante..........................................................................141 Figura 12.13 – Vista da montagem, com destaque para a popa.........................................................141 Figura 12.14 – Estágio da montagem visto da proa ............................................................................142 Figura 12.15 – Instalação de superestrutura – Ponte rolante de 1200 toneladas ...............................143 Figura 12.16 – Instalação da plataforma de helicópteros ....................................................................143 Figura 12.17 – Instalação da plataforma de helicópteros e rampa de ré. ...........................................144 Figura 12.18 – Instalação de componentes em adiantada. .................................................................144 Figura 12.19 – Vista de ré em estágio avançado de construção.........................................................145 Figura 12.20 – Içamento de um guindaste de carga do navio.............................................................145 Figura 12.21 – Montagem de guindastes de bordo .............................................................................146 Figura 12.22 – Montagem de guindastes de bordo .............................................................................146 Figura 12.23 – Montagem do hélice.....................................................................................................147 Figura 12.24 – Plataforma de veículos ................................................................................................148 Figura 12.25 – Veículo amarrado para transporte na plataforma de veículos.....................................148 Figura 12.26 – Veiculo descendo a rampa ..........................................................................................149 Figura 12.27 – Vista aérea do estaleiro ...............................................................................................149 Figura 12.28 – Vista aérea do estaleiro ...............................................................................................150 Figura 12.29 – Viagem de teste do navio ............................................................................................150 Figura 12.30 – Vista do navio no mar ..................................................................................................151

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LISTA DE TABELAS Tabela 1.1 – Cálculo de Homem-Hora para montagem de tubulação...................................................16 Tabela 1.2 – Formatação da equipe ......................................................................................................17 Tabela 1.3 – Composição da equipe por categoria profissional ............................................................17 Tabela 1.4 – Equipe prevista mão-de-obra direta..................................................................................17 Tabela 1.5 – Equipe prevista mão-de-obra indireta...............................................................................18 Tabela 1.6 – Equipamentos de uso coletivo ..........................................................................................18 Tabela 1.7 – Equipamentos de uso individual .......................................................................................18 Tabela 1.8 – Equipamentos de proteção individual ...............................................................................19 Tabela 1.9 – Material de consumo.........................................................................................................19 Tabela 1.10 – Verba de despesas gerais ..............................................................................................19 Tabela 1.11 – Custo com transporte......................................................................................................19 Tabela 1.12 – Serviço de terceiros.........................................................................................................20 Tabela 1.13 – Manutenção e instalações administração.......................................................................20 Tabela 1.14 – Manutenção e instalações administração.......................................................................20 Tabela 1.15 – Resumo da composição do preço de venda...................................................................20 Tabela 1.16 – Cálculo do B.D.I. – Benefícios e despesas indiretas ......................................................20 Tabela 1.17 – Planilha de preços...........................................................................................................21 Tabela 3.1 – Tipos de transporte ...........................................................................................................26 Tabela 4.1 – Algumas normas da ABNT ligadas à soldagem ...............................................................44 Tabela 4.2 – Área da seção transversal de chanfros.............................................................................50 Tabela 4.3 – Massa específica aproximada de algumas ligas ..............................................................50 Tabela 4.4 – Valores típicos de eficiência de deposição para diferentes processos ............................51 Tabela 4.5 – Taxas máximas de depreciação estabelecidas pela SRF ................................................53 Tabela 4.6 – Consumo de eletrodo em função do tipo de montagem...................................................54 Tabela 4.7 – Solda de filete....................................................................................................................55 Tabela 4.8 – Solda com eletrodo, chanfro a 60°....................................................................................55 Tabela 4.9 – Solda com eletrodo, chanfro a 45°....................................................................................55 Tabela 4.10 – Solda de tubulações – Hh / junta soldada. .....................................................................56 Tabela 5.1 – Consumo de tintas. ...........................................................................................................66 Tabela 5.2 – Perda de tintas. .................................................................................................................66 Tabela 5.3 – Rendimento das tintas. .....................................................................................................69 Tabela 6.1 – Índices de montagem mecânica .......................................................................................77 Tabela 7.1 – Índices de montagem de estruturas metálicas .................................................................86

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Tabela 7.1 – Índices de montagem de estruturas metálicas (continuação) ..........................................87 Tabela 8.1 – Equipe de montagem de tubulações...............................................................................103 Tabela 8.2 – Equipe de montagem de isolamento térmico..................................................................104 Tabela 8.3 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação................................................104 Tabela 8.4 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação................................................105 Tabela 8.7 – Índice para montagem de tubulações de pequeno diâmetro (Hh/t)................................106 Tabela 8.8 – Índice para montagem de soldas de tubulações (Hh/junta soldada)..............................106 Tabela 9.1 – Hh para montagem de tanques.......................................................................................114 Tabela 9.2 – Equipe para fabricação e montagem de tanques ...........................................................114 Tabela 10.1 – Instrumentos para Controle de Processo .....................................................................122 Tabela 10.2 – Indicador de nível de líquido em vidro ..........................................................................130 Tabela 10.3 – Medidor de nível de líquido pneumático .......................................................................130 Tabela 10.4 – Termômetro e poço para termômetro. ..........................................................................131 Tabela 10.5 – Termopar e poço para termopar. ..................................................................................131 Tabela 10.6 – Medidor de vazão..........................................................................................................132 Tabela 10.7 – Conexão pneumática em painel de instrumentos.........................................................132 Tabela 10.8 – Válvula de alívio ............................................................................................................133

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UNIDADE I

Recursos e seus custos na montagem

Os recursos são os trabalhadores, as ferramentas, os materiais e os equipamentos

necessários para realizar uma atividade, bem como quaisquer facilitadores que contribuam para a

realização de uma tarefa. Geralmente os recursos são classificados em quatro tipos principais: mão-

de-obra, material permanente, material de consumo e serviços de terceiros. O recurso mão-de-obra é

composto pelos funcionários, como material permanente são classificados os equipamentos e

materiais que ficam definitivamente incorporados na obra e materiais de consumo são aqueles que

desaparecem com uso, como por exemplo os combustíveis. Serviços de terceiros são contratados de

outras empresas.

Recursos custam dinheiro. Para assegurar a execução da obra é necessário definir o custo

dos recursos, o que é feito em três etapas interdependentes: planejamento de execução da obra,

estimativa de custos e elaboração do orçamento.

1.1. Orçamentação

Um orçamento consiste na determinação dos gastos necessários para a realização de uma

determinada obra, de acordo com o planejamento de execução. Os custos são decorrentes dos

recursos necessários para a realização da obra.

O orçamento deve satisfazer aos seguintes objetivos:

Especificar o custo para a realização de cada tarefa;

Ser parte integrante do contrato, servindo de base para o faturamento da empresa executora

da obra;

Ser documento base para análise dos rendimentos obtidos com os recursos utilizados no

projeto;

Fornecer informações para o controle da execução do projeto e para calculo de índices de

produtividade.

Um orçamento pode ser expresso em diferentes unidades referenciais, sendo normalmente

utilizada a unidade monetária, mas pode também ser expresso em HH (Homem-Hora) de trabalho.

Na orçamentação de um projeto devemos levar em consideração os custos da empresa que

executa o projeto, chamados de custos empresariais, são determinados segundos critérios próprios

de cada empresa e rateados entre os diversos projetos em execução pela empresa.

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1.2. Recursos na montagem

Os recursos necessários em um projeto de montagem eletromecânica são ser classificados

em dois grupos:

Recursos humanos;

Recursos materiais.

1.2.1. Recursos humanos

Os recursos humanos são constituídos pelas pessoas que realizam o trabalho. Os recursos

humanos empregados em serviços de construção e montagem são também chamados de mão-de-

obra. De acordo com a natureza do serviço realizado a mão-de-obra pode ser classificada como

direta, indireta, e de apoio.

A mão-de-obra direta é constituída pelos profissionais que executam o trabalho de montagem

propriamente dito, sendo composta pelo pessoal que trabalha no campo. Fazem parte da mão-de-

obra direta: mecânicos, soldadores, encanadores, ajudantes, etc. Para realização dos serviços a mão-

de-obra direta é organizada em equipes de montagem, constituídas por aproximadamente 10

profissionais coordenados por um encarregado.

A mão-de-obra indireta é composta pelo pessoal que atua na direção e administração da

obra. Fazem parte da mão-de-obra indireta: engenheiros, supervisores, técnicos administrativos, etc.

A mão-de-obra representa uma parcela significativa no custo da montagem eletromecânica,

variando entre 40% e 60% do custo total.

1.2.2. Recursos materiais

Os recursos materiais são classificados em três categorias. Estas categorias são:

equipamentos de montagem, material permanente e material de consumo.

Como equipamentos de montagem são considerados os equipamentos de aluguel, as

ferramentas e os equipamentos de proteção.

Equipamentos de aluguel são máquinas de maior valor, tais como: guindastes, máquinas de

solda, veículos. Para cálculo de custos, estes equipamentos são considerados como aluguel quer

sejam de propriedade da empresa ou realmente alugados.

Os materiais empregados são considerados permanentes quando ficam incorporados

definitivamente a obra, tais como equipamentos (bombas, trocadores de calor, etc.) e insumos (tubos,

válvulas, aços), e materiais de consumo quando desaparecem com a utilização, como por exemplo:

combustíveis, solventes, trapos, discos de corte.

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1.3 Custo dos recursos

Existem pelo menos dois tipos distintos de custos: os custos diretos e os custos indiretos.

Estes dois tipos têm sua identificação vinculada com o produto e são definidos como:

Custo direto: despesa realizada com insumos como mão-de-obra, materiais, equipamentos e meios,

incorporados ou não ao produto.

Custo indireto: somatório de todas as despesas realizadas com elementos coadjuvantes necessários

à correta elaboração do produto ou gastos de difícil alocação a uma determinada tarefa, sendo por

isso diluídos por um grupo de tarefas ou mesmo pelo projeto todo.

1.3.1. Custos de mão-de-obra

A mão-de-obra representa parcela significativa do custo da produção, da ordem de 50%. O

custo da mão-de-obra (CMO) pode ser estimado a partir da equação 1.1,

QSCMO= .CUT

PMO (1.1)

onde:

CMO = custo da mão-de-obra.

CUT = custo por unidade de tempo.

PMO = produtividade da mão-de-obra.

QS = quantidade de um determinado tipo de serviço.

Por levantamentos feitos diretamente em cima do projeto detalhado de engenharia pode-se

conhecer os tipos e as respectivas quantidades de serviços.

Os índices de produtividade da mão-de-obra podem ser obtidos em livros e revistas

especializadas ou, então, a partir de observações e registro direto das quantidades de mão-de-obra e

dos tempos gastos na execução dos serviços pela empresa de construção e montagem

eletromecânica, que desta forma monta seu próprio banco de dados. Alguns índices são fornecidos

ao longo deste texto apenas como sugestão, pois estes índices são fortemente dependentes da

qualificação da mão-de-obra existente no local.

O custo por unidade de tempo é composto pelo salário horário do trabalhador, variável em

função do tipo, do mercado e do grau de especialização da mão-de-obra acrescido de encargos

sociais e trabalhistas especificados em lei, e ainda benefícios, como ajuda de custo e vale-transporte.

15

1.3.2. Custos com materiais

Os materiais representam de 40% a 60% do custo da obra, e o seu custo depende de dois

fatores: consumo e preço. O consumo de materiais depende das condições de gerenciamento do

projeto, das condições de admini9stracao dos materiais, das condições do canteiro de obras e

principalmente das condições de estocagem e de manuseio dos materiais. Depende também das

técnicas empregadas na montagem e da qualidade da mão-de-obra direta. No caso de materiais de

consumo é comum considerar uma margem de perda de 5%.

1.3.3. Custos com equipamentos, ferramentas e EPIs

O custo da utilização de equipamentos de montagem resulta de dois outros custos: o custo de

propriedade do equipamento e custo de uso do equipamento. Estes custos são normalmente

calculados na base horária.

O custo de propriedade de um equipamento é o custo de aquisição ou custo de aluguel, e é

determinado através de pesquisas de mercado. À medida que o equipamento envelhece e é utilizado,

seu valor diminui, até que o equipamento atinja um estado de não rentabilidade e seja substituído por

um novo. Esta perda de valor é chamada de depreciação, resultante do desgaste pelo uso ou devido

ao equipamento ficar obsoleto.

O custo de uso do equipamento engloba os custos de operação, manutenção e energia.

1.4 Exemplo de composição de custo

1.4.1. Especificação dos serviços

Serviços de pré-fabricação e montagem de tubulações em aço carbono sem fornecimento de

materiais.

Tubos 4” 160 metros






Todos os tubos são SCH 40.

Prazo para execução dos serviços é de 150 dias corridos.

16

RESPONSABILIDADE DO CONTRATANTE

Energia elétrica, água, ar comprimido de serviço.

Responsabilizar-se pelo pagamento dentro do prazo estabelecido.

Dar apoio técnico nas dúvidas que surjam referentes ao projeto.

RESPONSABILIDADES DO CONTRATADO

Fornecer mão de obra especializada compatível com as funções.

Fornecer todo o ferramental individual.

E.P.I s para todos os funcionários.

Refeição.

Café da manhã.

Transporte.

Exame médico.

Fornecer máquinas e equipamentos.

Consumíveis.

1.4.2. Formatação da equipe

O número total de horas de trabalho (3) necessário para execução da montagem é calculado,

conforme Tabela 1.1, multiplicando a quantidade de material a ser instalado (1) pelo índice de

montagem (2), obtemos o número de HH previsto (3).

Tabela 1.1 – Cálculo de Homem-Hora para montagem de tubulação

ITEM

UN

IDA

DE

QTI

DA

DE

PESO

/ M

ETR

O

TOTA

L D

E K

Gs

(1)

HO

MEM

-HO

RA

PO

R T

ON

(2)

TOTA

L D

E H

OR

AS

PREV

ISTO

(3)

1.1 MT 160 16 2.560,00 600 1.536 1.2 MT 250 29 7.250,00 550 3.988 1.3 MT 320 42,5 13.600,00 500 6.800 1.4 MT 120 60,5 7.260,00 450 3.267 1.5 MT 80 80 6.400,00 400 2.560 1.6 MT 400 123,5 49.400,00 350 17.290

86.470,00 35.441

SER

VIÇ

OS

TUBULACOES DIAMETRO DE 4" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 6" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 8" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 10" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 12" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 16" SCH 40

TOTAIS

O tamanho da equipe é determinado fazendo o quociente do total de horas previsto pelo

número de horas trabalhado por uma pessoa no período de execução da montagem, conforme

Tabela 1.2.

17

Tabela 1.2 – Formatação da equipe

TOTAL DE HORAS MESES H/MÊS EQUIPE ARREDONDAMENTO35.441 5 184,4 38,44 39,00

FORMATAR EQUIPE

A composição da equipe para fabricação, montagem, jateamento e pintura é de 39

trabalhadores, distribuídos em diferentes categorias profissionais conforme percentuais da Tabela 1.3.

Tabela 1.3 – Composição da equipe por categoria profissional

ARREDONDAMENTOEQUIPE

10,00%

FUNÇÃOSUPERVISORESENCANADORESCALDEREIROSSOLDADORES RX

6,00%

8,00%25,00%

SERVIÇOS DE MONTAGEM

PINTORAUX. SERVICOS GERAIS

10,00%25,00%

JATISTA

31024

3,00%

10,00%3,00%

SOLDADORES TIGELETRICISTA 1

1

3,129,752,343,903,901,171,17

TOTAL 100,00% 39

410

3,99,75

4

1.4.3. Demonstrativo para formatação de preços

As Tabelas 1.4 a 1.15 ilustram o procedimento para composição do preço de venda dos

serviços de montagem.

Tabela 1.4 – Equipe prevista mão-de-obra direta

FUNCAO QTDADE DIAS H/H. DIA SAL.HORASUPERVISORES 3 105 8,8 10,00ENCANADORES 10 105 8,8 5,00CALDEREIROS 2 105 8,8 5,50SOLDADORES RX 4 105 8,8 5,50SOLDADORES TIG 4 105 8,8 6,00ELETRECISTA 1 105 8,8 5,00JATISTA 1 105 8,8 4,00PINTOR 4 105 8,8 4,00AUX. SERVICOS GERAIS 10 105 8,8 2,16SUB - TOTAL 39 36.036,00ADICIONAL PERICULOSIDADE 30%SUB - TOTALENCARGOS SOCIAIS 102%TOTAL DE M. O. D.

224.951,13R$ 445.491,45R$

169.646,40R$ 50.893,92R$

220.540,32R$

4.620,00R$ 3.696,00R$

14.784,00R$ 19.958,40R$

46.200,00R$ 10.164,00R$ 20.328,00R$ 22.176,00R$

TOTAL27.720,00R$

18

Tabela 1.5 – Equipe prevista mão-de-obra indireta

FUNCAO QTDADE DIAS H/H. DIA SAL.HORAPREPOSTO 1 105 8,8 15,00INSP. DE SOLDA 1 105 8,8 20,00INSP. DE PINTURA 1 105 8,8 15,00INSP. SEGURANCA 1 105 8,8 7,00ADMINISTRATIVO 1 105 8,8 5,00ALMOXARIFE 1 105 8,8 4,00SUB - TOTAL 6 5544ADICIONAL PERICULOSIDADE 30%SUB - TOTAL 45ENCARGOS SOCIAIS 102%TOTAL DE M. 0 D.

18.295,20R$ 79.279,20R$ 80.864,78R$

160.143,98R$

6.468,00R$ 4.620,00R$ 3.696,00R$

60.984,00R$

TOTAL13.860,00R$ 18.480,00R$ 13.860,00R$

Tabela 1.6 – Equipamentos de uso coletivo

EQUIPAMENTOS UNIDADE QTDADE PRAZO UNITARIOARMARIO ROPEIRO 8 PORTAS UNID 6 5 10,00 CABO DE SOLDA MT 240 5 1,50 CARRINHO PLATAFORMA 500 K UNID 2 5 20,00 CONJUNTO OXI-ACETILENO UNID 4 5 60,00 CONJUNTO TOCHA TIG UNID 4 5 60,00 CONJUNTO CORTE A CARVAO UNID 2 5 40,00 COMPRESSOR DISEIL UNID 1 5 1.200,00 BOMBA DE TH. HIDRISTATICO UNID 1 5 240,00 ESMERILHADEIRA 7" UNID 10 5 80,00 ESMERILHADEIRA 4.1/2 UNID 8 5 60,00 ESTUFA PORTATIL COCHICHO UNID 6 5 20,00 EXTENCOES ELETRICA MT 300 5 0,80 FURADEIRA 1/2 UNID 2 5 60,00 FURADEIRA 3/4 UNID 2 5 120,00 MANGUEIRA DE AR 3/4 MT 80 5 1,60 MAQUINA DE SOLDA 430 AMP. UNID 10 5 130,00 MAQUINA DE JATO UNID. 1 5 150,00 ESTUFA DE ELETRODO 400 KG UNID. 1 5 350,00 RETIFICA DE PONTA MONTADA UNID. 4 5 80,00 TIRFOR 2000 KG UNID. 2 5 180,00 TIRFOR 3000 KG UNID. 2 5 200,00 TIRFOR 1500 KG UNID. 2 5 130,00 TALHA CATRACA 1500 KG UNID. 4 5 60,00 CATRACA CORRENTE P/ TUBO UNID. 4 5 40,00 MORCA PARA TUBO UNID. 2 5 40,00 MORCA BANCADA UNID. 2 5 50,00 BANCADA UNID. 2 5 80,00 DIVERSOS VB 1 5 150,00

800,00R$ 750,00R$

TOTAL 43.090,00R$

1.200,00R$ 800,00R$ 400,00R$ 500,00R$

1.600,00R$ 1.800,00R$ 2.000,00R$ 1.300,00R$

640,00R$ 6.500,00R$

750,00R$ 1.750,00R$

600,00R$ 1.200,00R$

600,00R$ 1.200,00R$

6.000,00R$ 1.200,00R$ 4.000,00R$ 2.400,00R$

200,00R$ 1.200,00R$ 1.200,00R$

400,00R$

TOTAL300,00R$

1.800,00R$

Tabela 1.7 – Equipamentos de uso individual

EQUIPAMENTOS UNIDADE QTDADE PRAZO UNITARIOCX. FERRAMENTA ENCANADOR UNID 10 5 60,00CX. FERRAMENTA CALDEREIRO UNID 2 5 60,00CX. FERRAMENTA ELETRECISTA UNID 1 5 50,00FERRAMENTAL PINTOR UNID 2 5 120,00VERBA DIVERSOS VB 1 5 120,00

250,00R$ 1.200,00R$

600,00R$ TOTAL DE FERRAMENTAS 5.650,00R$

TOTAL3.000,00R$

600,00R$

19

Tabela 1.8 – Equipamentos de proteção individual

E .P. I s FATOR QTDADE PRAZO UNITARIOBOTINA SEGURANCA 1 45 1 28,00CALCA / CAMISA 2 45 1 32,00CAPA DE CHUVA 1 45 1 12,00CAPACETE SEGURANCA 1 45 1 6,00LUVA DE VAQUETA 3 45 1 10,00LUVA DE RASPA CANO LONGO 3 6 1 6,00OCULOS DE SEGURANCA 2 45 1 5,00AVENTAL DE RASPA 1 6 1 17,00BLUSAO DE RASPA 1 6 1 36,00PROTETOR AURICULAR 12 45 1 0,40PROTEOR FACIAL 1 12 1 8,00HIGIENIZACAO 3 3 1 50,00SUB- TOTALDEPRECIACAOTOTAL DE E.P.I 3.969,00R$

96,00R$ 450,00R$

7.938,00R$ 5 MESES 3.969,00R$

450,00R$ 102,00R$ 216,00R$ 216,00R$

540,00R$ 270,00R$

1.350,00R$ 108,00R$

TOTAL1.260,00R$ 2.880,00R$

Tabela 1.9 – Material de consumo

CONSUMIVEIS UNIDADE QTDADE PRAZO UNITARIOABRASIVOS 7" CORTE/DESB. UNID 100 5 4,70ABRASIVOS 4.1/2" CORTE/DESB UNID 50 5 3,60ESCOVA DE ACO MANUAL UNID 30 5 4,00ESCOVA ROTATIVA 4.1/2" UNID 10 5 8,70ESCOVA ROTATIVA 7" UNID 10 5 12,00LAMINA DE SERRA UNID 50 5 1,50FITA TEFLON UNID 10 5 5,20VARETA TIG 1/8" KG 160 5 9,70VARETA TIG 2,5 KG 160 5 8,70ELETRODO 1/8" 7018 KG 250 5 6,00ACETILENO GARRAF. 8 5 108,00ARGONIO GARRAF. 18 5 86,00OXIGENIO GARRAF. 24 5 80,00GRANALHA TN 31 1 800,00FUNDO N- 2630 GL 1218 1 80,00ACABAM. 2492 1 DEM. GL 766 1 65,00MALHA COSTURADA KG 100 5 1,50GASOLINA LT 200 5 2,50OLEO DISIEL LT 3750 5 1,50VERBA DIVERSOS VB 1 5 200,00TOTAL DE MAT. CONSUMO 253.810,73R$

9.600,00R$ 24.800,00R$ 97.461,00R$ 49.774,73R$

750,00R$ 2.500,00R$

28.125,00R$ 1.000,00R$

6.960,00R$ 7.500,00R$ 4.320,00R$ 7.740,00R$

600,00R$ 375,00R$ 260,00R$

7.760,00R$

2.350,00R$ 900,00R$ 600,00R$ 435,00R$

TOTAL

Tabela 1.10 – Verba de despesas gerais

DESPESAS UM QTDADE FAT.DIAS UNITARIOCAFÉ DA MANHA UM 45 110 1,50REFEICAO M. O D / M O I UM 45 110 5,00EXAME ADMISSIONAIS/DEMISS. UM 45 2 60,00

24.750,00R$ 5.400,00R$

TOTAL VERBA GERAIS 37.575,00R$

TOTAL7.425,00R$

Tabela 1.11 – Custo com transporte

DESPESAS UM QTDADE FAT.DIAS UNITARIOPASSAGENS UNID 27 110 1,50KOMBI UNID 1 5 1.400,00 ONIBUS UNID 1 5 3.600,00 GOOL UNID 1 5 1.200,00

18.000,00R$ 6.000,00R$

TOTAL TRANSPORTE 35.455,00R$

TOTAL4.455,00R$ 7.000,00R$

20

Tabela 1.12 – Serviço de terceiros

DESPESAS UM QTDADE FAT.DIAS UNITARIOCAMINHAO MUNCK UNID. 1 5 5.000,00GUINDASTE 25 TN UNID. 1 3 12.000,00INSPECAO UNID. 1 5 8.000,00 40.000,00R$ TOTAL 101.000,00R$

TOTAL25.000,00R$ 36.000,00R$

Tabela 1.13 – Manutenção e instalações administração

DESPESAS UM QTDADE FAT.MÊS UNITARIOIMPLANTACAO DE CANTEIRO UNID. 1 5 300,00LOCACAO DE CONTAINNER UNID. 2 5 200,00TRANSPORTE DE EQUIPT. UNID. 2 2 200,00COMPUTADOR IMPRESSORA UNID. 2 5 150,00TELEFONE FAX UNID. 1 5 150,00MATERIAL DE ESCRITORIO UNID. 1 5 150,00

1.500,00R$ 750,00R$ 750,00R$

TOTAL 7.300,00R$

TOTAL1.500,00R$ 2.000,00R$

800,00R$

Tabela 1.14 – Manutenção e instalações administração

DESPESAS UM QTDADE FAT.MÊS UNITARIOIMPLANTACAO DE CANTEIRO UNID. 1 5 300,00LOCACAO DE CONTAINNER UNID. 2 5 200,00TRANSPORTE DE EQUIPT. UNID. 2 2 200,00COMPUTADOR IMPRESSORA UNID. 2 5 150,00TELEFONE FAX UNID. 1 5 150,00MATERIAL DE ESCRITORIO UNID. 1 5 150,00

1.500,00R$ 750,00R$ 750,00R$

TOTAL 7.300,00R$

TOTAL1.500,00R$ 2.000,00R$

800,00R$

Tabela 1.15 – Resumo da composição do preço de venda

DESCRICAO DISSIDIO B D I 01 -MAO DE OBRA DIRETA 37,26%02 - MAO DE OBRA INDIRETA 37,26%03 - EQUIPTO DE USO COLETIVO 37,26%04 - EQUITO DE USO INDIVIDUAL 37,26%05 - E.P.I. s 37,26%06 - CONSUMIVEIS 37,26%07 - VERBA DE DESP. GERAIS 37,26%08 - CUSTO COM TRANSPORTE 37,26%09 - SERVICOS TERCEIROS 37,26%10 - CUSTO COM CANTEIROS 37,26%

37,26%2% 30.018,12R$

1.530.924,0R$ 42,35R$ PREÇO DO HOME HORA MÉDIO

1.093.485,16R$ 1.500.905,84R$ PORCENTAGEM PREVISTA COM IMPLANTAÇÃO DE CANTEIRO

101.000,00R$ 138.631,50R$ 7.300,00R$ 10.019,90R$

37.575,00R$

5.650,00R$ 7.755,13R$

51.575,04R$ 35.455,00R$ 48.665,15R$

3.969,00R$ 5.447,81R$ 253.810,73R$ 348.377,84R$

160.143,98R$ 219.811,89R$ 43.090,00R$ 59.144,87R$

VALOR TOTAL DA PROPOSTA

CUSTO PRECO VENDA445.491,45R$ 611.476,72R$

Tabela 1.16 – Cálculo do B.D.I. – Benefícios e despesas indiretas

TAXAS8%

10%4%5%2%4%

3,65%37,26%

4%5,26%

4,17%3,79%

SOBRE/ CUSTOSOBRE/TOTAL

SOBRE / TOTAL

ENCARGOS FINANCEIROS

TOTAL8%

10%SOBRE / CUSTO

EMOLUMENTOSADIMINISTRACAO CENTRALLUCRO LIQUIDO

INCIDÊNCIASOBRE / CUSTO

PIS - CONFINS/ FINSOCIAL SOBRE/ TOTALCONTRIBUIÇÃO SOCIAL

SOBRE/TOTAL 2,04%IMPOSTO DE RENDAISS - -IMPOSTO SOBRE / SERVICOS

21

Tabela 1.17 – Planilha de preços

ITEM

UN

IDA

DE

QTI

DA

DE

PREC

O

UN

IT.

PREC

O

TOTA

L

11.1 MT 160 406,56 65.049,63R$ 1.2 MT 250 675,48 168.870,70R$ 1.3 MT 320 899,94 287.980,13R$ 1.4 MT 120 1.152,98 138.357,51R$ 1.5 MT 80 1.355,20 108.416,05R$ 1.6 MT 400 1.830,58 732.231,82R$

1.500.905,84R$ 2 VB 30.018,12R$

1.530.923,95R$

TOTAIS

TUBULACOES DIAMETRO DE 4" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 6" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 8" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 10" SCH 40

VALOR TOTAL DA PLANILHA

TUBULACOES DIAMETRO DE 16" SCH 40TUBULACOES DIAMETRO DE 12" SCH 40

SER

VIC

OS

Fabricação e montagem de tubulações

CANTEIRO DE OBRAS 2,0%

22

UNIDADE II

O canteiro de obras

2.1. Introdução

A execução de uma obra é feita segundo um sistema de produção, o qual condiciona a

disposição dos diferentes componentes do canteiro de obras. Em muitos casos de obras de

construção e montagem o canteiro de obras pode ser comparado a uma fábrica móvel, diferindo da

fábrica tradicional no sentido que o produto resultante do processo de produção é único e

estacionário, enquanto que os insumos (mão-de-obra, materiais e equipamentos) é que se deslocam

em torno do produto.

Influem na definição do sistema de produção da obra as condições do local onde será

instalado o canteiro, bem como fatores ambientais (clima, frequência de chuvas, implicações

ecológicas, etc.), constituindo o que se pode chamar de componente local do sistema. Além desta

componente há a componente de processo, que é função do processo escolhido para realizar a obra.

O arranjo do canteiro de obras inclui-se como uma das partes mais importantes do

planejamento da obra, resultando em desenhos detalhados das locações e das áreas reservadas às

instalações temporárias, variando estas na sua natureza, mas objetivando um mesmo propósito, que

é o de fornecer suporte às atividades de construção. Um canteiro de obras bem planejado constitui

importante fator de redução de prazos e custos. A organização e preparação do canteiro de obras são

dois fatores que podem influenciar muito na execução da montagem.

Em uma instalação de um canteiro de obras, um depósito de materiais e equipamentos de

construção pode variar desde uma simples área de armazenamento a céu aberto até sofisticados

depósitos com condicionamento ambiental para a guarda de equipamentos altamente sensíveis a

variações climáticas.

A norma regulamentadora NR1 do Ministério do Trabalho define o canteiro de obras a área do

trabalho fixa e temporária, onde se desenvolvem operações de apoio e execução à construção,

demolição ou reparo de uma obra. A definição de canteiro de obras da NR1 é claramente voltada para

a construção civil, mas o mesmo conceito de instalação fixa e temporária pode ser estendido às obras

de montagem eletromecânica.

O tamanho das instalações de um canteiro de obras é variável de acordo com o tamanho e

localização da obra, mas é importante destacar que o projeto do canteiro de obras exerce influencia

acentuada no prazo e custo da montagem.

23

A alocação de espaço e o posicionamento das instalações temporárias necessárias à

execução de uma obra têm, até o presente, sido feitos de maneira bastante aleatória, prevalecendo a

experiência passada de quem projeta tais instalações. Não há, pois, um método predefinido para

projetar-se um canteiro; o que se encontra são diretrizes a serem seguidas pelo gerenciador de uma

obra na instalação de um canteiro. De um modo geral, o montador deve ter as seguintes

características no canteiro:

Os acessos ao canteiro e as ruas internas devem estar preparados para a passagem de

veículos pesados e com curvas adequadas à movimentação de guindastes e carretas longas;

A área de montagem e de preparação deve ser plana e firme, com boa drenagem;

A área para estocagem de materiais e equipamentos deve ficar o mais próxima possível do

local da montagem e ser ampla o suficiente para manobras e algum serviço de pré-

montagem, inclusive para evitar cargas e descargas sucessivas;

Um escritório para os responsáveis pela montagem, riggers e encarregados de montagem e

do almoxarifado localizados perto da área de montagem.

2.2. Planejamento do canteiro de obras

O planejamento do canteiro de obras tem influência no prazo de execução das obras, e deve

ser realizado considerando o efetivo máximo previsto durante a execução. Deve-se ter o cuidado para

que o fluxo de materiais percorra o caminho mais curto desde os depósitos até sua aplicação final, por

exemplo, na montagem de tubulações, os tubos devem ser transportados dos depósitos até o

pipeshop e deste seguir para o local de aplicação sem realizar retornos em direção aos depósitos.

Devem também ser evitadas as configurações do canteiro de obras que dificultem o trânsito de

pessoas e veículos, tais como cruzamentos e vias estreitas.

O projeto das instalações do canteiro de obras poderá contemplar:

Instalações fixas – podendo ser cobertas ou ao ar livre, para as centrais de preparação ou de

transformação de materiais, por exemplo: áreas de pré-fabricação, pipe-shop, pré-montagem de

estruturas metálicas.

Instalações móveis – veículos, guindastes e outros equipamentos móveis.

Logística – alojamentos, refeitório, oficinas, depósitos, escritórios, almoxarifado, ferramentaria, sala de

reuniões, serviço de ponto, ambulatório, portaria, etc.

Infra-estrutura – vias de acesso e de circulação, áreas de lazer.

Instalações de utilidades – energia elétrica, ar condicionado, telefone, água, esgoto, vapor e sistema

de prevenção contra incêndio.

O objetivo do planejamento das instalações é alcançar a melhor disposição, dentro do espaço

disponível, para o material, a mão-de-obra e o equipamento necessários à execução da obra. Alguns

princípios básicos devem ser observados ao se proceder ao arranjo de um canteiro de obras:

24

Integração – todos os elementos que compõem a cadeia de produção deverão estar harmonicamente

integrados. A falha de um deles poderá resultar em ineficiência global.

Minimização de distâncias – as distâncias entre os diversos elementos de produção devem ser

reduzidas ao mínimo possível, sendo interessante aqui o uso de fluxogramas e da pesquisa

operacional para determinar estas distâncias mínimas.

Disposição de áreas de estocagem e de locais de trabalho – subordinam-se às exigências da

operação, de modo que haja fluxo contínuo e sem retrocesso de mão-de-obra, materiais e

equipamentos. Evitar ao máximo cruzamentos e retornos de vias impróprios, pois causam

interferências e congestionamentos.

Uso de espaços – ao alocar espaços para depósitos, escritórios, etc., usar as três dimensões.

Produtividade – condições adequadas de trabalho e de segurança conduzem à melhoria da

produtividade.

Flexibilidade – sendo a construção de um empreendimento um processo dinâmico, no qual a

configuração do sistema de produção se altera constantemente, deve ser sempre possível adequar as

instalações ao processo produtivo, sem muita dificuldade.

Além desses fatores, de caráter geral, é preciso considerar aqueles de caráter particular a

cada obra, quais sejam:

O vulto da obra – é avaliado em função do peso dos equipamentos e materiais a serem instalados, a

área onde será realizada a montagem e seu volume.

A natureza e o tipo da obra – o canteiro de obras varia de acordo com estes dois fatores. Como

exemplos podemos citar: montagem de estruturas metálicas, montagem de tubulações, montagem

elétrica, montagem mecânica. De acordo com o tipo de obra são empregadas diferentes técnicas de

construção e montagem e equipamentos.

A localização da obra – se dentro de um perímetro urbano, se longe dele, observando-se a existência

de acessos (via urbana, estrada de rodagem, estrada de ferro, hidrovia, aerovia, etc.), comércio e

tipos potenciais de fornecedores, hotéis, escolas, postos de combustível, oficinas mecânicas e

oportunidades de lazer. A existência ou não de serviços públicos, como fornecimento de energia

elétrica, comunicações telefônicas, água potável e facilidades para disposição de rejeitos sólidos e

líquidos.

Diversificação dos tipos de materiais e de elementos construtivos – para em função deles prever

depósitos e linhas de construção.

Condições locais do mercado de trabalho – para fins da determinação de necessidade ou não de

alojamentos.

2.3. Armazenagem de materiais e equipamentos na obra

A norma NR18 da legislação de segurança do trabalho estabelece, resumidamente, o

seguinte: Os materiais armazenados não devem prejudicar o trânsito de pessoas, equipamentos e

25

outros materiais, nem o acesso aos equipamentos de combate a incêndio. Ao serem empilhados, os

materiais precisam ser ajeitados de uma forma que garanta uma boa estabilidade e facilidade de

manuseio. Na remoção de material empilhado, cuidado para não prejudicar a estabilidade das pilhas”.

A Figura 2.1 ilustra uma instalação típica de canteiro de obras empregada na construção civil,

e a Figura 2.2 mostra a interior de um container utilizado como escritório em canteiro de obras.

Figura 2.1 – Canteiro de obras

Figura 2.2 – Container escritório de obras

26

UNIDADE III

Movimentação horizontal e vertical de cargas

A construção e montagem eletromecânica pode incluir atividades de transporte e elevação de

cargas. Estas operações estão sujeitas a riscos que têm origem não apenas nos meios mecânicos,

mas dependem da inteligência, cuidado e bom senso dos trabalhadores. É fundamental que as

equipes envolvidas nas atividades de movimentação horizontal e vertical de cargas sejam compostas

de pessoal competente e cuidadoso, qualificado e treinado para as operações dos equipamentos e

movimentação das cargas.

Condições para a movimentação de cargas são estabelecidas na norma regulamentadora

NR - 11 – TRANSPORTE, MOVIMENTAÇÃO, ARMAZENAGEM E MANUSEIO DE CARGAS, do

Ministério do Trabalho e Emprego, e na NR - 18 – CONDIÇÕES E MEIO AMBIENTE DE TRABALHO

NA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO, no item 18.14 – Movimentação e Transporte de Materiais e

Pessoas.

3.1. Transporte de cargas

O transporte de cargas pode ser realizado tanto dentro do canteiro de obras como fora,

transportando materiais e equipamentos fabricados em outros locais até o canteiro de obras.

O transporte de cargas pode ser realizado por modal rodoviário, ferroviário, hidroviário e

aéreo. A escolha do modal dependerá das características da mercadoria, do tempo requerido e do

custo.

A Tabela 3.1 apresenta uma comparação entre diferentes tipos de transporte.

Tabela 3.1 – Tipos de transporte

Tipo Vantagens Desvantagens

Rodoviário • Rapidez • Entrega porta a porta

• Fretes mais caros

Ferroviário • Adequado para cargas mais pesadas

• Custos dos fretes menores

• Demora costuma ser grande

Marítimo • Costuma apresentar menor custo

• Duração do frete é grande • Desembaraço nos portos pode

ser complicado

27

Transporte Rodoviário é aquele que se realiza em estradas de rodagem, com utilização de

veículos como caminhões e carretas. O transporte rodoviário pode ser em território nacional ou

internacional, inclusive utilizando estradas de vários paises na mesma viagem.

Entre todos os modais de transporte, o rodoviário, talvez seja o mais adequado para o

transporte de mercadorias nos deslocamentos de curtas e médias distâncias.

No caso de países com dimensões continentais como o Brasil o transporte rodoviário

apresenta-se como um dos mais flexíveis e ágeis no acesso às cargas, pois, possibilita interagir

diferentes regiões, mesmo as mais remotas, assim como os lugares mais ermos dos países. Cabe

mencionar que esta praticidade torna-se mais visível no caso de não haver outros modais a

disposição nestes pontos.

Algumas características positivas do transporte rodoviário são:

Agilidade e rapidez na entrega da mercadoria em curtos espaços a percorrer;

A unidade de carga chega até a mercadoria, enquanto nos outros modais a mercadoria deve

ir ao encontro da unidade de carga;

Possibilita a entrega na porta do comprador;

Exigência de embalagens a um custo bem menor;

A mercadoria pode ser entregue diretamente ao cliente sem que este tenha que ir buscá-la;

Uma movimentação menor da mercadoria, reduzindo assim, os riscos de avarias.

Algumas características positivas do transporte rodoviário são:

O custo de fretamento é maior que os demais modais com características próximas;

Sua capacidade de tração de carga é bastante reduzida;

Os veículos utilizados para tração possuem um elevado grau de poluição ao meio ambiente;

3.2. Tipos de Veículos e suas Capacidades de Transporte

A grande diversidade de cargas e a sua necessidade de transporte, fez com que os veículos

de transporte rodoviário também apresentassem inúmeros os tipos de veículos utilizados no

deslocamento de cargas.

Os veículos denominados de caminhões podem ter de dois eixos até três, já as carretas,

podem ter de três eixos até um número bem maior dependendo do peso da carga que for

transportada.

Os veículos de transporte de carga podem ser caminhões, carretas, chassis de transporte de

containers, bi-trens, treminhões e cegonheiros.

28

3.2.1. Caminhões

São veículos fixos, monoblocos, são constituídos em uma única parte que traz a cabine junto

com o motor e a unidade de carga (carroceria). Pode variar o tamanho e a capacidade de tração,

chegando a transportar até 23 toneladas.

3.2.2. Carretas

São veículos articulados, onde possuem unidades de tração e de carga separadas. A parte

encarregada da tração denomina-se cavalo mecânico e a de carga semi-reboque. Os semi-reboques

podem ser fechados (baús ou siders), abertos (carga seca), cegonheiros (cargas de veículos),

tanques (cargas liquidas) e plataformas (carregar maquinários).

Os semi-reboques são acoplados ao cavalo mecânico por um eixo que se denomina quinta

roda.

Os conjuntos (cavalos e semi-reboques) de 05 eixos podem carregar até 30 toneladas de

carga e este é o modelo mais utilizado. A capacidade de tração aumenta na medida em que se

aumenta o número de eixos no conjunto.

3.2.3. Chassis

São as carretas de plataforma apropriadas ao carregamento de containers de 20 ou 40 pés.

A este tipo de veiculo pode ser acoplado um guincho hidráulico que possibilita movimentar os

containers por meios próprios.

3.2.4. Bi-trens

Também são veículos articulados só que especiais, sendo composto de dois semi-reboques.

Podem carregar até 40 toneladas de mercadorias.

3.2.5. Treminhões

Assim como as carretas, os bi-trens são veículos articulados e especiais, sendo composto de

um semi-reboque e um reboque. Podem carregar até 50 toneladas de mercadorias. No caso de

veículo dotado de chassis para o carregamento de containers poderá carregar de forma simultânea

dois containers de 20 pés de forma mais segura.

29

Figura 3.1 – Caminhão plataforma

Figura 3.2 – Cavalo mecânico com carreta

3.3. Equipamentos para movimentação e elevação de cargas

Equipamentos para movimentação e elevação de cargas são quaisquer máquinas capazes de

elevar ou mover cargas. Os equipamentos variam deste os muito simples até os complexos. Dentre

os mais utilizados na montagem eletromecânica podemos citar: Guindastes, empilhadeiras, caminhão

com munck, talhas, macacos, pontes rolantes, etc.

Todos os equipamentos de elevação de carga devem ter capacidade adequada para a carga

a ser movimentada. O excesso de peso representa um risco muito grave nas operações de elevação

de cargas.

Os equipamentos para elevação de cargas mais utilizados na montagem industrial são:

Macacos mecânicos e hidráulicos (Figura 3.3).

Talhas (Figura 3.5)

Tirfors.

30

Guinchos.

Empilhadeiras.

Guindastes (Figura 3.6).

Gruas.

Pontes rolantes e pórticos rolantes. (Figura 3.7)

Figura 3.3 – Macaco Hidráulico Tipo Garrafa 22 Ton Figura 3.4 – Guindaste tipo Munck

Figura 3.5 – Talha hidráulica Figura 3.6 – Guindaste telescópico

Figura 3.7 – Galpão com ponte rolante Figura 3.8 – Grua flutuante

31

3.3.1. Pontes rolantes

As pontes rolantes (Figura 3.7) são equipamentos usados para transportar cargas dentro de

um espaço físico pré-determinado. Pontes rolantes são equipamentos de uso industrial, constituídos

de uma ou duas vigas transversais que se deslocam sobre trilhos, montadas a uma altura elevada

dentro de um edifício (galpão). Dependem basicamente da estrutura do edifício onde estejam

instaladas - ao longo de seu trajeto necessitam trilhos montados sobre vigas de rolamento, estas

dispostas ao longo do fechamento lateral do galpão. Pendentes ou apoiados nas vigas da ponte é

montado o carro, que possui um mecanismo de elevação de carga e um mecanismo de

movimentação horizontal.

Uma ponte rolante desloca-se horizontalmente ao longo do caminho de rolamento, no sentido

da profundidade do galpão (longitudinal). O carro, por sua vez, desloca-se horizontalmente ao longo

da viga da ponte rolante, da esquerda para direita ou da direita para a esquerda (sentido transversal).

Os dois movimentos combinados permitem a cobertura quase total da área interna do edifício onde se

instala a ponte rolante, possibilitando o deslocamento de cargas entre quaisquer pontos dentro da

área útil de alcance do equipamento.

A seleção e especificação de uma ponte rolante depende em primeiro lugar de três

informações básicas: capacidade nominal (a capacidade máxima de movimentação do equipamento,

normalmente expressa em quilogramas ou toneladas), o vão transversal do galpão (a distância

nominal entre os trilhos da ponte) e a altura de elevação necessária (a diferença entre o piso ou a

posição mais baixa de alcance do gancho a posição mais alta). Pontes de maior frequência de

utilização demandam estudo detalhado de tempos e cargas, para fins de determinação do regime de

serviço do equipamento.

Maiores detalhes sobre as características das pontes rolantes podem ser encontradas na NB-

14 da ABNT e nos catálogos dos fabricantes.

3.3.2. Guindastes

Guindaste é um equipamento utilizado para a elevação e a movimentação de cargas e

materiais pesados, usando o princípio da física no qual uma ou mais máquinas simples criam

vantagem mecânica para mover cargas além da capacidade humana. São comumente empregados

nas indústrias, terminais portuários e aeroportuários. Pode descarregar e carregar containers,

organizar material pesados em grandes depósitos, movimentação de cargas pesadas na construção

civil e nas montagens industriais de equipamentos pesados. A ponte rolante é uma variante do

guindaste com a mesma função deste.

32

Figura 3.9 – Guindaste telescópico Figura 3.10 – Içamento de motor de navio

Figura 3.11 – Levantamento de bloco em montagem de navio Figura 3.12 – Ponte rolante

3.4. Equipes de transporte e elevação de cargas

As atividades de transporte e elevação de cargas são realizadas por equipes chamadas

equipes de rigging, as quais são compostas por pessoal qualificado e treinado para a execução

destas operações.

De acordo com o código ASME B30 (Safety Standards), o uso de equipamentos e acessórios

para transporte e elevação de cargas está sujeito a riscos que não provêm dos meios mecânicos, mas

unicamente do exercício da inteligência, cuidado e bom senso. O pessoal envolvido nas operações de

rigging deve ser competente, cuidadoso, física e mentalmente qualificado e treinado para a operação

segura dos equipamentos e para o manuseio de carga. Os riscos mais graves são as sobrecargas,

queda e escorregamento da carga.

33

3.5. Planejamento do transporte e elevação de cargas

O planejamento das operações de transporte e elevação de cargas é condição fundamental

para a execução eficiente e segura da montagem, e constitui uma parte do planejamento global da

montagem. O pessoal de montagem deve elaborar uma lista com todas as atividades necessárias

para a movimentação de todas as peças, equipamentos e materiais, para estudo de todas as

operações de rigging. O planejamento da movimentação de cargas deve considerar as dimensões e

peso das diversas peças que compõe uma estrutura para permitir a seleção dos acessórios de

montagem, tais como: estropos, balancins, manilhas, olhais, etc. Para equipamentos como vasos de

pressão, tanques, trocadores de calor, bombas, ventiladores e outros itens é necessário determinar a

sequência de instalação, o peso de cada item e o modo como serão movimentados.

No planejamento das operações de elevação e transporte de cargas é importante identificar

as possíveis causas de imprevistos e eliminá-las. Isto é feito inspecionando previamente o local onde

será realizado o trabalho, verificando as condições do solo e dos equipamentos e acessórios que

serão utilizados na operação.

Os equipamentos não devem ser usados fora de sua finalidade e especificações do

fabricante. Os acessórios (estropos, manilhas, ganchos, etc.) devem ser preparados e instalados por

pessoal competente, é importante que estes sejam compatíveis entre si, pois existe uma gama muito

grande de acessórios diferindo quanto às dimensões, material e qualidade. Como os acessórios não

fazem parte do peso da carga os pesos devem ser somados para a obtenção da carga total a ser

elevada.

No caso de içamento de cargas com guindaste, além do peso, o comprimento e o ângulo da

lança devem ser considerados. A capacidade de carga dos guindastes depende da projeção do

comprimento da lança sobre o plano horizontal.

Em solos de baixa resistência é necessário prever um apoio para a passagem do guindaste, e

em alguns casos também para a sua operação.

A sequência de operações de elevação de carga deve ser planejada de forma a evitar tempos

ociosos das máquinas alugadas, proporcionando redução de custo.

3.5.1. Operações especiais de rigging

O içamento de cargas com guindastes é uma operação segura e eficiente quando realizada

dentro dos padrões tradicionais e de acordo com as normas. Entretanto, existem operações nas quais

não é possível seguir os padrões tradicionais, são as chamadas operações especiais de rigging.

Existem diversas situações que podemos classificar como operações especiais de rigging,

como por exemplo:

Içamento com lanças muito longas, em áreas confinadas, entre equipamentos de unidades

industriais;

34

Içamento de cargas já na capacidade do guindaste;

Operação de verticalização de vasos, torres ou estruturas, utilizando dois guindastes, como

ilustrado na Figura 3.13.

Operação de içamento utilizando dois guindastes.

Figura 3.13 – Verticalização de vaso com dois guindastes

35

UNIDADE IV

Soldagem A soldagem é o mais importante processo de união de metais utilizado na indústria. A

soldagem, em conjunto com a brasagem, tem importante aplicação desde a indústria microeletrônica

até a fabricação de navios e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso. A

soldagem é utilizada na fabricação de estruturas simples, como grades e portões, bem como em

componentes encontrados em aplicações com elevado grau de responsabilidade, como nas indústrias

química, petrolífera e nuclear.

Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças,

equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo soldagem. Classicamente, a soldagem é

considerada como um processo de união, porém, na atualidade, muitos processos de soldagem ou

variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando à

recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características

especiais. Diferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de peças

metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.

4.1. Equipamentos e processos de soldagem

Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças,

equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo soldagem. Classicamente, a soldagem é

considerado como um processo de união, porém, ma atualidade, muitos processos de soldagem ou

variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando à

recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características

especiais. Diferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de peças

metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.

4.1.1. Soldagem com eletrodo revestido

A soldagem com eletrodo revestido (SMAW) é a união de metais pelo aquecimento

proveniente de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada.

O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal de

base, formando assim o metal de solda depositado.

36

Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal base,

flutua para a superfície e cobre o deposito, protegendo este da contaminação atmosférica e

controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo e do

revestimento que em alguns casos é constituído de elementos de liga.

A Figura 4.1 ilustra o processo de soldagem com eletrodo revestido.

O eletrodo revestido consiste de uma vareta metálica, chamada alma, trefilada ou fundida,

que conduz a corrente elétrica e fornece metal de adição para enchimento da junta. A alma é coberta

por uma camada que forma o revestimento do eletrodo, sendo esta composta por uma mistura de

diferentes materiais. Este revestimento tem diversas funções na soldagem, principalmente:

• Estabilizar o arco elétrico.

• Ajustar a composição química do cordão de solda, pela adição de elementos de liga e eliminação de

impurezas.

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

Figura 4.1 – Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)

Equipamento O equipamento básico para soldagem com eletrodo revestido possui uma das mais simples

configurações possíveis, em comparação aos outros processos. Consiste de:

• Fonte de energia – o transformador de corrente alternada é a configuração mais barata e simples,

tanto do ponto de vista de investimento inicial como de operação e manutenção.

• Porta eletrodo – Alicate de fixação dos eletrodos.

• Cabos de interligação.

• Pinça para ligação à peça.

• Equipamento de proteção individual.

• Equipamento para limpeza da solda.

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

37

Figura 4.2 – Diagrama de interligação do equipamento (SMAW)

Características Tipo de operação: Manual

Posições: Todas (depende do revestimento)

Tipos de juntas: Todas

Espessuras: >2 mm

Consumíveis: Eletrodos (alma) e revestimento

Taxa de deposição: 1 a 5 kg/h

Vantagens Baixo custo

Versatilidade

Operação em locais de difícil acesso

Limitações Baixa produtividade: Devido à baixa taxa de deposição, quando comparado com

outros processos, e necessidade de remoção de escória.

Requer habilidade manual do soldador:

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

Requer treinamento especifico para o soldador:

O treinamento é demorado e oneroso

4.1.2. Soldagem TIG

A soldagem TIG – Tungsten Inert Gás – (GTAW) é a união de metais pelo aquecimento

destes com um arco elétrico entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.

38

A proteção durante a soldagem é feita com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que

também têm a função de transmitir a corrente quando ionizados durante o processo. A soldagem

pode ser feita com ou sem metal de adição. Quando é feita com metal de adição ele não é transferido

através do arco, mas é fundido pelo arco. O eletrodo que conduz a corrente é tungstênio puro ou liga

deste material.

A Figura 4.3 mostra esquematicamente o processo.

Figura 4.3 – Processo soldagem TIG (GTAW)

Equipamento Os equipamentos básicos para a soldagem manual pelo processo TIG são mostrados na

Figura 4.4. Consiste de:

• Fonte de energia – é sempre de corrente constante e pode ser um gerador, retificador ou

transformador, dependendo do material a ser soldado. Para soldagem manual deve ter um pedal

para controle da corrente pelo soldador.

• Unidade de alta frequência – necessária para a soldagem em corrente alternada.

• Suprimento de gás protetor.

• Fluxímetro e regulador de pressão do gás.

• Porta eletrodo com passagem de gás, bico para direcionar o gás e mecanismo de garra para

energizar e conter o eletrodo de tungstênio.

• Cabos e mangueira.

• Suprimento de água de refrigeração, se a tocha for refrigerada a água.

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Figura 4.4 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG

Características Tipo de operação: Manual ou automática

Posições: Todas


Espessuras: 0,1 a 50 mm

Consumíveis: Varetas e gases (argônio)

Taxa de deposição: 0,2 a 1,3 kg/h

Vantagens Produz soldas de excelente qualidade.

Permite soldar menores espessuras.

Não produz escória.

Limitações Baixa produtividade devido à baixa taxa de deposição:

Requer soldadores muito bem treinados:

Requer limpeza ao metal brilhante:

Emissão intensa de radiação ultravioleta

4.1.3. Soldagem MIG/MAG (GMAW)

Os processos MIG (Metal Inert Gas) e MAG (Metal Active Gas) utilizam como fonte de calor

um arco elétrico mantido ente um eletrodo nu consumível, alimentado continuamente, e a peça a

soldar. A proteção do arco e da poça de solda fundida é feita por um fluxo de gás alimentado

40

externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes. Portanto, dependendo do gás

poderemos ter os seguintes processos:

• MIG – Gás inerte: Argônio, Hélio, Argônio + 1% O2.

• MAG – Gás ativo: CO2, Argônio + 15 a 30% O2.

• Arame tubular:

- INNERSHIELD – Arame tubular, com fluxo interno, sem proteção por gás.

- DUE SHIELD – Arame tubular, com fluxo interno, e com proteção por gás.


O processo MIG é adequado à soldagem de aços-carbono, aços de baixa, média e alta liga,

aços inoxidáveis, alumínio e ligas, magnésio e ligas e cobre e ligas. P processo MAG é utilizado na

soldagem de aços de baixo carbono e aços de baixa liga.

Figura 4.5 – Processo de soldagem MIG/MAG

Equipamento Os equipamentos básicos para a soldagem MIG são mostrados na Figura 4.6. Consiste de:

• Fonte de energia – pode ser um gerador ou um retificador, ambos com características de potencial

constante. A soldagem é geralmente feita em corrente contínua.

• Tocha.

• Suprimento de gás protetor.

• Sistema de alimentação de arame.

• Fluxímetro e regulador de pressão do gás.

• Cabos e mangueira.

• Suprimento de água de refrigeração, se a tocha for refrigerada a água.

41

Figura 4.6 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG

Características Tipo de operação: Semi-automática ou automática

Posições: Todas


Espessuras: > 1 mm

Consumíveis: Arames e gases


Vantagens Taxa de deposição alta.

Alta versatilidade e aplacação

Baixo teor de hidrogênio

Limitações Risco de ocorrência de falta de fusão.

Limitação de posição (depende do tipo de transferência).

4.1.4. Soldagem a arco submerso (SAW)

Neste processo de soldagem, um arco elétrico é estabelecido entre o arame-eletrodo e o

material a ser soldado, com a diferença que o arco permanece totalmente submerso em uma camada

de fluxo, não sendo pois visível. Dessa forma a solda se desenvolve sem faíscas, luminosidades e

respingos, características dos demais processos de soldagem com arco aberto.

O regime de fusão é por arco elétrico e por efeito Joule. Dispositivos automáticos asseguram

a alimentação do eletrodo a uma velocidade conveniente de tal forma que sua extremidade mergulhe

constantemente no banho de fluxo em fusão. A movimentação do arame em relação à peça faz

42

progredir o banho de fusão que se encontra coberto e protegido por uma escória que é formada pelo

fluxo e impurezas.


Figura 4.7 – Esquema do processo de soldagem com arco submerso

Equipamento A Figura 4.8 mostra esquematicamente os componentes básicos do equipamento de

soldagem com arco submerso.

• Fonte de energia – Corrente alternado ou contínua.

• Sistema de controle – Alimentador de fluxo e de arame, mecanismo de avanço.

• Reservatório de fluxo.

• Cabos.

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

Características Tipo de operação: Automática

Posições: Plana

Tipos de juntas: Topo e ângulo

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Espessuras: > 5 mm

Consumíveis: Arame, fita e fluxo


Vantagens Taxa de deposição e velocidade elevadas

Bom acabamento e qualidade

Alta penetração

Nenhum arco visível e pouca fumaça

Necessidade de operadores menos habilitados

Limitações Requer ajuste preciso das etapas

Limitado à posição plana (e horizontal)

A tenacidade ao entalhe pode ser baixa (energia de soldagem)

Custo do equipamento

4.2. Normas de soldagem

No caso específico das operações de soldagem, a realização de soldas inadequadas durante

a fabricação de certos tipos de estruturas ou equipamentos, tais como, navios, pontes, oleodutos,

componentes automotivos e vasos de pressão, pode resultar em sérios acidentes com grandes

perdas materiais e, eventualmente, humanas e danos ao meio ambiente. Como consequência,

diferentes aspectos das operações de soldagem para diversas aplicações são regulados por

diferentes códigos, especificações e outras normas segundo a aplicação específica. Como exemplos

de códigos e especificações importantes ligados à soldagem, podem-se citar:

• ASME Boiler and Pressure Vessel Code (vasos de pressão).

• API STD 1104, Standard for Welding Pipelines and Related Facilities (tubulações e dutos na área de

petróleo).

• AWS D1.1, Structural Welding Code (estruturas soldadas de aço carbono e de baixa liga)

• DNV, Rules for Design, Construction and Inspecion of Offshore Structures (estruturas marítimas de

aço)

Para soldagem a PETROBRAS possui a norma N-133, a qual contém: Definições, Condições

Gerais (eps, qualificação pessoal, processos e equipamentos de soldagem, técnica de soldagem,

consumíveis, condições ambientais, pré-aquecimento / temperatura de interpasse, pós-aquecimento,

inspeção, reparos, tratamento térmico, dispositivos auxiliares de montagem e marcação de juntas

soldadas), Condições específicas (conforme materiais).

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A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – possui diversas normas relacionadas

aos processos de soldagem, dentre as quais destacamos na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Algumas normas da ABNT ligadas à soldagem

Nome Código Data

Chanfro de solda manual para construção naval – Tipo NBR7239 03/1982

Critérios para a qualificação e certificação de inspetores de soldagem NBR14842 07/2003

Inspeção de solda por ensaio de ultra-som em parte estruturais do casco de embarcações

NBR10686 06/1989

Inspeção radiográfica em soldas na estrutura do casco de embarcações NBR9360 05/1986

Qualificação em soldagem NBR10474 09/1988

Radiografia – Inspeção de soldas de topo em vasos de pressão e tanques de armazenamento – Critérios de aceitação

NBR10150 11/1987

Símbolos gráficos de solda para construção naval e ferroviário NBR7165 02/1982

Soldagem – Números e nomes de processos NBR13043 09/1993

Terminologia de soldagem elétrica NBR5874 1972

4.3. Segurança em soldagem

Considerações sobre segurança são importantes em soldagem, corte e operações

relacionadas a estas práticas, pois os riscos envolvidos nestas atividades são numerosos e podem

provocar sérios danos ao pessoal, equipamentos e instalações.

Um componente fundamental de segurança em soldagens e outras práticas industriais é o

apoio, orientação e envolvimento direto das chefias e gerências, que devem estabelecer claramente

os objetivos e o plano de segurança da empresa. Este deve considerar a seleção das áreas para

soldagem e corte, exigências de compra de equipamentos de soldagem e equipamentos de

segurança devidamente aprovados, estabelecimento e fiscalização de normas de segurança internas,

execução de programas de treinamento no uso do equipamento de trabalho e de segurança,

procedimentos em caso de emergências ou acidentes, utilização de sinais de advertência para os

perigos de cada área específica e a inspeção e manutenção periódica dos equipamentos e

instalações.

Como diversas outras operações industriais, a soldagem e o corte de materiais apresentam

uma série de riscos para as pessoas envolvidas. Os principais riscos incluem a possibilidade de:

• Incêndios e explosões.

• Recebimento de choque elétrico.

• Exposição à radiação gerada pelo arco elétrico.

• Exposição a fumos e gases prejudiciais à saúde.

45

4.3.1. Roupas de proteção

As operações de soldagem e corte envolvem a manipulação de materiais a temperaturas

elevadas, a exposição a uma quantidade considerável de luz e a outras formas de radiação

eletromagnética e o contato com partículas metálicas incandescentes projetadas em alta velocidade

(respingos). Os soldadores, expostos diretamente a estes riscos, necessitam de vestimentas e

equipamentos próprios para a proteção do corpo, da cabeça e dos olhos. Estes devem permitir a

liberdade de movimentos e ao mesmo tempo cobrir e proteger adequadamente as diversas partes do

corpo para minimizar a chance de queimaduras e outras lesões.

As principais peças do vestuário usadas pelo soldador para sua proteção incluem vários itens

mostrados na Figura 4.9. Além destas, é importante o uso de óculos de proteção por baixo do

capacete.

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

4.4. Inspeção de soldas

Na inspeção de soldas, são utilizados principalmente os ensaios não-destrutivos (END), e

estes são realizados por profissionais qualificados (inspetores de solda).

Os ensaios não destrutivos visam detectar a falta de homogeneidade de uma solda, sem

alterar fisicamente suas características, de modo algum prejudicando sua utilização posterior.

Os principais ensaios não destrutivos são:

• Ensaio por inspeção visual.

• Ensaio por líquidos penetrantes.

• Ensaio por partículas magnéticas.

• Ensaios por ultra-som.

46

• Ensaios radiográficos.

• Ensaios por correntes parasitas.

• Teste de estanqueidade.

Os ensaios podem ser realizados em diferentes etapas da confecção de um produto, e podem

abranger desde a matéria prima até o produto final. As etapas onde serão realizados os ensaios

dependerão de diversos fatores tais como: qualidade exigida, grau de responsabilidade do produto

(pontes, aviões, automóveis, navios), do processo de fabricação, etc.

A escolha correta do tipo de ensaio não destrutivo que devemos utilizar depende de diversos

fatores, tais como: material da peça, processo de fabricação, geometria da peça, tipo de

descontinuidade a detectar, quantidade de ensaios, finalidade da peça, custo do ensaio, etc. Há casos

em que são requeridos mais de um tipo de ensaio em uma mesma peça.

4.5. Qualificação dos procedimentos de soldagem

Para diversas aplicações, as normas relevantes exigem que, antes da execução da soldagem

de produção, especificações dos procedimentos que serão adotados para a sua execução sejam

preparadas e qualificadas. Este processo visa demonstrar que, através do procedimento proposto,

soldas adequadas, de acordo com os requisitos colocados pela norma ou estabelecidos em contrato,

podem ser obtidas. Além disso, ele permite uniformizar e manter registro das condições especificadas

de soldagem para controle do processo e eventual determinação de causas de falha.

A documentação referente às soldas é composta pelos seguintes documentos:

Mapa de soldagem e ensaios – Documento que especifica as principais juntas do equipamento,

estrutura ou instalação, e os respectivos dados de execução e inspeção, tais como: processo, tipo de

junta, procedimento de soldagem e etapas de inspeção a serem efetuadas, determinadas conforme a

norma pertinente.

Especificação do Procedimento de Soldagem (EPS) – Documento que estabelece para a produção

os itens importantes que devem ser considerados na soldagem, como: metal base, faixa de

espessuras, faixa de temperatura de pré-aquecimento, metal de adição, posições, tratamento térmico,

gás de proteção, vazão, corrente, tensão, método de limpeza, etc. Tais dados foram previamente

testados conforme a norma de qualificação.

Qualificação do Procedimento de Soldagem (QPS) – Documento que registra a comprovação de

que o procedimento de soldagem é adequado para produzir juntas soldadas de qualidade satisfatória,

conforme a norma de qualificação utilizada. A comprovação é feita através de ensaios determinados

conforme a norma de qualificação

Exemplo: Código ASME (ASME IX)

- Tração.

47

- Dobramento.

- Impacto.

- Dureza.

- Análise química.

- Macrografia.

Segundo a norma de qualificação são definidas as variáveis essenciais ou não-essenciais que

limitam a aplicabilidade do procedimento (EPS)

4.6. Qualificação de soldadores

A qualidade da solda não depende apenas do procedimento de soldagem, mas também da

habilidade do soldador que a executa, portanto, é necessário que este esteja também qualificado.

O Registro de Qualificação de Soldador (Welder Qualification Record) é o documento que

registra todos os dados relativos à comprovação da habilidade do soldador em executar soldas. Os

requisitos de resistência mecânica, estabelecidos pelos projetistas para as juntas soldadas, baseiam-

se na inexistência de defeitos ou na inexistência de descontinuidade em quantidade, tipo e dimensões

aceitáveis nestas juntas.

A comprovação da habilidade do soldador é feita através de testes determinados conforme a

norma de qualificação.

Exemplo: Código ASME (ASME IX)

• Dobramento.

• Radiografia.

• Fratura.

Segundo a norma de qualificação são definidas as variáveis essenciais ou não-essenciais que

limitam a atuação do soldador.

Exemplos de normas de qualificação:

• ASME IX – Caldeiras, Tubulações, Vasos de pressão, Componentes

nucleares.

• API 1104 – Oleodutos.

• AWS D1.1 – Estruturas metálicas.

No exame de qualificação, são executadas soldas em peças especialmente preparadas para

o teste, de acordo com o trabalho a executar. O exame de qualificação deverá ser acompanhado por

um inspetor de solda, que verificará se a soldagem está sendo realizada de acordo com o

procedimento especificado. Completada a soldagem, a peça deve ser submetida a ensaios para

emissão do documento de comprobatório de qualificação. A qualificação do soldador, limitada às

variáveis essenciais estabelecidas para o processo, é válida por todo o tempo em que ele trabalhar

para o mesmo empregador, desde que tenha se mantido praticando o processo para o qual foi

48

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

requalificação.

4.7. Mão-de-obra de soldagem

Soldadores – profissionais qualificados para executarem os diversos tipos de solda. Normalmente é

chamado de soldador, apenas, ao soldador de chaparia e estruturas. O soldador de tubulação é mais

especializado que o de chaparia, devendo ser capaz de executar, além das soldas elétricas

convencionais, soldas especiais como TIG e MIG, na fabricação e montagem de sistemas de

tubulações. O soldador tubista, ou soldador instrumentista, é especializado na confecção de soldagem

de tubos finos, de pequeno diâmetro (tubing), de aço, cobre, latão, etc., especialmente em sistemas

de lubrificação e instrumentação.

Maçariqueiros – profissionais que realizam operações de solda e corte oxiacetilênico, corte de

chanfros para solda, aquecimento de peças e tratamento térmico de soldas.

Encarregados de solda – profissionais responsáveis por equipes de soldagem. Devem ter

conhecimentos e experiência suficientes para desempenho da função.

Ajudantes – trabalhadores não especializados, colaboram com os soldadores e maçariqueiros,

transportando materiais e equipamentos, segurando peças, etc.

Inspetores de soldagem – profissionais qualificados, responsáveis pelo controle da qualidade de

soldas. A norma N 1737 da PETROBRAS classifica os inspetores em nível I e II.

4.8. Custos de soldagem

A análise dos custos da soldagem pode ser solicitada antes de se realizar a soldagem,

constituindo uma estimativa de custo (por exemplo, para participar de uma concorrência), ou pode ser

feita para uma operação já existente para compor o custo de um produto, avaliar lucratividade ou

comparar o custo orçado com o custo real. Uma avaliação incorreta dos custos de soldagem pode

levar a empresa a oferecer preços muito baixos e gerar perdas econômicas, ou preços muito altos

que inviabilizam a empresa na captação de obras.

Vamos calcular, de maneira simplificada, o custo total (CT) de um processo qualquer de

soldagem. Este pode ser desmembrado em diversas parcelas, como mostrado na equação 4.1.

CT CMO CC CE CM CD CMC= + + + + + (4.1)

onde:

CT = custo total

CMO = custo da mão-de-obra

CC= custo dos consumíveis

49

CE = custo de energia elétrica

CM = custo de manutenção

CD = custo de depreciação

CMC = custo de outros materiais de consumo

Ao calcular os custos da soldagem, todos os itens acima podem se considerados, ou apenas

alguns destes itens, dependendo da precisão necessária. A Figura 4.10 mostra que o custo da mão-

de-obra é, via de regra, o fator de maior peso nos custos da soldagem, se forem incluídos nesta

parcela os custos fixos da empresa. Note ainda que, neste caso, o custo da mão-de-obra mais o custo

dos consumíveis representam cerca de 93% do custo da operação, e, em muitos casos, apenas

calculando-se estas duas parcelas consegue-se uma boa aproximação dos custos da soldagem.

0

20

40

60

80

100

Mão-de-obra Equipamentos Consumíveissoldagem

Energia elétrica

Parcelas do custo total

Parti

cipa

ção

(%)

Figura 4.10 – Distribuição dos principais custos de soldagem

4.8.1. Custo da mão-de-obra

( ) ( )$RCMO custo unitário tempo de soldagem hh= × (4.2)

O custo unitário mostrado na equação 4.2 pode ser calculado incluindo salários, encargos

sociais e os custos fixos da empresa. Para se obter este valor pode-se solicitar junto ao departamento

de pessoal o total da folha de pagamentos mensal, total ou setorial, dependendo da conveniência,

incluindo encargos sociais, e dividir este valor pelo úmero total de horas trabalhadas no mês em

operações de soldagem.

4.8.2. Custo dos consumíveis

O custo dos consumíveis é calculado pela equação 4.3.

CC CMA CF CG= + + (4.3)

onde:

CC = custo dos consumíveis

50

CMA = custo do metal de adição

CC= custo do fluxo

CE = custo do gás de proteção

A estimativa do custo do metal de adição deve-se iniciar pela avaliação do custo do metal

depositado (CMD), calculado pelo produto da massa de metal depositado pelo custo do eletrodo (ou

vareta), conforme a equação 4.4.

( ) ( )$Massa do metal Custo do RCMD kg kgdepositado eletrodo= × (4.4)

A massa do metal depositado (MMD) é calculada pelo produto da área da seção transversal

da junta, do comprimento da solda e da densidade do material, como mostra a equação 4.5. A área

da seção transversal depende do tipo de chanfro utilizado. A Tabela 4.2 mostra como calcular a área

de alguns chanfros, e a Tabela 4.3 mostra a densidade de alguns materiais.

( ) ( ) ( ) ( )23

kgMMD kg A cm L cm cmρ= × × (4.5)

onde:

MMD = massa de metal depositado

A = área da seção transversal da junta

L= comprimento da junta

ρ = massa específica do material da junta

Tabela 4.2 – Área da seção transversal de chanfros

Tipo de chanfro Área da seção transversal

V simples (e-h)2×tan(θ/2)+d×e

V duplo 0,5× [(e-h)2×tan(θ/2)]+d×e

K 0,5× [(e-h)2×tan θ]+d×e

Y 0,25× [(e-h)2×tan θ]+d×e e = espessura da chapa h = nariz θ = ângulo da junta d = fresta

Tabela 4.3 – Massa específica aproximada de algumas ligas

Liga Massa específica (kg/cm3)

Liga Massa específica (kg/cm3)

Aço carbono 0,0078 Ligas de níquel 0,0086

Aço inoxidável 0,0080 Ligas de alumínio 0,0028

Ligas de cobre 0,0086 Ligas de titânio 0,0047

51

O custo do metal de adição deve levar em conta também que parte deste é perdida na forma

de respingos, pontas descartadas, etc., estimada pela eficiência de deposição (ED) e, portanto, é

calculado dividindo-se o preço do metal depositado pela eficiência de deposição do processo, como

mostra a equação 4.6. A eficiência de deposição depende do processo e dos parâmetros de

soldagem. Algumas faixas de valores são dadas na Tabela 4.4. Em alguns casos não se utiliza

material de adição. Como por exemplo, na soldagem de chapas finas, sem abertura de raiz.

( ) ( )$$

CMD RCMA R

ED= (4.6)

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

Processo ϕ (%)

SMAW

comprimento: 350 mm 55 – 65

comprimento: 450 mm 60 – 70

SAW 95 – 99

GMAW 85 – 97

FCAW 80 – 90

Em outros casos se usam, além do metal de adição, fluxos de soldagem e/ou gases de

proteção, que devem ser considerados e incluídos no custo dos consumíveis. Deve-se, então,

acrescer ao custo destes o custo do fluxo (se for o caso, como, por exemplo, na soldagem a arco

submerso) e o custo do gás de proteção, para o caso da soldagem MIG/MAG ou TIG.

O custo do fluxo (CF) pode ser estimado pela razão de massa de fluxo, definida na equação

4.7.

( ) ( )( )

$MFC kg

RMF RMMD kg

= (4.7)

onde:

RMF = razão de massa de fluxo

MFC = massa de fluxo depositado

MMD= massa de metal depositado

A razão de massa de fluxo pode ser obtida junto aos fabricantes, cada tipo de fluxo.

Normalmente, esta relação varia de 0,9 a 1,2. O custo do fluxo é então calculado pela equação 4.8.

( ) ( ) ( )$$Preço do RCF R MMD kg kgfluxo

= × (4.8)

52

O custo dos gases (CG) de proteção é obtido geralmente pelo produto da vazão utilizada pelo

tempo de arco aberto e preço do metro cúbico do gás, de acordo com a equação 4.9.

( )( ) ( ) ( )3

$

$60000

Vazão Tempo de arco Preço Rl smin mde gás aberto do gásCG R× ×

= (4.9)

Finalmente, pode-se determinar o custo do consumível (CC) pela equação 4.10.

( ) ( ) ( ) ( )$ $ $ $CC R CMA R CF R CG R= + + (4.10)

4.8.3. Custo de energia elétrica

É calculado pela equação 4.11,

( )( ) ( ) ( )$

$1000

RPE PES kW T hkWhCE RE

× ×=

× (4.11)

onde:

CE = custo da energia

PE = preço da energia

PES= potência elétrica de saída

T = tempo de arco aberto

E= eficiência elétrica do equipamento

A eficiência elétrica média dos equipamentos de soldagem é fornecida pelos fabricantes.

Como exemplo, a eficiência de um transformador é de cerca de 80%, enquanto um gerador apresenta

eficiência de cerca de 65%. A potência de saída é obtida pelo produto da tensão (V) pela corrente (A)

de soldagem.

4.8.4. Custo de depreciação

Os equipamentos de uma empresa sofrem desgaste ao longo de sua vida útil e,

conseqüentemente, é necessário determinar o valor de reposição destes, isto é, sua depreciação.

Este custo é calculado pela equação 4.12,

( ) ( ) ( )( )

$ $$ VI R VR RRCD ano VU ano×

= (4.12)

onde:

CD = custo da depreciação

VI = valor inicial

53

VR= valor residual

VU = vida útil

O valor residual corresponde ao valor de venda do equipamento ao término de sua vida útil,

que pode ser determinada pelo desgaste, inadequação ou obsolescência. No Brasil, taxas máximas

de depreciação são estabelecidas pela Secretaria da Receita Federal (SRF). A Tabela 4.5 mostra as

taxas máximas anuais de depreciação de alguns itens e seu tempo de vida útil.

Tabela 4.5 – Taxas máximas de depreciação estabelecidas pela SRF

Tipos de ativos Taxa anual (%)

Vida útil (anos)

Prédio/Construções 4 25

Moveis e utensílios 10 10

Máquinas e equipamentos 10 10

Veículos e ferramentas 20 5

4.8.5. Custo de manutenção

O custo médio de manutenção (CMM) deve ser avaliado com base nos custos de manutenção

do equipamento, num certo tempo, dividido pelo número de horas de operação deste equipamento no

mesmo período. Assim, o custo da manutenção para uma determinada operação será dado pela

equação 4.13,

( ) ( ) ( )$$tempo deRCM R CMM hh operação

= × (4.13)

onde:

CM = custo de manutenção

CMM = custo médio de manutenção

Este custo pode ser avaliado para cada equipamento em particular ou para todo o conjunto.

4.8.6. Custo de outros materiais de consumo

Outros materiais de consumo incluem: bicos de contato, líquido anti-respingos, eletrodos não

consumíveis, materiais de segurança, etc. O custo destes deve ser levado em consideração no custo

total de soldagem.

O custo destes outros materiais de consumo pode ser estimado em valores médios de forma

semelhante à usada na avaliação do custo de manutenção.

54

4.8.7. Considerações finais

Note-se que a determinação de custos de soldagem não é uma tarefa simples ou trivial. Ela

pode ser feita com base em diferentes abordagens e muitos fatores devem ser considerados. Por

exemplo, na fabricação de um equipamento podem ser usados diferentes processos, soldadores e

montadores com diferentes graus de especialização e salário, etc. A apropriação dos custos pode ser

feita fé forma específica para cada etapa ou processo específico ou de uma maneira mais geral, com

base em valores médios.

Observe-se também que os custos da soldagem podem ser expressos em R%/peça soldada,

R$/kg de solda depositada, R$/m de junta soldada ou ainda em R$/h de operação. Cabe ao usuário

determinar e utilizar as unidades mais adequadas em cada caso.

4.9. Índices de montagem

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

4.9.1. Consumo de eletrodos

De acordo com o tipo de montagem, poderá ser feita uma estimativa preliminar de consumo

em kg de eletrodo por tonelada montada, como segue:

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

Serviço Consumo

Tubulações • de processo 2,5% • corridas 0,5%

Estruturas • leve (8 kg/m) 3% • média (8 a 40 Kg/m) 2% • pesada (acima de 40 Kg/m) 1,5% • pipe rack 1,5%

Suportes • tubulações 2 kg/ton • elétrica 2 kg/ton • instrumentos 2 kg/ton

55

Tabela 4.7 – Solda de filete

Espessura (mm) ↓ Fator (kg/m)

3 0,058

5 0,129

6 0,231

8 0,360

10 0,519

12 0,923

13 0,967

15 1,287

16 1,465

Tabela 4.8 – Solda com eletrodo, chanfro a 60°

Tabela 4.9 – Solda com eletrodo, chanfro a 45°

Espessura (mm) ↓ Fator (kg/m) Espessura (mm) ↓ Fator (kg/m)

8 0,484 5 0,208

9,5 0,805 6 0,315

11 1,021 8 0,445

12,5 1,257 9,5 0,750

16 1,798 11 0,946

19 2,441 12,5 1,159

22 3,153 16 1,646

25 3,969 19 2,211

32 5,886 22 2,856

38 8,158 25 3,582

32 5,276

38 7,265

44 9,581

50 12.225

56

4.9.2. Mão-de-obra

Tabela 4.10 – Solda de tubulações – Hh / junta soldada.

Schedule φ (pol)

20 40 60 80 160

2 1,0 1,0 1,6

2 ½ 1,2 1,3 1,8

3 1,3 1,4 2,1

4 1,5 1,8 3,0

6 2,0 2,5 4,9

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

10 3,1 3,1 4,0 5,1 13,1

12 3,6 4,1 5,2 6,6 17,9

14 4,3 5,0 6,8 9,6 22,7

16 5,0 6,6 8,4 12,4 27,7

18 5,9 8,6 11,2 16,4 33,7

20 6,3 9,4 13,8 19,5 40,8

24 6,9 13,3 20,1 25,2 59,3 Nota:

1. O índice de montagem Hh inclui a instalação do equipamento de solda, soldagem, esmerilhamento e alívio de tensões onde necessário.

2. O alívio de tensões para soldas em aço carbono é requerido pelo código A.S.A. para tubos pressurizados com espessura da parede igual ou maior do que ¾”. Todos os tamanhos abaixo da linha em negrito na tabela têm espessura ¾” ou maior.

57

UNIDADE V

Pintura industrial A pintura industrial constitui-se no método de proteção anticorrosiva de maior utilização na

vida moderna. Pela sua simplicidade, proteger por pintura tem sido exaustivamente utilizado em

construções e em objetos confeccionados de aço.

A pintura industrial é aquela cuja finalidade principal é a proteção anticorrosiva. Apresenta,

porém, outras finalidades complementares, tais como:

• Finalidade estética: torna a apresentação agradável.

• Auxílio na segurança industrial.

• Impermeabilização.

• Diminuição da rugosidade de superfícies.

• Facilitar a identificação de fluidos em tubulações e reservatórios.

• Impedir a aderência da vida marinha ao casco das embarcações e bóias.

• Permitir maior ou menor absorção de calor.

• Identificação promocional.

5.1. Aplicação das tintas

A aplicação das tintas obedece em geral ao seguinte esquema:

Preparação da superfície metálica – visa, principalmente, remover óleos, graxas, gorduras e

principalmente produtos de corrosão (óxidos). A limpeza da superfície é uma fase de grande

importância porque as tintas sempre exigem, em maior ou menor grau, uma preparação da superfície,

para que haja um perfeito contato entre a tinta e fundo e a superfície que está sendo protegida. Além

disso, a preparação da superfície objetiva criar um perfil de rugosidade, capaz de facilitar a adesão

mecânica da tinta.

Aplicação da tinta de fundo ou primer – as tintas de fundo ou primer são aplicadas em uma ou

mais demãos e são normalmente responsáveis pela proteção anticorrosiva. Estas tintas são, na sua

grande maioria, pigmentadas com pigmentos de propriedades anticorrosivas, que garantem, no seu

contato com a superfície metálica, a maior eficácia da proteção contra a corrosão. Em alguns casos, a

tinta de fundo objetiva tão somente facilitar a adesão ou a aplicação do esquema de pintura.

58

Aplicação de tinta de acabamento – as tintas de acabamento são também aplicadas em uma ou

demais demãos e, além de destinarem-se a conferir a cor final ao equipamento ou à instalação,

funcionam como uma primeira barreira entre o eletrólito e a tinta de fundo, sendo, portanto,

conveniente que estas películas de tinta sejam o mais impermeáveis possível.

Entre a aplicação da tinta de fundo e a aplicação da tinta de acabamento, é usada, em alguns

casos, a aplicação de uma tinta intermediaria. Esta tinta intermediaria visa tornar mais barato o

esquema de pintura, através do aumento da espessura total com o uso de uma tinta de menor custo,

facilitar a aplicação ou permitir a necessária compatibilização entre a tinta de fundo e a de

acabamento (facilitar a adesão por exemplo).

Os serviços de pintura em estruturas e equipamentos podem ser classificados em:

• Pintura de fábrica – executada antes do embarque para a montagem.

• Pintura de campo – iniciada antes da montagem, podendo ser concluída após a mesma.

• Pintura de retoque – para corrigir danos de transporte, armazenagem ou montagem.

• Pintura de manutenção – podendo ser total, parcial ou apenas de retoque, de acordo com o estado

de corrosão das superfícies.

5.1.1. Espessura de películas recomendáveis

Para que a película de tinta cumpra a sua finalidade de proteção anticorrosiva, deve

apresentar uma espessura mínima. Esta espessura é função da natureza das tintas e da

agressividade do meio corrosivo, e pressupõe a seleção adequada do esquema de pintura para o

meio considerado.

Como primeira orientação, as espessuras usuais recomendáveis para os diversos ambientes

corrosivos são:

• atmosfera altamente corrosiva ................................. 250 µm

• imersão permanente (imersão em água salgada)...... 300 µm

• superfícies quentes ................................................... 75 a 120 µm

• atmosfera mediamente corrosiva ............................. 160 µm

• atmosfera pouco agressiva ....................................... 120 µm

59

5.2. Equipamentos e processos de pintura

5.2.1. Preparação das superfícies

A preparação da superfície metálica constitui uma etapa importantíssima na execução de uma

pintura industrial, sendo definida pelo esquema de pintura, uma vez que varia em função da natureza

das tintas que se vai aplicar e do desempenho esperado pelo esquema de pintura.

Existem vários métodos de limpeza de superfície, como: limpeza mecânica, limpeza química,

limpeza a fogo, limpeza com vapor, etc.

A preparação da superfície para pintura, por limpeza mecânica, envolve três operações:

• Inspeção – deve-se proceder a uma inspeção visual geral da superfície a ser pintada, a fim de

assinalar locais onde haja óleos, graxas, gorduras, defeitos na superfície, bem como avaliação do

estado inicial de oxidação.

• Limpeza com solvente e remoção de defeitos superficiais – nos locais onde haja óleo, graxa ou

gordura deve-se proceder a limpeza com solvente.

• Limpeza por ação mecânica – após a limpeza com solvente e a remoção de defeitos superficiais,

procede-se à limpeza da superfície, deixando a mesma com o grau de limpeza e com o perfil de

rugosidade requeridos pelo esquema de pintura.

Os principais tipos de limpeza por ação mecânica, de interesse para a pintura de

equipamentos e instalações industriais, são:

• Limpeza manual.

• Limpeza com ferramentas mecânicas manuais.

• Limpeza com jateamento abrasivo.

A limpeza manual consiste na remoção da camada de óxidos e outros materiais não muito

aderentes por meio de ferramentas manuais, tais como escovas de aço, raspadores, lixas, etc. É um

tipo de limpeza precária, de baixo rendimento de execução e recomendável apenas quando não for

possível a aplicação de um método mais eficiente, por razões técnicas ou econômicas. A Figura 5.1

ilustra algumas ferramentas utilizadas na limpeza manual.

A limpeza com ferramentas mecânicas manuais consiste na remoção da camada de óxidos e

outros materiais não muito aderentes por meio de ferramentas mecânicas manuais, tais como

escovas rotativas, marteletes de agulhas, lixadeiras, etc. É um tipo de limpeza ainda precário, de

rendimento de execução relativamente baixo, porém melhor que o manual. Da mesma forma que o

anterior, é recomendável apenas quando não for possível, por razões técnicas ou econômicas, a

aplicação de um método mais eficiente de limpeza, como o jateamento abrasivo. A Figura 5.2 ilustra

algumas ferramentas utilizadas na limpeza com ferramentas mecânica.

60

Figura 5.1 – Exemplos de equipamento para limpeza manual

Figura 5.2 – Exemplos de equipamento para limpeza com ferramentas mecânicas

A limpeza com jateamento abrasivo consiste na remoção da camada de óxidos e outras

substâncias depositadas sobre a superfície, por meio da aplicação de um jato abrasivo de granalha de

aço, granalhas sintéticas, esferas de aço, esferas de ferro fundido, esferas de vidro, escória de cobre,

bauxita sinterizada, dentre outros. O jato abrasivo é obtido pela projeção, sobre a superfície, de

partículas de abrasivo, impulsionadas por um fluido, geralmente o ar comprimido. Este tipo de limpeza

é o mais adequado e recomendável para a aplicação de pintura, por ser de grande rendimento de

execução, proporcionar uma limpeza adequada e deixar na superfície uma rugosidade excelente para

uma boa ancoragem da película de tinta.

As ferramentas manuais e mecânicas manuais são equipamentos muito simples, já o

equipamento para jateamento abrasivo é um pouco mais complexo, constituindo-se basicamente dos

seguintes componentes:

• Compressor

• Separador de umidade

• Filtro de óleo

• Vaso de pressão

61

• Válvula de mistura ar-abrasivo

• Sistemas de controle remoto

• Mangueiras

• Bicos

• Abrasivos

Figura 5.3 – Conjunto para jateamento abrasivo

5.2.2. Métodos de aplicação das tintas

A seleção adequada do método de aplicação e a observância de alguns requisitos básicos

durante todo o processo de aplicação têm influencia tão grande no desempenho do esquema de

pintura quanto às tintas utilizadas.

5.2.2.1. Trincha

É o mais elementar dos métodos de pintura, por ser uma ferramenta simples e,

conseqüentemente, de baixo custo, além de não requerer grande capacitação do aplicador. A

ferramenta está ilustrada na Figura 5.4.

É o método mais indicado para a aplicação da primeira demão de tinta em cordões de solda,

reentrâncias, cantos vivos e demais acidentes, onde os outros métodos de aplicação poderiam deixar

62

falhas, devido à dificuldade de penetração, ou à deposição da tinta. A aplicação a trincha que suas

cerdas levem a tinta às cavidades e demais regiões de difícil acesso.

Através da aplicação com trincha, consegue-se obter elevadas espessuras de película, pois a

tinta pode ser aplicada sem diluição.

É um método de baixa produtividade, tendo baixo rendimento de aplicação se comparado

com os demais métodos. A perda de tinta durante a aplicação é mínima, normalmente não

alcançando a 5%.

Figura 5.4 – Exemplos de trinchas

5.2.2.2. Rolo

É, junto com a pistola convencional (pistola a ar), o mais tradicional método de aplicação de

tintas na pintura industrial executada no campo. A Figura 5.5 ilustra as ferramentas utilizadas na

pintura com rolos.

É um método de aplicação que viabiliza a obtenção de elevadas espessuras por demão, além

de alcançar maior produtividade do que a trincha.

As perdas de tinta durante a aplicação são em principio superiores às da trincha, devido

principalmente a respingos, porém, o fato de se conseguir espessuras mais uniformes do que aquele

método, tende a igualar suas perdas. Exigem diluição ligeiramente superiores à exigida pela trincha.

O método de aplicação a rolo é aplicável à pintura de grandes áreas planas ou com grande

raio de curvatura, na presença de ventos, onde a aplicação a pistola levaria a elevadas perdas de

tinta. O mesmo conceito se aplica a tubulações de diâmetros variados.

Figura 5.5 – Exemplos de rolos usados na pintura

63

5.2.2.3. Pistola convencional (a ar comprimido)

Na pistola convencional, ou pistola a ar, a tinta depositada no recipiente é expulsa em direção

ao bico da pistola pela ação da pressão do ar. É um método de aplicação de tinta muito utilizado em

pintura industrial, não só na pintura de campo como na de oficina.

Além de ser um método de aplicação de tinta que apresenta grande produtividade, tem como

característica a obtenção de espessura de película quase que constante ao longo de toda a superfície

pintada, o que não é, em termos práticos, possível com os métodos da trincha e do rolo.

A aplicação de tinta pelo método da pistola convencional requer uma diluição da tinta com

solvente maior do que em qualquer outro método, o que conduz às seguintes desvantagens:

• Redução da espessura da película úmida para seca, devido à evaporação do solvente, assim tintas

de alta espessura (> 100 µm) devem ser aplicadas em mais de uma demão.

• Podem ser observadas falhas na película seca, também devido à evaporação do solvente.

O método de aplicação por pistola convencional apresenta ainda como limitação o fato de

levar a excessivas perdas de tinta durante a aplicação, da ordem de 25%, e os riscos de segurança

observados quando a aplicação é feita em ambiente fechado, devido ao excessivo acúmulo de

solventes.

A Figura 5.6 mostra exemplo de pistola convencional com o recipiente acoplado diretamente à

pistola, e a instalação para aplicação das tintas é ilustrada na Figura 5.7.

Figura 5.6 – Exemplo de pistola convencional

64

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

5.2.2.4. Pistola sem ar (Air-less)

A pistola sem ar é, dos métodos disponíveis para aplicação de tinta no campo, aquele que

obtém a melhor qualidade de pintura e conseqüentemente o maior desempenho do esquema de

pintura.

Ao contrário da pistola convencional, que utiliza ar comprimido para atomização da tinta, a

pintura sem ar utiliza uma bomba, acionada pneumaticamente, para pressurizar a tinta, e a energia

com que a mesma chega ao bico da pistola provoca a pulverização.

A não diluição com solvente, além de permitir a aplicação de tintas com elevadas espessuras

por demão, minimiza, de forma significativa, as falhas das películas de tintas se comparadas com as

aplicadas pelo método da pistola convencional, como os poros, crateras e bolhas.

Além de ser um método que permite a aplicação de tintas com propriedades uniformes em

termos de espessura e baixa incidência de falhas, é de elevada produtividade e tem perdas de tinta

na aplicação bastante reduzidas, da ordem de 15%.

5.2.2.5. Pintura eletrostática

A pintura eletrostática é um método de aplicação de tintas muito utilizado na pintura de fábrica

e somente há poucos anos passou a ser usada na aplicação de esquemas de pintura no campo. Vem

sendo largamente utilizada na pintura de tubos que são usados na construção de dutos enterrados ou

submarinos. Nestes casos, a aplicação da pintura nos tubos é feita na oficina, e as juntas de campo

feitas eletrostaticamente no campo.

O princípio da pintura eletrostática consiste em aplicar cargas elétricas na tinta e na superfície

que se quer proteger, criando uma diferença de potencial da ordem de 10.000 volts que provoca a

atração da tinta pela superfície.

65

A atração eletrostática da origem a películas de tinta bastante uniformes, não só em termos

de espessura, mas também em termos de propriedades.

Uma característica importante da pintura eletrostática é o fato de ser um método de aplicação

de tintas de elevada produtividade e com reduzida perda de tinta. As tintas utilizadas são

especialmente fabricadas para este fim e são normalmente de preços elevados.

5.3. Consumo de tintas

A estimativa de consumo de tinta é uma questão complexa, particularmente quando da

decisão de comprar a tinta em separado da contratação dos serviços de aplicação.

A partir da especificação de compra ou da folha de dados do fabricante, conhece-se o

rendimento teórico (m2/l) de cada tinta a ser usada. O rendimento teórico é uma propriedade que está

diretamente ligada à concentração de sólidos na tinta, pois a película é formada pelo volume de

sólidos apresentado pela tinta aplicada, uma vez que o solvente evapora. O rendimento teórico deve

estar claramente definido no pedido de compra da tinta.

O rendimento prático, entretanto, será variável em relação ao teórico em função dos seguintes

fatores:

• Volume de sólidos na tinta;

• Preparo da superfície – um elevado perfil de rugosidade aumenta a superfície especifica a ser

pintada e em consequência o consumo de tinta;

• Estado inicial de oxidação da superfície a ser pintada – o grau de corrosão D da ISSO 8.501-1 leva

a um maior consumo de tinta;

• Método de aplicação – exemplo: a aplicação por trincha leva a perdas menores do que por pistola;

• Condições ambientais – aplicação com pistola em locais com ventos fortes proporciona uma grande

perda de tinta, carregada pelo vento;

• Tipo de tinta usado – as tintas bicomponentes que necessitam de endurecedores, apresentam

perdas maiores, porque a mistura sempre contém mais tinta do que o necessário para cobrir a

superfície, e como estas misturas têm um tempo de aplicação limitado, as perdas são inaceitáveis;

• Tempo de secagem e cura da tinta – as tintas de secagem ou cura lenta são mais sensíveis à

degradação após aplicadas, pela ação da chuva e umidade do ar, requerendo repintura da

superfície.

• Sequência de demãos – as primeiras demãos têm maior consumo de tinta do que as subseqüentes.

De um modo geral, pode-se estimar o consumo com base nas indicações práticas de

rendimento apresentadas na Tabela 5.1.

66

Tabela 5.1 – Consumo de tintas.

Tipo de pintura Espessura Consumo

35 µm 5,5 m2/l

75 µm 3,8 m2/l

Pintura de fundo

120 µm 2,2 m2/l

20 µm 9,6 m2/l

30 µm 7 m2/l

Pintura de acabamento

120 µm 3,4 m2/l

As perdas de tinta em função do método de aplicação, poderão ser estimadas, na pintura de

estruturas metálicas, tubulações ou equipamentos com revestimentos consideráveis de chaparia,

como é o caso de tanques e vasos, com valores em torno dos percentuais indicados na Tabela 5.2.

Tabela 5.2 – Perda de tintas.

Método de aplicação Perda

Pincel ou brocha 5% a 10%

Rolo 10% a 20%

Pistola, em local abrigado 20% a 35%

Air-less, chaparia em local abrigado 10% a 15%

5.4. Normas técnicas de pintura

Uma questão que assume de certa forma, um caráter polêmico é a forma como a norma deve

ser utilizada. A norma técnica deve ser vista como um guia ou balizamento dos resultados a serem

obtidos ou deve ser seguida rigorosamente? Usualmente, as normas das empresas são vistas como

de caráter obrigatório, ou seja, devem ser seguidas rigorosamente. Já as normas nacionais ou

internacionais são vistas como guia a ser seguido, não sendo, porém, rigorosamente seguidas.

Dentro da filosofia que norteia a elaboração de uma norma, de somente normalizar

tecnologias de uso consagrado, se só forem seguidas as recomendações das normas, não se estará

abrindo caminho para a consagração de novas tecnologias. Assim, o usuário da norma deve estar

atento para usá-la como guia de seus trabalhos, abrindo espaço para desvios, desde que técnica e

economicamente viáveis.

Não há dúvida de que, no Brasil, o maior e melhor acervo de normas técnicas de pintura

pertence à PETROBRAS.

67

As repercussões do acervo de normas técnicas da PETROBRAS tornaram-se quase que

normais nacionais. A abordagem da PETROBRAS em termos de normas de pintura é sistêmica,

contemplando:

• Projeto de pintura: consiste na seleção do esquema de pintura

• Suprimento de materiais: abrange as normas de especificação de tintas

• Aplicação de tintas

• Métodos de testes e controle da qualidade das tintas e da aplicação dos esquemas de pintura

• Inspeção e manutenção dos diversos esquemas de pintura

As normas técnicas de pintura da PETROBRAS podem ser conseguidas nos órgãos de

documentação daquela empresa, em vários pontos do país, onde se encontra também um índice

atualizado das normas em vigor.

5.5. Custos da pintura

A pintura é um revestimento protetor de baixa espessura, que é colocado sobre a superfície a

proteger, de modo a preservá-la contra a corrosão.

O custo operacional desta preservação deve, logicamente, ser o menor possível. Não há

sentido, do ponto de vista econômico, em se usar o que há de melhor e mais caro para proteger.

Deve-se sim avaliar o custo inicial, o custo de manutenção, o desempenho e a vida do esquema de

pintura.

A pintura deve, portanto, ser de desempenho adequado e de custo compatível.

De um modo geral, dois tipos de custo são importantes na pintura industrial: o custo inicial e o

custo de manutenção (retoques e repinturas).

O custo inicial costuma, em geral, situar-se entre 3% e 5% do custo da instalação a ser

protegida, podendo alcançar, em casos excepcionais, valores da ordem de 10%, e o custo de

manutenção esta associado ao esquema de pintura utilizado e ao meio corrosivo. A utilização de

esquemas convencionais e de baixo custo inicial podem ensejar, em determinados casos, elevados

custos de manutenção. Ao contrário, o uso de esquemas nobres e de maior custo inicial podem

redundar em menor custo de manutenção.

Um outro aspecto a se considerar no custo da pintura e na decisão de utilizar esquemas mais

sofisticados é a questão da maior ou da menor facilidade para repintura (particularmente o preparo da

superfície) e, ainda, a possibilidade de haver danos mecânicos.

Quando um equipamento ou uma instalação se situam em local onde é mais fácil a execução

de pintura, ou ainda, a execução de repinturas não afeta a produção, é mais conveniente usar

esquemas de menor custo inicial. Ao contrário, em locais de difícil acesso ou onde a repintura

prejudica a operação, é mais conveniente o uso de esquemas mais sofisticados e, portanto, mais

caros.

68

O aspecto de danos mecânicos também é importante na decisão do esquema a utilizar. Em

locais muito sujeitos os danos mecânicos, como conveses, passadiços, pisos, etc., deve-se

questionar o uso de esquemas caros e de baixa resistência à abrasão, que seriam danificados

rapidamente.

Em condições normais, a comparação de custos em pintura industrial deve ser efetuada

prevendo-se uma duração entre sete e dez anos para os esquemas considerados.

5.5.1. Custo inicial

O custo inicial de uma pintura é aquele referente à primeira execução deste serviço e é dado

pela equação 5.1:

i l t aC C C C= + + (5.1)

onde:

Ci = custo inicial, por m2.

Cl = custo de limpeza de superfície, por m2.

Ct = custo das tintas, por m2, para uma dada espessura.

Ca = custo da aplicação, por m2.

O custo da limpeza, de um modo geral, representa 40 a 60% do custo inicial de uma pintura e

constitui-se na apropriação de todos os custos, a seguir indicados, envolvidos na preparação da

superfície:

• Custo da inspeção

• Custo da limpeza com solvente (material e mão-de-obra)

• Custo da remoção de defeitos superficiais (material, amortização de equipamentos e mão-de-obra).

• Custo da limpeza mecânica (custo de energia, abrasivos, mão-de-obra, amortização de

equipamentos e outros).

O custo das tintas representa, de um modo geral, 20 a 40% do custo inicial de uma pintura e

constitui-se no somatório dos custos das tintas referentes a cada demão aplicada.

O custo de cada tinta é dado pelo quociente entre o preço do litro (ou galão) da tinta pelo

rendimento real (ou prático).

O custo da aplicação representa cerca de 10 a 30% do custo inicial de uma pintura e constitui-

se na apropriação dos custos envolvidos que são:

• Custo da mão-de-obra

• Custo de materiais como solventes e outros materiais de limpeza

• Custo da energia (elétrica ou pneumática)

• Amortização de equipamentos.

69

Na execução de serviços de pintura é comum ter-se a necessidade de fazer uma estimativa

destes custos. A fim de facilitar este trabalho, apresenta-se na Tabela 5.3 valores práticos de

rendimento das tintas.

5.5.2. Custo de manutenção

O custo de manutenção de um esquema de pintura constitui-se no somatório dos custos de

retoques com os custos de repintura.

A determinação destes custos deve considerar a extensão dos retoques e as condições de

repintura, já que a repintura pode ser parcial ou total. Numa repintura parcial pode-se, por exemplo,

aproveitar a tinta de fundo e com isto evitar o elevado custo de preparação da superfície que seria

necessária para repintura total.

Tabela 5.3 – Rendimento das tintas.

Nome da tinta No de demãos recomendável

Espessura por demão (µm)

Rendimento (m2/l) por demão

Zarcão alquídico 2 30 7,0

Zarcão borracha clorada 2 65 4,5

Óxido de ferro epóxi 2 35 8,0

Óxido de ferro epóxi alta espessura 2 120 3,8

Cromato de zinco epóxi 2 ou 3 35 7,0

Epóxi rica em zinco 2 50 6,0

Silicato inorgânico de zinco 2 60 6,0

Esmalte sintético (alquídico) 2 30 8,2

Esmalte alquídico pigmentado em Al (Alumínio alquídico) 2 30 8,2

Esmalte fenólico pigmentado em Al (Alumínio fenólico) 2 30 8,0

Esmalte de borracha clorada 3 ou 4 35 8,0

Esmalte acrílico 2 ou 4 25 9,5

Esmalte epóxi 2 ou 3 30 9,0

Esmalte epóxi de alta espessura 2 120 4,3

Alcatrão epóxi ou Coaltar epóxi 2 ou 3 120 4,0

Epóxi em solvente 2 180 5,0

Esmalte poliuretana 2 ou 3 30 9,0

Esmalte silicone pigmentado em Al 2 25 7,0

Esmalte de estirenoacrilato 2 ou 4 30 9,5

Zinco etil-silicato 1 75 6,0

Alcatrão de hulha (solução) 2 125 4,0

70

De qualquer forma, na apropriação dos custos de retoques e repinturas, são considerados os

mesmos fatores de custo mencionados na pintura inicial, ou seja, custo da limpeza, das tintas e da

aplicação, apenas com algumas nuances características do caso.


A produtividade dos serviços de pintura é fortemente dependente do estado das superfícies,

das condições ambientais e do método de aplicação das tintas.

5.7.1. Pintura de estruturas metálicas

Tipo de estrutura Área de pintura

m2/t

Leve (até 8 kg/m)) 40

Média (8 a 40 kg/m) 28

Pesada ( > 40 kg/m) 18

Pipe Rack 30

5.7.2. Mão-de-obra de pintura (Hh/m2)

Superfície Hh/m2

Primer + 2 acabamento em tubulação 1,5 Hh/m2

Primer + 2 acabamento em suporte 1,7 Hh/m2

Primer + 2 acabamento em dutos 1,2 Hh/m2

Primer + 2 acabamento em equipamentos 1,2 Hh/m2

Pintura 2 x acabamento em equipamentos 2,0 Hh/m2

Pintura 2 x acabamento em suportes 1,2 a 1,7 Hh/m2

Pintura 2 x acabamento em plataformas sem estruturas 1,5 Hh/m2

Primer – tubulação 0,5 Hh/m2

Primer – dutos 0,4 Hh/m2

Primer – equipamentos 0,4 Hh/m2

Equipamentos isolados 0,00248 Hh/kg

Suportes 0,2 Hh/kg

Estruturas – plataformas 0,03 Hh/kg

Estruturas – diversos 0,02 Hh/kg

71

5.7.3. Pintura de tubulações

Índices incluem apenas pintura de tubo, mão de obra para limpeza mecânica ou jateamento devem

ser adicionados.

φ(pol) Área (m2/m)

Pintura (Hh/m)

1 0,13 0,15

1 ½ 0,18 0,15

2 0,21 0,15

2 ½ 0,27 0,15

3 0,30 0,20

4 0,39 0,26

6 0,57 0,33

8 0,73 0,43

10 0,90 0,52

12 1,07 0,59

14 1,12 0,62

16 1,36 0,72

18 1,44 0,82

20 1,68 0,92

22 1,76 1,02

24 2,00 1,12

26 2,12 1,21

28 2,23 1,31

30 2,39 1,38

32 2,55 1,48

34 2,71 1,57

36 2,87 1,64

38 3,03 1,74

40 3,19 1,84

42 3,35 1,94

44 3,51 2,03

46 3,67 2,10

48 3,83 2,13

54 4,31 2,40

60 4,79 2,79

72

UNIDADE VI

Montagem de equipamentos A montagem de máquinas e equipamentos mecânicos consiste na sua instalação na planta

industrial, quer sejam eles integrantes das linhas de produção, do sistema de utilidades ou

equipamentos auxiliares, tais como: geradores de vapor (caldeiras), trocadores de calor, bombas,

compressores, tanques, vasos de pressão, torres de destilação, fornos, bombas de vácuo, etc.

6.1. Montagem industrial

A montagem de uma unidade industrial consiste essencialmente no recebimento e

movimentação de equipamentos e materiais, a instalação destes equipamentos nas bases e sua

interligação através de tubulações, instalações elétricas, instalação de instrumentação e outras

atividades auxiliares.

6.2. Montagem de equipamentos

As fundações para os equipamentos devem estar prontas, com os eixos e sinais de elevação

marcados antes do início da montagem. Com auxílio de uma equipe de topografia é necessário

realizar o controle da posição dos chumbadores antes da instalação dos equipamentos.

O procedimento e a sequência de montagem de equipamentos varia conforme a unidade

industrial, o tipo de equipamento, bem como as dimensões e peso dos mesmos, e o grau de

montagem com o qual são entregues na obra. Equipamentos pequenos costumam ser recebidos já

totalmente montados sobre skids, bastando posicioná-los em suas bases, fixar os chumbadores e

aplicar o grout. Quando os equipamentos são recebidos na obra divididos em várias partes o volume

de trabalho para a montagem dos mesmos é maior.

73

6.2.1. Montagem de bombas

6.2.1.1 Recebimento e armazenamento

Depois de construídas as bombas são preparadas para o embarque na fábrica. Praticamente

todos os fabricantes adotam o mesmo procedimento, o qual consiste basicamente na proteção das

partes internas com óleo viscoso, limpeza e tratamento das partes expostas com produto

anticorrosivo, fechamento dos bocais de sucção e descarga com tampões (de madeira ou metálicos).

Deve-se fazer um exame detalhado da bomba logo após o recebimento, verificando se peças

e acessórios vieram separadamente. Conferir a nota de embarque e informar ao agente da

companhia transportadora e firma vendedora os danos ou falta de peças.

O local de armazenamento deve ser seco e livre de poeira. Quando o período de

armazenamento for inferior a 30 dias, para bombas centrífugas e bombas rotativas, o conjunto rotativo

deve ser girado manualmente duas ou três vezes por semana. Quando o período de armazenamento

for superior a 30 dias devem ser tomadas precauções adicionais para o armazenamento. Consistindo

em:

• secar a bomba internamente com ar quente;

• proteger as partes internas com óleo ou produto anticorrosivo;

• proteger as partes expostas (eixo, acoplamento,etc.) com óleo ou produto anticorrosivo

• girar manualmente o conjunto rotativo duas ou três vezes por semana.

6.2.1.2 Fundações

As fundações podem ser qualquer estrutura suficientemente sólida capazes de suportar o

peso do conjunto motor, bomba e base, e absorver as vibrações que são originadas durante o

funcionamento da bomba.

As fundações de concreto são as mais satisfatórias, mas na ausência de solo firme as

bombas podem ser instaladas em suportes nas estruturas metálicas.

Os parafusos de ancoragem ou chumbadores devem ter capacidade para resistir aos esforços

solicitados, e devem ficar dentro de um tubo para permitir o ajuste à furação da base metálica. É

recomendado utilizar um gabarito de madeira, preso na forma da fundação, para evitar que os

chumbadores saiam da posição durante a concretagem.

Depois de verificar a posição e nível dos chumbadores pode ser feita a concretagem do bloco

de fundação. A superfície superior deve ser deixada bem áspera para facilitar a aderência do grout

que será aplicado posteriormente.

74

6.2.1.3 Nivelamento

Instalar o conjunto motor / bomba sobre o bloco de fundação somente após a cura completa

do concreto. Durante a instalação o conjunto motor / bomba deve ser nivelado. Existem dois métodos

clássicos para o nivelamento:

• usando calços de aço paralelos;

• usando cunhas de aço.

A verificação do nivelamento deve ser feita com nível de precisão, podendo os flanges de

sucção ou de descarga servirem como ponto de referência para o nivelamento. Imprecisões no

nivelamento resultarão em dificuldades na instalação das tubulações. Na literatura técnica

encontramos valores de tolerância máxima para desnivelamento da base metálica sobre o bloco de

fundação variando entre 0,15 mm/m até 1 mm/m.

Para nivelamento de bombas grandes pode-se instalar parafusos de nivelamento na base

metálica de modo que estes funcionem como macacos de rosca.

Quando os bocais de sucção e descarga não oferecem condições para referencias de

nivelamento, retirar o motor e usar os assentos como referência.

No caso de bombas centrifugas verticais a montagem deve ser feita a prumo.

Como última etapa do nivelamento as porcas dos chumbadores devem ser levemente

apertadas observando a continuidade do nivelamento.

6.2.1.4 Colocação da argamassa

A argamassa tem a finalidade de evitar os movimentos laterais da base metálica, aumentar

sua massa para reduzir a vibração e suavizar pequenas irregularidades do bloco de fundação.

A argamassa utilizada é conhecida como grout, sendo composta por uma mistura de areia e

cimento na proporção de 2:1, aditivada com Sika Intraplast N.

É recomendável construir uma forma de madeira em torno do bloco de fundação para conter o

grout. O topo da fundação deve estar bem molhado, mas não devem existir poças de água.

O grou deve ser despejado suavemente até preencher todos os espaços embaixo da base

metálica, incluindo os orifícios em volta dos chumbadores. Pode ser usado um vergalhão para forçar o

grou a penetrar em todas as reentrâncias e expulsar todas as bolhas de ar.

Quando o grout começar a secar devemos retirar a forma, retirar as chapas ou cunhas de

nivelamento, e retocar os pontos por elas afetados. A Figura 5.1 ilustra o estágio final da instalação de

uma bomba, ainda com a forma de madeira envolvendo o bloco de fundação.

75

Figura 5.1 – Instalação de bomba centrífuga

6.2.1.5 Tubulações

As tubulações de sucção e descarga não devem transmitir esforços para os flanges das

bombas, desta forma, tanto a bomba como os suportes da tubulação devem estar corretamente

alinhados e nivelados.

Defeitos de instalação das tubulações podem causar funcionamento inadequado das bombas,

provocando desalinhamento, vibrações e aquecimento dos mancais.

6.2.1.6 Alinhamento

Dois eixos estão alinhados quando suas linhas de centro formam uma única linha reta, caso

contrário, eles estarão desalinhados. Chamamos de alinhamento ao procedimento utilizado para

tornar colineares os eixos de dois equipamentos.

O bom funcionamento de uma bomba depende muito da precisão com que ela é alinhada com

o motor. Um alinhamento defeituoso pode causar problemas de vibração, aquecimento dos mancais e

desgaste acentuado das peças.

6.2.2. Montagem de vasos de pressão, tanques horizontais e outros equipamentos

Os vasos de pressão, tanques horizontais e outros equipamentos que vêm prontos de fábrica

podem ter diversos sistemas para fixação nas bases, berços ou suportes na estrutura. Estes suportes

não são padronizados, mas diferem muito pouco de um fabricante para outro. Estes equipamentos

76

devem ser descarregados e içados para suas posições. Os vasos de pressão e tanques, na maioria

dos casos, são dotados de olhais de içamento instalados pelo fabricante.

Após colocados sobre as bases deve ser verificado o alinhamento e nivelamento antes da

fixação definitiva dos chumbadores e aplicação de grout.

É importante observar que as tubulações devem ser ligadas aos flanges dos equipamentos

sem exercer esforços sobre eles. Para isto é necessário que as elevações e alinhamento dos

suportes estejam dentro dos limites de tolerância estabelecidos.

A Figura 5.2 mostra um vaso de pressão antes da montagem e na Figura 5.3 apresenta um

vaso de pressão e bomba instalados nos blocos de fundação.

Figura 5.2 – Vaso de pressão

Figura 5.3 – Vaso de pressão e bomba montados nos blocos de fundação

77


Na Tabela 6.1 apresentamos alguns índices de montagem, com caráter orientativo, para

montagem de equipamentos mecânicos.

Tabela 6.1 – Índices de montagem mecânica

Tipo de equipamento Índice

Bomba horizontal desacoplada 60 a 190 Hh/unidade

Bomba horizontal acoplada 60 a 190 Hh/unidade

Bomba vertical desacoplada 40 a 160 Hh/unidade

Caldeiras 120 Hh/t

Ciclones 40 Hh/t

Chaminé 40 Hh/t

Vasos 50 Hh/t

Reservatório de gases 15 Hh/t

Filtros para tratamento de água 150 Hh/t

Grupo gerador 70 Hh/t

Soprador de ar 100 Hh/t

Silos 40 Hh/t

Torres de resfriamento 60 Hh/t

Compressor 96 Hh/t

Ventiladores e exaustores 90 Hh/t

Máquina operatrizes 80 Hh/t

Resfriadores 50 Hh/t

Reatores 100 Hh/t

Turbinas 180 Hh/t

Tanques 100 Hh/t

Pontes rolantes 70 Hh/t

78

UNIDADE VII

Montagem de estruturas metálicas A montagem de estruturas metálicas necessita de um planejamento detalhado, com a

sequência pré-estabelecida, permitindo economizar homens-hora e ao mesmo tempo manter a

estabilidade do conjunto em todas as fases. As pré-montagens de seções no solo devem ser as

maiores possíveis, dentro da capacidade dos guindastes.

O procedimento e a sequência de montagem das estruturas variam de acordo com o tipo de

estrutura e também com o espaço disponível de pré-montagem e até por causa dos meios de acesso

ao canteiro. Outro fator determinante para a sequência da montagem da estrutura é a ordem de

instalação dos equipamentos e tubulações internos à estrutura.

O procedimento mais frequentemente adotado consiste em iniciar com a instalação dos

suportes para a montagem de passarelas e escadas, mesmo que algumas partes da estrutura tenham

que ser substituídas por elementos provisórios, a fim de deixar passagem livre para entrada de peças

maiores.

Alguns tipos comuns de estruturas metálicas industriais são:

• Galpões

• Suportes de equipamentos

• Pipe-racks

• Plataformas marítimas

• Passarelas

A Figura 7.1 ilustra a estrutura metálica de um galpão industrial, e a Figura 7.2 ilustra a

estrutura metálica para suporte de equipamentos, a Figura 7.3 ilustra uma seção de pipe rack.

Figura 7.1 – Estruturas metálicas de um galpão industrial

79

Figura 7.2 – Estruturas metálicas para suporte de equipamentos

Figura 7.3 – Estruturas metálicas de um pipe rack

80

7.1. Procedimentos de montagem

As fundações para os equipamentos devem estar prontas, com os eixos e sinais de elevação

marcados antes do início da montagem. Com auxílio de uma equipe de topografia é necessário

realizar o controle da posição dos chumbadores antes de iniciar a instalação das colunas.

As seções de estruturas com ligações por parafusos pré-montadas no solo, sempre que

possível, devem ser içadas para a posição final com os parafusos torqueados e liberadas pelo

controle dimensional.

As estruturas metálicas soldadas devem ser fabricadas com rigoroso controle dimensional. As

juntas de topo, principalmente nas montagens no solo, devem ser feitas dentro das tolerâncias para

não haver dificuldade de ajuste na montagem na posição final. Estes cuidados se devem às

deformações e contrações das soldas que podem alterar substancialmente as dimensões, dificultando

os ajustes na posição elevada.

Para as seções que vêm prontas de fábrica é importante conferir as medidas antes de içar as

peças. Caso exista algum ajuste dimensional a ser feito este será mais facilmente realizado no solo

do que em altura.

As soldas das seções de uma estrutura devem ser feitas acompanhando a montagem, a fim

de distribuir proporcionalmente as tensões. Deixar todas as soldas inacabadas ou para serem feitas

depois, pode acumular tensões residuais e até causar deformações na estrutura, comprometendo a

verticalidade e alinhamento do conjunto.

O alinhamento e verticalidade da estrutura e o correto posicionamento dos suportes dos

equipamentos que serão instalados dentro da estrutura devem ser rigorosamente verificados.

Qualquer pequena diferença poderá causar muito transtorno no alinhamento de tubulações e outros

elementos interligados, gerando trabalho adicional e possível atraso no cronograma.

Quando existe trabalho de pré-fabricação de estruturas metálicas no campo, estes serviços

podem ser feitos em oficinas planejadas para esta atividade, compondo uma linha de produção,

dispondo de ferramentas para corte e solda dos perfis metálicos. É conveniente que as instalações

para jateamento e pintura estejam localizadas próximo às oficinas de pré-fabricação.

7.2. Montagem de colunas de estruturas metálicas

Existem diversos tipos de colunas para estruturas metálicas. Normalmente, estes tipos têm

em comum uma chapa de base, a qual deve ter espessura suficiente para suportar e distribuir o

esforço causado pela carga concentrada em na coluna.

A Figura 7.4 ilustra uma coluna com base flexível dotada de barra de cisalhamento.

81

Figura 7.4 – Base flexível para colunas

Na Figura 7.5 podemos ver um modelo de base engasta para colunas e na Figura 7.6 uma

base enrijecida.

Figura 7.5 – Base engasta para colunas

Figura 7.6 – Base enrijecida para colunas

Para o nivelamento das colunas são utilizados calços, também chamados de shins. Os calços

devem ter dimensões entre 50 e 100 mm, podendo ser retangulares ou quadrados. Calços com

dimensões maiores podem ser difíceis de nivelar em um plano horizontal. A altura da pilha de shins

deve ser de no máximo 50 mm.

Nos estágios iniciais da montagem as colunas altas devem ser escoradas ou ancoradas com

cabos de aço e esticadores.

82

Antes de fazer a instalação das colunas sobre as bases deverá ser feita a verificação dos

eixos de localização e elevação de cada base. Para esta tarefa pode ser necessário o apoio de uma

equipe de topografia.

As superfícies das bases devem estar preparadas para receber o grout, caso contrário será

necessário fazer o apicotamento da superfície antes de montar a coluna. O preenchimento com

argamassa (grout) deve ser feito somente quando a estrutura estiver praticamente montada.

Para a verticalização de colunas longas pode ser necessário o uso de dois guindastes. Para

colunas curtas a verticalização pode ser feita com apenas um guindaste. Nas operações de

verticalização de colunas é necessário muito cuidado e um operador de guindaste experiente.

7.3. Ligações em estruturas metálicas

As ligações viga-coluna, viga-viga e nós de treliça podem ser soldadas ou parafusadas.

Para um maior controle de qualidade das ligações soldadas deve-se, quando possível, utilizá-

las apenas na fábrica, onde existem melhores condições de controle dimensional e utilizar no campo

apenas ligações parafusadas.

A NBR8800, item 7.1.10 indica as ligações onde ser usados solda ou parafuso de alta

resistência e aquelas em que podem ser usados parafusos comuns ASTM A-307 ou ISSO 4.6.

A rigidez das ligações, isto é, sua capacidade de impedir rotação relativa local das peças

ligadas, é responsável pelo comportamento final da estrutura em termos de rotação e deslocamentos.

De acordo com o grau de impedimento da rotação relativa de suas partes, as ligações são

classificadas em três tipos:

Ligação rígida – o ângulo entre os elementos estruturais que se interceptam permanece

essencialmente o mesmo após o carregamento da estrutura, com uma restrição à rotação da ordem

de 90% ou mais daquela teórica necessária à ocorrência de nenhuma rotação.

Ligação flexível – a restrição à rotação relativa entre os elementos estruturais deve ser tão

pequena quanto se consiga obter na prática. No caso de vigas sujeitas à flexão simples, a ligação

flexível transmite apenas o esforço cortante. A ligação é considerada flexível se a rotação relativa

entre as partes, após o carregamento, atingir 80% ou mais daquela teoricamente esperada caso a

conexão fosse totalmente livre de girar.

Ligação semi-rígida – neste caso a restrição à rotação está entre 20% e 90% daquela

teoricamente necessária para evitar qualquer rotação. As ligações semi-rígidas são raramente

utilizadas, devido à dificuldade de se estabelecer esta relação.

A Figura 7.7 ilustra uma ligação viga-coluna parafusada com dupla tala de alma e a Figura 7.8

ilustra a mesma ligação soldada. Na Figura 7.9 a ligação viga-coluna parafusada com chapa de topo.

A Figura 7.10 mostra uma ligação viga-viga parafusada com dupla tala de alma e a Figura 7.11 ilustra

uma ligação viga-viga soldada e reforçada com enrijecedores.

83

Figura 7.7 – Ligação viga-coluna parafusada com dupla tala de alma

Figura 7.8 – Ligação viga-coluna soldada

Figura 7.9 – Ligação viga-coluna parafusada com chapa de topo

Figura 7.10 – Ligação viga-viga parafusada com dupla tala de alma

84

Figura 7.11 – Ligação viga-viga soldada e com reforço de enrijecedores

Na Figura 7.12 podemos observar uma ligação tipo nó de treliça parafusada e outra soldada.

(a) (b)

Figura 7.12 – Ligação nó de treliça (a) parafusado (b) soldado

Na Figura 7.3 é mostrada uma ligação parafusada em uma estrutura para suporte de reator.

Figura 7.12 – Ligação parafusada em estrutura

85

7.4. Uso de esticadores na montagem de estruturas

Esticadores, tirfors e talhas podem ser usados na montagem de estruturas para auxiliar na

ajustagem e verticalidade das mesmas. Ligações provisórias também são usadas para manter as

peças na posição, principalmente nos estágios iniciais da montagem.

A Figura 7.13 mostra um esticador sendo usado na diagonal para ajustar o correto

posicionamento da estrutura.

Figura 7.13 – Esticador na ajustagem de estrutura metálica

O tirfor também pode ser usado, em lugar do esticador, na ajustagem de estruturas metálicas.

O tirfor é empregado também no posicionamento de peças no interior de um andar. O tirfor ou

qualquer outro equipamento de movimentação de carga, deve ser ancorado em pontos firmes,

colunas ou vigas. Algumas estruturas de concreto armado são providas de insertos metálicos, nas

colunas ou face inferior das lajes, para serem usados como ponto de apoio durante a montagem, e

posteriormente, nas paradas para manutenção.

O uso insertos metálicos durante a instalação de equipamentos no interior de galpões e

unidades industriais diminui o prazo de montagem e aumenta a segurança.

7.5. Planejamento da montagem de estruturas

No planejamento da montagem de estruturas devem ser consideradas todas as atividades

necessárias para a movimentação de todas as peças, materiais e equipamentos, para o planejamento

de todas as operações de rigging. Este plano deve considerar separadamente as seções das

estruturas pré-montadas no solo, o peso de cada seção, a posição do centro de gravidade e o modo

como serão lingadas para o içamento. Desta forma será possível selecionar os acessórios de

montagem, como estropos, olhais de içamento, sistemas de trava, etc. Os equipamentos prontos tais

como trocadores de calor, vasos de pressão, tanques, bombas, ventiladores, etc. devem ter a

sequência de instalação determinada e seus pesos e dimensões devem ser conhecidos, para

determinar a sequência de montagem.

86

Um planejamento de montagem bem feito prevê uma sequência de montagem na qual alguns

elementos da estrutura serão instalados depois da passagem de outros equipamentos grandes, como

por exemplo, tanques e vasos de pressão.


Na Tabela 7.1 apresentamos alguns índices de montagem, com caráter orientativo, para

montagem de estruturas metálicas. Estruturas metálicas são considerados suportes, plataformas,

passarelas e estruturas, estruturas de tanques e tetos de tanques.

Tabela 7.1 – Índices de montagem de estruturas metálicas

Tipo de estrutura Índice

Fabricação de acessórios 0,214 Hh/kg

Fabricação de plataformas 0,214 Hh/kg

Fabricação de escadas e corrimãos 0,214 Hh/kg

Montagem de Estruturas Metálicas

Leve (até 4 polegadas) 0,138 Hh/kg

Médias (acima de 4 até 12 polegadas) 0,099 Hh/kg

Pesada (acima de 12 polegadas) 0,066 Hh/kg

Desmontagem de Estruturas Metálicas

Leve (até 4 polegadas) 0,099 Hh/kg

Médias (acima de 4 até 12 polegadas) 0,066 Hh/kg

Pesada (acima de 12 polegadas) 0,036 Hh/kg

Montagem de Tapamento e Cobertura

Com chapa zincada 1,2 Hh/m2

Com chapa lisa 0,214 Hh/kg

Detalhamento de projeto 80 Hh

Montagem

Estrutura pesada (acima de 20 t) 30 Hh/t

Estrutura média (5 a 20 t) 70 Hh/t

Estrutura leve (até 5 t) 100 Hh/t

Ponte rolante 70 Hh/t

Escada / corrimão 180 Hh/t

Plataformas 120 Hh/t

Pipe rack 40 Hh/t

Trilhos (2,0 Hh/m) ou 100 Hh/t

87

Tabela 7.1 – Índices de montagem de estruturas metálicas (continuação)

Tipo de estrutura Índice

Montagem

Suporte de tubulação 500 Hh/t

Suporte de eletricidade 60 Hh/t

Suporte de instrumentação 700 Hh/t

Tapamento lateral 8 Hh/m2

Cobertura de chapa corrugada 100 Hh/t

Calha de chapa laminada 40 Hh/t

Condutor de chapa galvanizada 25 Hh/t

Monovias 200 Hh/t

Fabricação

Suporte de tubulação 120 Hh/t

Suporte de eletricidade 140 Hh/t

Suporte de instrumentação 1.300 Hh/t

Suporte de chaves 150 Hh/t

Chumbadores 13 a 15 Hh/pç

Postes de aço 350 Hh/pç

88

UNIDADE VIII

Montagem de tubulações Chama-se de tubulação um conjunto de tubos e acessórios. A necessidade da existência das

tubulações decorre principalmente do fato de o ponto de geração ou de armazenagem dos fluidos

estar, em geral, distante do ponto de utilização.

Usam-se tubulações para o transporte de todos os materiais capazes de escoar, isto é, todos

os fluidos conhecidos, líquidos ou gasosos, assim como materiais pastosos e fluidos com sólidos em

suspensão, todos em toda faixa de pressões e temperaturas usuais na indústria.

A importância das tubulações na indústria é muito grande, todas as indústrias têm redes de

tubulações de maior ou menor importância, e quase todas essas redes são essenciais ao

funcionamento da indústria. A importância é ainda maior nas chamadas indústrias de processo, nas

quais as tubulações são elementos físicos de ligação entre os equipamentos (vasos de pressão,

reatores, tanques, bombas, trocadores de calor, etc.), por onde circulam os fluidos de processo e de

utilidades.

Indústria de processo é um nome genérico para designar as indústrias em que materiais

fluidos sofrem transformações físicas ou químicas, ou as que se dedicam à armazenagem, manuseio

e distribuição de fluidos. Dentre essas indústrias citam-se, por exemplo, a indústria do petróleo, as

indústrias químicas e petroquímicas, muitas indústrias alimentícias e farmacêuticas, a parte térmica

das centrais termoelétricas, os terminais de armazenagem e distribuição de produtos de petróleo, bem

como as instalações para processamento de petróleo ou gás natural, em terra e no mar.

Nessas indústrias, o valor das tubulações representa, em média, 20 a 25% do custo total da

instalação industrial, a montagem das tubulações atinge, em média, 45 a 50% do custo total da

montagem de todos os equipamentos, e o projeto das tubulações vale em média, 20% do custo total

do projeto da indústria.

As tubulações interligam os equipamentos montados e permitem a continuação da sequência

da obra, com os testes de funcionamento e pré-operação da unidade. A montagem da tubulação

consiste basicamente na instalação de trechos chamados spools, que são transportados e içados

para ligação nos equipamentos já montados.

A montagem da tubulação pode ser iniciada tão logo os equipamentos estejam montados em

suas fundações, e aprovados pela fiscalização.

A tubulação é pré-montada antecipadamente, em partes denominadas spools, de acordo com

os desenhos isométricos. Os spools são fabricados pela equipe de tubulação e entregues às equipes

de montagem, depois de aprovados nos testes. A montagem de tubulação começa realmente no pipe

89

shop. O termo pipe shop significa “oficina de tubulação”, mas é prática corrente entre os profissionais

da área de montagem utilizarem o termo em inglês.

Os desenhos isométricos são baseados nos desenhos de conjunto e utilizam as distâncias

entre os diversos equipamentos. Por este motivo, é importante que os equipamentos sejam instados

corretamente, com os flanges das conexões posicionados nos eixos, na altura e grau conforme os

desenhos.

8.1. Pré-fabricação e pré-montagem

Em montagem de tubulações industriais é comum fazer o que se chama de pré-montagem de

peças de tubulação, que consiste na montagem prévia de subconjuntos compostos de um certo

número de pedaços de tubo reto e de conexões (flanges, reduções, tês, curvas, curvas em gomos,

colares, derivações soldadas, tampões, etc.). Cada um desses subconjuntos denomina-se peça

(spool). A Figura 8.1 mostra um exemplo de uma peça que inclui 4 pedaços de tubo, 5 conexões e 8

soldas. Os pontos marcados com SC são as soldas de campo (feitas no local da obra), em outras

peças ou em varas avulsas de tubo.

Figura 8.1 – Peça pré-montada (spool)

Nos trechos de tubulação contendo apenas tubos retos, sem nenhuma conexão, não há

evidentemente, necessidade de montagem de peças. Para construção destes trechos de linha o

montador recebe diretamente, no local da obra, as varas corridas de tubo (randon lenghts), e vai

unindo unas nas outras.

A pré-montagem de tubulações aplica-se às tubulações metálicas, com solda de topo, e

eventualmente às tubulações de plástico reforçado (tubos FRP). Para tubulações enterradas, de

qualquer material, não se faz pré-montagem, que também não é usual para tubulações de 2”ou

menores.

Em princípio, devem ser pré-montadas peças abrangendo a maior parte possível de todo o

sistema de tubulações a ser montado, para simplificar o serviço global de montagem, reduzindo ao

mínimo a soldagem e montagem no local da obra. A pré-montagem das peças pode ser feita em

oficina própria, fora do local da montagem (pré-fabricação), ou no próprio local da montagem

(fabricação no campo). A pré-fabricação é usada onde há recurso de oficinas, ou em montagens

90

grandes, quando for econômica a instalação de uma oficina especial para este fim. Com a pré-

fabricação em oficinas obtém-se um rendimento muito melhor do trabalho e conseguem-se peças

mais bem feitas e com dimensões mais exatas. No caso de montagens grandes, a pré-fabricação em

oficinas permite um trabalho mais rápido, mais seguro e em condições bem mais econômicas do que

a fabricação no campo, devido à não interrupção do serviço por chuva ou mau tempo e à

possibilidade de fabricação em série de várias peças.

Para pré-montagem das peças, o montador deve receber os desenhos isométricos, as plantas

de tubulação (para poder visualizar a localização de cada trecho de tubulação), e as especificações

de montagem e de inspeção. O primeiro trabalho do montador ao receber estes desenhos, é o estudo

de qual a forma mais conveniente para subdividir a tubulação mostrada em cada isométrico em certo

número de peças. A escolha das dimensões e do peso das peças pré-montadas depende

essencialmente das facilidades existentes de transporte e de elevação de cargas no local da obra e

entre a oficina e a obra. A Figura 8.2 mostra exemplos de tubulações pesadas e leves.

Figura 8.2 – Exemplos de tubulações

Peças grandes e pesadas diminuem o número de soldas no campo mas em compensação

tornam em geral a montagem mais difícil. Na prática costuma-se limitar em 12m o comprimento, em 3

m a largura ou a altura, e em 2500 kg o peso máximo de cada peça pré-montada. As emendas entre

uma peça pré-montada e outra serão soldas de campo (field welds), e assim, no estudo para a

subdivisão das peças, deve-se procurar que as soldas de campo fiquem tanto quanto possível em

locais de fácil acesso, de preferência deixando uma folga livre mínima de 300 mm até qualquer

obstáculo (paredes, pisos, colunas, bases de equipamentos, vasos, estruturas, etc.). é importante

também que as soldas de campo sejam de fácil execução, procurando, tanto quanto possível evitar

soldas de campo em posição vertical ou sobrecabeça, que são de execução mais difícil. São, por

exemplo, soldas sobrecabeça, a parte inferior de soldas circunferenciais em tubos horizontais, essas

soldas devem ser evitadas para execução no campo, principalmente no caso de tubos com grande

diâmetro ou materiais difíceis de soldar. Em qualquer caso, as soldas de campo devem ser reduzidas

ao mínimo compatível com as circunstâncias locais, isto é, as peças pré-montadas devem incluir o

91

máximo possível de soldas (inclusive e principalmente as curvas em gomo e derivações soldadas de

qualquer tipo); essa recomendação é importante sobretudo para as tubulações de materiais que

exijam tratamento térmico das soldas.

Para tubulações com algum revestimento anticorrosivo interno, de plásticos, borrachas, ou

materiais semelhantes, é usual que não existam soldas de campo, sendo todas as extremidades das

peças pré-montadas dotadas de flanges, para permitir a continuidade do revestimento, que deve se

prolongar obrigatoriamente pela face dos flanges. Para essas tubulações, as peças pré-montadas

devem ser menores, para possibilitar a aplicação do revestimento depois da peça fabricada. As

dimensões das peças devem, por isso, ser determinadas de acordo com o aplicador do revestimento.

8.2. Oficina de tubulação (Pipe shop)

Na montagem de tubulações industriais, um pipe shop adequado ao tamanho da obra é de

vital importância sucesso da obra.

A área de um pipe shop, normalmente, é alocada aproximadamente nas seguintes

proporções:

• 45% para tubos de aço carbono e aços-liga;

• 25% para tubos de aço inoxidável;

• 10% para área de jateamento;

• 20% para área de pintura.

Um pipe shop deve dispor dos seguintes equipamentos:

• Talhas para até 2000 kg;

• É vantajoso dispor de uma ponte rolante pequena, até 5000 kg;

• Máquinas de solda TIG e MIG;

• Equipamento para solda com arco submerso;

• Equipamento para corte e bisel com maçarico oxi-acetilênico.

• Outros equipamentos e ferramentas portáteis leves.

A fabricação de suportes e outros serviços com perfis de aço, chapas e caldeiraria em geral

também costumam ser realizados no pipe shop, devido à infra-estrutura existente neste tipo de

oficina.

O projeto e dimensionamento de um pipe shop deve ser feito considerando os seguintes

aspectos:

• As operações de corte de tubos, biselamento, limpeza e acabamento, devem ser centralizadas em

uma só área para permitir melhor supervisão e controle.

92

• A marcação e o corte dos tubos é a operação mais crítica da fabricação em um pipe shop. São

necessários eficiência e qualidade, garantindo a exatidão das medidas. Um erro na área de corte

terá influência em toda a sequência de produção.

• Minimizar os deslocamentos. Para isto os tubos devem ser cortados e biselados no mesmo local e

posição, e em seguida ser submetidos à inspeção visual e ajustes ainda no mesmo local.

• O lay out deve permitir a movimentação de tubos e peças nos dois sentidos.

• As áreas de montagem e solda, bem como todas as outras que não requeiram corte oxi-acetilênico

devem ser separadas.

• O estoque de tubos deve ser feito por diâmetro e por material na área externa do galpão, mas de

modo que não necessite muita manobra para sua movimentação.

• O uso de cavaletes com esteiras e esteiras com roletes é o ideal para a movimentação de tubos no

pipe shop.

A fabricação de spools no pipe shop do canteiro de obras pode reduzir os custos de mão-de-

obra em 50% ou mais.

Chuvas e ventos não afetam o trabalho no interior do galpão do pipe shop.

A movimentação dos tubos, desde seu local de armazenagem até o pipe shop é outro fator

significativo na redução de custos.

O trabalho no pipe shop é realizado com maior qualidade, segurança, velocidade e eficiência

do que na montagem direta sem pré-fabricação. Quando ocorrem defeitos nas peças, estes podem

ser corrigidos antes de as peças serem encaminhadas para a montagem.

Existem casos em que os spools são fabricados em uma oficina especializada e enviados

para montagem na obra, porém, o pipe shop no canteiro de obras é muito conveniente e útil.

No pipe shop é possível fabricar spools maiores e mais complexos, instalar conexões e

acessórios e fazer parte dos testes. Estes spools são então transportados e montados na unidade

com maior segurança e rapidez.

8.3. Suportes de tubulações

Os suportes de tubulações podem ser rígidos ou flexíveis. Os suportes rígidos servem de

apoio para a tubulação e podem permitir um pequeno movimento da tubulação, normalmente causado

pela dilatação térmica, ou restringir totalmente o movimento do tubo. Os suportes flexíveis são os do

tipo pendural e os suportes com mola.

Os suportes são importantes nos serviços de montagem e devem ser preparados com

antecedência. A fabricação dos suportes deve ser feita com qualidade e de acordo com o projeto, mas

em alguns casos, os suportes são fabricados ou ajustados com medidas realizadas no campo.

93

A escolha adequada dos locais de instalação dos suportes em uma estrutura, pipe rack, ou

mesmo no solo, e a fabricação prévia dos suportes, podem evitar muitos problemas de montagem e

diminuir o número de homens-hora para montagem.

8.4. Montagem

8.4.1. Preparação para a montagem de tubulações

Antes de ser iniciada a montagem de qualquer sistema de tubulação devem ser – ou já devem

estar – instalados sobre suas bases todos os equipamentos ligados à rede de tubulações; vasos,

tanques, reatores, trocadores de calor, bombas, compressores, etc. Todos os equipamentos devem

ter bases próprias, não se admitindo que fiquem pendurados ou suportados pelas tubulações.

Todos esses equipamentos devem ser colocados em suas posições exatas, depois de

alinhados e nivelados, devendo sua locação em planta e em elevação ser cuidadosamente verificada

por meio de instrumentos de topografia, corrigindo-se previamente, se necessário, qualquer erro que

seja observado. É muito importante o máximo rigor e precisão nesta locação, porque os bocais dos

equipamentos, onde se ligam as tubulações, servirão de pontos de partida e de orientação para toda

a montagem futura dos tubos, e, assim, um pequeno desvio que haja na posição de qualquer

equipamento poderá resultar em grave erro na posição das tubulações.

Todo sistema de suportes deve estar completamente pronto antes de ser iniciada a montagem

das tubulações, para diminuir ao mínimo a necessidade de suportes provisórios de montagem. A

completação antecipada dos suportes definitivos tem também a vantagem de evitar que a construção

dos mesmos fique inteiramente a critério do pessoal de montagem, à medida que as necessidades

forem surgindo. Os suportes devem estar perfeitamente nivelados e alinhados, de modo que os tubos

se apóiem por igual e naturalmente em todos os pontos. Um ponto de apoio desnivelado causará

desigualdade na distribuição de cargas, introduzindo tensões imprevistas e às vezes elevada, nos

tubos e nos próprios suportes. Por esse motivo, a verificação do alinhamento e nivelamento dos

suportes deve também ser feita com rigor, por instrumentos de topografia, corrigindo-se

antecipadamente as não conformidades.

Principalmente em obras grandes, deve-se programar com muito cuidado a sequência de

montagem, para evitar que a montagem de uma determinada seção de tubulação torne inacessível a

colocação de outras. De um modo geral, deve-se começar pela montagem das tubulações de maior

diâmetro e que sejam ligadas diretamente a vasos e equipamentos. O uso de modelos reduzidos (em

escala), ou maquetes eletrônicas (simulação tridimensional realizada em computador), facilita muito o

estudo da sequência de montagem, e da manobra de pessoas e de veículos, principalmente em

montagens complicadas ou em locais congestionados.

Em qualquer serviço de montagem é importante o planejamento prévio de toda área da obra,

isto é, o estudo da melhor disposição para do canteiro da obra. É necessário a previsão de áreas

94

adequadas para a oficina de pré-montagem, o escritório, o almoxarifado coberto (para peças

pequenas ou valiosas), para a armazenagem de peças grandes e das peças pré-montadas etc. Para

todas essas áreas deve ser estudado o necessário suprimento água, de ar comprimido e de

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

máquinas.

8.4.2. Montagem de tubulações

Antes de ser iniciada a montagem deve ser feita a limpeza de todas as peças pré-montadas e

de todos os componentes avulsos (varas de tubos, válvu1as, etc.), bem como a inspeção dimensional

das peças pré-fabricadas para verificar e corrigir possíveis erros de montagem e danos durante a

estocagem e transporte. ,

Na montagem de tubulações é necessário que seja observado com o maior rigor possível o

alinhamento entre as varas de tubo e as peças pré-montadas. Esse alinhamento deve ser mantido até

que sejam completadas todas as soldas.

Se todo sistema de suportes já estiver completamente pronto e perfeitamente alinhado e

nivelado, o alinhamento dos tubos é relativamente fácil de ser conseguido, bastando colocar as varas

de tubo e peças pré-montadas nos respectivos suportes. Mesmo assim haverá quase sempre

necessidade de construção de escoramentos provisório para a sustentação de pequenas peças que

não tenham suportes próprios, ou para auxiliar a sustentação de outras peças. Para a montagem de

tubulações com isolamento térmico, devem ainda ser colocados, sobre os suportes definitivos, calços

provisórios com a altura dos patins, para que as tubulações fiquem na elevação correta.

Os escoramentos provisórios devem ser seguros e bastante robustos para não fletirem com o

peso das tubulações, fazendo com que fiquem fora da elevação de projeto. Esses escoramentos

costumam ser feitos de madeira ou de perfis e tubos de aço; nesse último caso podem ser ponteados

com solda entre si ou nos tubos a sustentar, para melhorar a rigidez e segurança.

Chama-se atenção que qualquer solda na parede dos tubos só pode ser feita por soldador

qualificado e com todos os devidos cuidados, inclusive as soldas provisórias de montagem ou de

suportes. Tratando-se de materiais que exijam tratamento térmico de pré-aquecimento ou de alívio de

tensões, essas soldas provisórias são desaconselhadas, devendo ser evitadas sempre que possível.

É muito importante que em nenhuma ocasião, durante a montagem, se tenham tubos ou

outras peças em posição não suportada, fazendo peso ou introduzindo momentos sobre bocais de

vasos, tanques, equipamentos, válvulas etc. Esses esforços, ainda que se exerçam por pouco tempo,

podem causar danos consideráveis.

Drenos, respiros, purgadores; linhas de aquecimento e outros acessórios pequenos que não

tenham a sua localização definida exatamente no projeto devem ser colocados em locais de fácil

acesso e que não interfiram com outras construções. Caso necessário devem ser acrescentados, nos

pontos baixos e pontos altos, drenos e respiros não previstos no projeto.

95

Em qualquer serviço de montagem de tubulações devem ser observadas todas as normas de

segurança para evitar acidentes. No caso particular de obras em instalações onde existam (ou

possam existir) líquidos ou gases inflamáveis, explosivos, ou capazes de formar misturas ' detonantes,

deve-se tomar o máximo cuidado com os riscos de incêndio e de explosão. Os serviços de solda, de

maçarico, ou quaisquer outros serviços de chama aberta, só podem ser executados depois de

expressamente autorizados pelo inspetor de segurança, que dará um certificado da inexistência de

condições de explosividade no local, ou recomendará as precauções que forem necessárias. Convém

observar que a simples percussão de um objeto de ferro ou de aço sobre um outro pode gerar uma

centelha capaz de provocar uma explosão.

Em todos os serviços de montagem de tubulações, é muito importante o papel da fiscalização

da obra. O Engenheiro-Fiscal deve acompanhar cuidadosamente, desde o início, toda a montagem,

não só para verificar a perfeita obediência aos desenhos e especificações, como também, e

principalmente, para auxiliar o montador. É absolutamente necessário que quaisquer dúvidas,

possíveis erros de projeto, e alternativas sugeridas (quanto ao projeto ou quanto aos materiais) sejam,

levados ao conhecimento do Engenheiro-Fiscal, que resolverá essas questões, se necessário, com o

auxílio do projetista. O montador, por muito competente que seja, não tem condições para decidir,

pelo fato de desconhecer as razões que levaram o projetista a adotar essa ou aquela solução.

8.4.3. Casos especiais de montagem de tubulações

Tubulações rosqueadas – As tubulações rosqueadas são sempre inteiramente montadas no campo,

não havendo pré-montagem. A montagem geralmente é feita com dimensões tiradas no local, porque

nos desenhos dessas tubulações não costumam figurar as dimensões exatas, não só pela dificuldade

de fixar as dimensões devido à própria abertura das roscas, como também pelo fato de as tubulações

mais finas serem deixadas por último lugar e terem de passar nos espaços que sobrarem.

As roscas nos extremos dos pedaços de tubo costumam ser abertas no campo com tarraxas

manuais. Para o corte desses pedaços de tubo deve ser dado o acréscimo do comprimento de rosca

que ficará, depois do aperto, dentro das luvas, uniões, válvulas, joelhos, tês, etc.

Tubulações com revestimentos internos – Para as tubulações que devam ter um revestimento interno

(de materiais plásticos, elastômeros, ebonite etc.), as varas de tubo e as conexões podem ser

adquiridas já revestidas, ou o revestimento pode ser aplicado na montagem, sendo o primeiro sistema

preferível, sempre que possível.

Com frequência os tubos e conexões com revestimento já aplicado têm as extremidades flangeadas,

geralmente com flanges soltos, não sendo assim necessário nenhum retoque do revestimento na

montagem, devendo-se entretanto evitar o aperto excessivo dos parafusos dos flanges para não

danificar o revestimento.

96

Para permitir a montagem de tubulações revestidas, devem existir ligações flangeadas espaçadas de

10 a 15 m, dependendo da configuração geométrica da tubulação, desta forma são necessárias

outras ligações flangeadas, além das já existentes nos pontos extremos de cada tubulação. Essas

ligações flangeadas adicionais devem ser acrescentadas a critério do montador, onde necessário,

devendo-se para isso fornecer previamente os desenhos isométricos da tubulação.

É importante lembrar que o revestimento interno deve obrigatoriamente estender-se, sem

solução de continuidade, também às faces de todos os flanges.

Essas recomendações não se aplicam aos tubos galvanizados, nem geralmente aos tubos

com revestimento de concreto, que só costumam ser usados como revestimento anticorrosivo, em

serviços de baixa responsabilidade.

Tubulações de pequeno diâmetro – tubulações de cobre, latões, alumínio, e materiais plásticos, de

pequeno diâmetro (até 1"), são empregadas para a transmissão de sinais pneumáticos para

instrumentos e também, em alguns casos, para a condução de água e óleos. Essas tubulações, como

têm pequena resistência estrutural, são em geral instaladas formando um feixe (bundle) como mostra

a Fig. 8.3. Os feixes correm presos a perfis laminados ou a calhas especiais de chapa dobrada ou de

materiais plásticos. Os tubos são fixados, de espaço em espaço por meio de ferragens parafusadas.

Os perfis ou calhas devem ser colocados de forma que não haja empoçamento de água.

As mudanças de direção são feitas sempre com tubos curvados, o encurvamento deve ser

feito com raio grande e com o devido cuidado para não achatar os tubos.

Figura 8.3 – Feixe de tubos de pequeno diâmetro

8.5. Oleodutos e gasodutos terrestres

O tema “tubulações” pode ser dividido em grandes grupos, como as tubulações de processo,

as tubulações de transferência de produtos em terra (onshore pipeline), como os oleodutos e

gasodutos em terra, as tubulações submarinas (offshore pipeline), e diversos outros grupos.

97

As tubulações para transporte de petróleo e derivados, nas fases líquida e gasosa, existem

em muitos lugares no Brasil. Estas tubulações utilizam tubos de aço sem costura, para todos os

serviços e em qualquer pressão.

Na montagem de oleodutos e gasodutos os tubos são unidos por solda de topo no campo,

podendo o processo de soldagem ser manual, semi-automático ou automático. O procedimento usual

consiste em fabricar trechos de tubulação em um local adequado e posteriormente posicionar estes

trechos ao longo da vala onde serão enterrados.

A espessura das paredes depende não apenas da pressão de operação, mas também das

condições do terreno, travessias de vias e outros acidentes no percurso. Os dutos terrestres requerem

a aplicação de proteção anti-corrosiva e proteção catódica.

A montagem de dutos terrestres começa com um levantamento topográfico detalhado e

preciso da área. Após definido o percurso do duto, a próxima fase é a preparação dos locais para pré-

montagem no campo e abertura das valas. Os tubos são então posicionados ao longo das valas e

unidos topo a topo formando trechos com vários tubos. Algumas vezes os tubos são posicionados no

local antes da abertura das valas.

O principal equipamento utilizado para movimentar os tubos e posicionar os longos trechos

prontos no interior das valas é o trator de esteira com lança lateral, comumente chamado de side

boom. Existem diversos modelos de side boom, sendo alguns bem sofisticados, que podem operar

com segurança em locais íngremes. A Figura 8.4 ilustra modelos de side boom.

Figura 8.4 – Trator de esteira com lança lateral – Side boom

98

Os tubos podem ser curvados no próprio local da montagem por meio de equipamentos

especiais chamados curvadeiras, os quais podem curvar tubos de grande diâmetro no local da obra. É

um trabalho bastante específico e deve ser executado por pessoal qualificado.

O tempo de soldagem das juntas deve o menor possível. Para isto o melhor método é efetuar

a solda em etapas com três equipes. Após os tubos serem posicionados e alinhados, a primeira

equipe executa o primeiro passe e desloca-se para a junta seguinte enquanto a segunda equipe

executa o segundo passe na junta já preparada pela equipe anterior. Quando a segunda equipe

move-se para a junta seguinte, uma terceira equipe finaliza a solda. Este trabalho em equipe,

semelhante a uma linha de montagem, resulta em maior produtividade.

A velocidade do trabalho de montagem dos dutos depende da equipe de ajustagem e dos

soldadores que depositam o primeiro passe. Na montagem de dutos a solda pode ser feita apenas por

fora, e daí resulta que a qualidade da solda dependerá da habilidade dos soldadores responsáveis

pelo primeiro passe.

Os dutos prontos, enterrados em sua maior extensão, são conectados às bombas e

compressores das estações de bombeamento ao longo do percurso.

A Figura 8.5 ilustra tratores tipo side boom movimentando tubos.

Figura 8.5 – Side boom movimentando tubos

8.6. Teste de pressão em tubulações e válvulas

Depois de montado o sistema de tubulações, deve ser feito obrigatoriamente um teste de

pressão para a verificação de possíveis vazamentos, sendo essa uma exigência comum a todas as

normas de projeto de tubulações. Na grande maioria dos casos o teste é feito por pressão de água

(teste hidrostático); em alguns casos especiais, em que não se possa permitira presença de água ou

umidade nos tubos, faz-se o teste com ar comprimido, ou mais raramente com outros fluidos. O teste

com ar comprimido também pode ser necessário para algumas tubulações de grande diâmetro para

gases, cujos suportes não permitam a carga adicional do peso da água do teste.

99

No teste hidrostático a pressão de teste deve ser sempre superior à pressão de operação da

tubulação. Pela norma ASME B.31.3, a pressão de teste hidrostático para tubulações cujas

temperaturas forem inferiores a 340°C é dada pela equação 8.1.

1,5 c

th

P SPS

= (8.1)

onde:

Pt = pressão mínima no teste hidrostático.

P = pressão de projeto da tubulação.

Sc = tensão admissível do material a 340°C.

Sh = tensão admissível do material na temperatura de projeto.

O teste com ar comprimido é bastante perigoso devido ao risco de explosão que pode ocorrer,

em consequência da força elástica do ar, se houver um ponto fraco no sistema, risco este que é maior

quanto maior for o volume de ar contido na tubulação. Por essa razão, este tipo de teste é

formalmente desaconselhado, podendo ser permitido apenas nos raros casos em que o teste

hidrostático normal for inteiramente inviável. A pressão de teste com ar deverá ser 10% acima da

pressão de projeto, mas não deve exceder 0,2 MPa (≈2 kgf/cm2), em nenhum caso.

Qualquer que seja o teste de pressão, o mesmo deve ser realizado:

• Pelo menos 48 horas depois de realizada a última soldagem.

• Depois de realizados todos os tratamentos térmicos.

• Antes de qualquer serviço de pintura ou aplicação de qualquer revestimento.

Se forem constatados vazamentos, o teste será interrompido, para refazer as soldas ou

reapertar as roscas. Após os reparos, o teste será repetido até não ocorrer mais qualquer vazamento.

O sistema será então esvaziado, e as tubulações serão limpas por circulação de água e secagem

com ar comprimido. Finalmente, serão instalados os acessórios ainda não montados, ou que foram

removidos para o teste. Os suportes provisórios serão removidos, ou substituídos por definitivos. Se

for prevista limpeza química por circulação após o teste, os circuitos serão preparados para isto,

removendo-se alguns equipamentos e criando by-passes, para isolar aqueles que não devam receber

o fluido de limpeza.

A pintura das tubulações será iniciada logo após os testes.

Além do teste de pressão em tubulações, devem também ser feitos testes de pressão em

válvulas, sendo esse teste feito em duas etapas: o teste de eventuais vazamentos da carcaça da

válvula para o exterior, e o teste de estanqueidade do sistema interno de vedação da válvula,

efetuado com a válvula completamente fechada.

O teste da carcaça é feito de forma semelhante ao teste de pressão das tubulações,

aplicando-se uma pressão interna igual a 1,5 vezes a pressão máxima de trabalho da válvula, em

temperatura ambiente, como definido pela norma dimensional ou pela classe de pressão da válvula.

Nesse teste não se pode permitir, evidentemente, nenhum vazamento ou queda de pressão.

100

O teste de estanqueidade interna é feito aplicando-se ao mecanismo interno da válvula, com

esta completamente fechada, uma pressão igual a 1,1 vezes a pressão máxima de trabalho da

válvula. A válvula deverá estar com todas as extremidades fechadas com flanges cegos, ou

devidamente tamponadas. Nesse teste permite-se, para as válvulas de diâmetro nominal acima de 2”,

um pequeno gotejamento, dependendo do tipo de válvula e do diâmetro nominal até um limite fixado

por uma norma ou por acordo com o fabricante. Para esse teste pode ser empregada água,

querosene, ou outro líquido cuja viscosidade não seja maior do que a da água.

8.7. Isolamento térmico

O isolamento térmico para tubos quentes deve ser aplicado sobre a superfície do tubo limpa,

sem ferrugem, graxas, respingos de solda ou quaisquer outros impurezas. Para tubulações que

operam em baixas temperaturas deve-se aplicar uma camada de pintura anti-corrosiva antes do

isolamento. O isolamento é feito com calhas de material isolante envolvendo metade da circunferência

do tubo, para tubos até 10 polegadas de diâmetro e calhas de um quarto de circunferência para tubos

maiores. Com a finalidade de proteger o isolamento contra intempéries, este é revestido externamente

por uma camada de papelão betuminoso, seguida de uma camada de chapas metálicas, de alumínio

corrugado ou aço galvanizado, conforme ilustrado na Figura 8.6.

Figura 8.6 – Isolamento térmico externo

O isolamento térmico de superfícies irregulares de equipamentos, válvulas e conexões, pode

ser feito empregando as seguintes técnicas:

• Revestir a superfície com pedaços de calhas pré-moldadas, compostos e amarrados com arame.

Após armado o conjunto deve ser revestido com argamassa isolante, armada com tela de arame ou

tela de lã de vidro.

• A peça pode ser completamente isolada com argamassa isolante armada com tela de arame ou tela

de lã de vidro.

• Utilizando peças pré-moldadas adaptáveis a vários tipos de conexões. Estas peças devem ser

revestidas com tela e argamassa isolante.

101

8.8. Limpeza de tubulações

Depois de terminada a montagem deve-se fazer a limpeza interna completa das tubulações,

para remover depósitos de ferrugem, pontas de eletrodos, salpicos de solda, poeiras, rebarbas e

outros detritos, antes da entrada em operação do sistema. Essa limpeza é geralmente feita pelo

bombeamento contínuo de água até que a água saia completamente limpa. Por precaução adicional,

colocam-se filtros provisórios de tela na entrada das bombas, compressores, medidores e outros

equipamentos, para evitar a entrada de detritos, durante os primeiros períodos de operação do

sistema. A água empregada na limpeza deve ser doce, limpa e não-poluída.

Antes da limpeza, devem ser retiradas da tubulação as válvulas de retenção e de controle,

placas de orifício; separadores de linha, e também as válvulas de segurança e de alívio; essas peças

devem ser limpas em separado, e substituídas provisoriamente na tubulação, onde possível e

necessário, por pedaços curtos de tubo com extremos flangeados, chamados carretéis.

No caso de tubulações para gases, principalmente quando de grande diâmetro, deve ser

verificado no projeto se os suportes podem resistir ao peso da tubulação cheia de água, ou se é

necessário a construção de escoramentos provisórios.

Nas tubulações ligadas a compressores, depois da limpeza usual com água, deve-se fazer

uma segunda limpeza com ar comprimido, para remover os restos de água ou de umidade. Em casos

especiais de tubulações em que, devido ao material ou ao serviço, a presença ou vestígios de água

não possam ser permitidos, a limpeza deverá ser feita apenas com ar comprimido.

Em lugar da limpeza convencional acima descrita, a limpeza das tubulações também pode ser

feita simplesmente por meio de um "pig" (êmbolo) especial que desliza por dentro da tubulação

acionado pela pressão da água, e em cuja passagem vai carregando detritos e corpos estranhos

existentes.

Quando devido à natureza do serviço houver necessidade de uma limpeza mais perfeita,

pode-se recorrer à limpeza mecânica e à limpeza química. A limpeza mecânica é feita por meio de

escovas rotativas elétricas ou de ar comprimido. Pode também ser feita manualmente, em tubos de

grande diâmetro, nos quais seja possível a entrada de pessoas. A limpeza química consiste na

circulação de soluções especiais de detergentes, ácidos ou soda cáustica, conforme o material do

tubo e o grau de limpeza desejado. A solução química deve ser depois completamente removida por

meio de água, vapor ou ar comprimido.

As tubulações destinadas à água potável devem sofrer uma desinfecção feita com uma

solução contendo no mínimo 50 mg/litro de cloro, durante pelo menos 3 horas. A desinfecção deve

ser repetida até que a análise bacteriológica não acuse mais qualquer contaminação.

102

8.9. Custo de serviços de tubulações

A estimativa de serviços de tubulação é complexa não só devido à grande variedade de tipos

de serviço, como também à influência de numerosas circunstâncias, algumas mais difíceis de se

prever ou de se avaliar com relativa segurança.

O tempo gasto na execução de um determinado tipo de serviço (por exemplo, solda de um

flange de pescoço de aço-carbono, de 4", em tubo série 40), depende, entre outros, dos seguintes

fatores:

• Trabalho único ou feito em série.

• Trabalho na oficina ou no campo.

Caso seja feito no campo:

− Instalação nova ou já em operação.

− Local de fácil ou de difícil acesso.

− Maior ou menor grau de periculosidade e de insalubridade.

• Competência dos profissionais e qualidade da supervisão.

• Ferramentas e equipamentos adequados em qualidade e quantidade.

• Facilidade de obtenção dos materiais e de transporte.

• Serviço feito de dia ou à noite, em horário normal ou em horas extras.

• Serviço feito em local abrigado ou sujeito a sol, chuva e vento.

• Maior ou menor urgência do trabalho e maior ou menor grau de qualidade exigida.

O cálculo dos tempos necessários é feito geralmente em duas etapas:

Primeiro faz-se a estimativa básica, que consiste em considerar os tempos gastos para

serviços feitos em condições típicas normais. Essas condições correspondem, em geral, a valores

médios dos fatores de influência acima citados. A estimativa básica costuma ser feita pela simples

consulta a tabelas de índices de montagem, em função de cada tipo de serviço e respectiva

quantidade.

Obtida a estimativa básica, a segunda etapa será corrigi-la para atender às situações reais

dos diversos fatores de influência. Para essa correção, os conhecimentos e a prática de quem faz são

importantes e insubstituíveis. É impossível estabelecer e definir exatamente coeficientes de correção

válidos para todas as combinações que possam ocorrer dos diversos fatores de influência, inclusive

porque muitos desses fatores são interdependentes. A maior ou menor precisão da estimativa final

dependerá essencialmente da prática de quem aplica os coeficientes de correção para os fatores de

influência existentes, e da sensibilidade em avaliar a importância de cada um desses fatores.

Deve-se fazer sempre a comparação entre as estimativas feitas e os tempos efetivamente

gastos em cada serviço já executado, porque é o melhor meio de ajustar os dados nas tabelas às

circunstâncias locais, e também porque permite a descoberta e avaliação de fatores de influência não

considerados.

103

As tabelas no item 8.11 apresentam índices de montagem para a estimativa inicial de serviços

de tubulação.

8.10. Mão-de-obra de equipes de trabalho de tubulações

8.10.1. Equipes de pré-fabricação e montagem

A Tabela 8.1 apresenta uma sugestão para a composição de equipes de trabalho.

O número de homens-horas necessários para realizar um determinado serviço é obtido

multiplicando o índice de montagem pelas quantidades obtidas do projeto ou das LM (listas de

material). A quantidade total de HH, divida pelo prazo de execução da obra e pelo número de horas

de trabalho na mesma unidade de tempo resulta no número de componentes necessários na equipe.

A composição da equipe por categoria profissional é obtida aplicando-se os percentuais da Tabela 8.1

Tabela 8.1 – Equipe de montagem de tubulações

10,00%

FUNÇÃOSUPERVISORESENCANADORESCALDEREIROSSOLDADORES RX

6,00%

8,00%25,00%

SERVIÇOS DE MONTAGEM

PINTORAUX. SERVICOS GERAIS

10,00%25,00%

JATISTA 3,00%

10,00%3,00%

SOLDADORES TIGELETRICISTA

TOTAL 100,00% Exemplo: Total de horas = 86.162

Prazo de execução = 12 meses

Horas trabalhas por uma pessoa em um mês = 184,8

pessoasEquipe 3985,388,18412

162.86≅=

×=

104

8.10.2. Equipes de isolamento térmico

Tabela 8.2 – Equipe de montagem de isolamento térmico

10,00%36,00%3,00%10,00%5,00%36,00%

PORCENTAGEM 100,00%

SUPERVISORESISOLADORESELETRECISTAFUNILEIROPINTORAUX. SERVICOS GERAIS

FUNÇÃOÍNDICES P/

ISOLAMENTO


Nas tabelas estão listados valores de tempos gastos em homens-hora, para alguns tipos de

serviços mais comuns em montagem de tubulações industriais, que podem servir como primeira

aproximação para a estimativa básica.

Tabela 8.3 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação

Tubo corrido por m Soldas de topo Ligações

flangeadas Válvulas

flangeadas Diâmetro nominal

(pol) Série 40 Série 80 Série 40 Série 80 150# 300# 150# 300#

Ligações rosqueadas

3/4 0,21 0,24 - - - - - - 0,4 1 0,24 0,27 - - - - - - 0,5

1 1/2 0,30 0,28 1,1 1,3 1,5 1,7 0,5 0,7 0,8 2 0,39 0,45 1,3 1,5 1,7 2,0 0,6 0,8 1,2 3 0,61 0,75 2,0 2,2 2,0 2,3 0,8 1,0 - 4 0,81 0,99 2,5 2,8 2,2 2,6 1,0 1,3 - 6 1,17 1,56 3,3 4,0 2,5 3,0 1,5 2,0 - 8 1,56 2,04 4,0 5,0 2,7 3,2 2,0 2,5 -

10 1,98 2,54 5,0 6,0 3,0 3,5 2,5 3,3 - 12 2,28 2,70 6,5 7,8 3,2 3,7 3,0 4,0 - 14 2,40 3,00 7,2 8,5 3,3 4,0 3,6 4,9 - 16 2,70 3,30 7,8 9,0 3,5 4,2 4,3 6,0 - 18 3,00 3,55 9,0 10,2 3,7 4,4 5,0 7,2 - 20 3,25 3,75 10,0 12,0 4,0 4,6 5,8 8,4 - 24 3,60 4,10 12,0 14,5 4,2 4,8 7,0 9,6 -

105

A Tabela 8.4 baseia-se em valores médios encontrados em instalações típicas de refinarias

ou indústrias de processamento químico, onde os equipamentos e tubulações estão ao tempo, e onde

existem recursos locais adequados de mão-de-obra, ferramentas, transporte e materiais de

almoxarifado. A tabela aplica-se apenas a serviços feitos durante o dia, em horário normal, sendo a

pré-montagem feita em oficina e a montagem feita no campo, em local de razoável acesso. Os

valores da tabela referem-se todos a peças de aço-carbono. Os tempos indicados incluem os serviços

de procura e transporte dos materiais, pré-montagem, montagem completa e teste hidrostático, não

estão incluídos serviços de tratamentos térmicos, pinturas, isolamentos, revestimentos especiais,

construção de suportes, etc.

A Tabela 8.4 mostra a estimativa em homens-hora, requerida para execução das diferentes

partes de tubulações mais frequentemente instaladas na indústria.

Tabela 8.4 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação

OPERAÇÃO

Diâ

met

ro (p

ol)

Tubu

laçã

o (a

)

Ace

ssór

ios

(b)

Flan

ges

(c)

Cot

ovel

os c

/ ros

ca (c

)

TT c

/ ros

ca (c

)

Válv

ulas

Sol

das

de c

ampo

(b)

1/2 49,0 0,4 - 0,5 0,6 1,0 1,0 3/4 52,4 0,5 - 0,5 0,6 1,0 1,0 1 59,0 0,6 0,5 0,8 1,0 1,8 1,5

1 1/4 88,5 0,8 0,8 0,8 1,0 2,0 2,0 1 1/2 111,4 1,0 1,0 1,0 1,3 2,5 2,0

2 147,5 1,5 1,0 1,0 1,3 4,0 2,0 2 1/2 157,3 2,5 1,5 1,3 1,6 5,0 2,3

3 167,2 3,0 2,0 1,5 1,9 7,0 2,6 4 196,7 5,0 3,0 2,0 2,6 9,0 3,0 6 275,4 7,0 4,0 4,0 5,2 12,0 4,0 8 403,2 8,0 5,0 4,0 5,2 15,0 5,2 10 554,0 10,0 6,0 6,0 7,8 18,0 7,0

a -Tempo para execução de tubulação, por homem-hora, por 100m de tubo, incluindo transporte por caminhão ou estrada de ferro, para o local de trabalho, corte, roscas, flangeamento, soldagem.

b -De ½ a 2", solda de encaixe, 2.1/2" e maiores, solda de topo. c - Inclui manuseio e uniões.

106

Tabela 8.7 – Índice para montagem de tubulações de pequeno diâmetro (Hh/t)

Diâ

met

ro (p

ol)

Tubu

laçã

o ro

sque

ada

aço-

carb

ono/

inox

Tubu

laçã

o aç

o ca

rbon

o so

lda

de

enca

ixe

Tubu

laçã

o so

ldad

a P

VC

fibr

a de

vid

ro

Tubu

laçã

o ro

sque

ada

PVC

1/2 800 - - - 3/4 700 - - -

1 600 - - 350 1 ½ 500 500 800 300

2 450 - 450 250

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

Schedule φ (pol)

20 40 60 80 160

2 1,0 1,0 1,6

2 ½ 1,2 1,3 1,8

3 1,3 1,4 2,1

4 1,5 1,8 3,0

6 2,0 2,5 4,9

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

10 3,1 3,1 4,0 5,1 13,1

12 3,6 4,1 5,2 6,6 17,9

14 4,3 5,0 6,8 9,6 22,7

16 5,0 6,6 8,4 12,4 27,7

18 5,9 8,6 11,2 16,4 33,7

20 6,3 9,4 13,8 19,5 40,8

24 6,9 13,3 20,1 25,2 59,3

107

UNIDADE IX

Montagem de tanques e esferas

Os derivados de petróleo e outros líquidos são armazenados em reservatórios apropriados de

acordo com suas características. Fluidos à pressão atmosférica são armazenados em reservatórios

chamados tanques e fluidos sob pressão são armazenados em reservatórios chamados vasos de

pressão.

Os tanques, via de regra são cilíndricos, e podem ser horizontais ou verticais, sendo mais

empregados os tanques verticais. A aplicação de tanques horizontais fica restrita a unidades de

pequeno volume.

Os vasos de pressão podem ser cilíndricos ou esféricos, sendo os cilíndricos utilizados para

volumes pequenos (100 m3 a 200m3) e os esféricos para volumes grandes (2000 m3 a 3000m3).

9.1. Tanques

São definidos como construções para o armazenamento de líquidos com capacidade superior

a 250 litros e pressão atmosférica. Os tanques verticais de forma cilíndrica são apoiados pela base e

os horizontais são apoiados pelo costado.

De acordo com o American Petroleum Institute (API) os tanques são classificados de acordo

com forma do teto em:

• Tanques de teto fixo..

• Tanques de teto móvel.

• Tanques de teto com diafragma flexível.

• Tanques de teto flutuante.

O American Petroleum Institute (API) estabelece as exigências referentes ao projeto e

fabricação de tanques para armazenamento de petróleo e derivados, construídos em aço carbono,

soldados, verticais ou cilíndricos, não submersos e de teto fixo ou flutuante. De acordo com esta

norma, a terminologia utilizada para os tanques é a apresentada na Figura 9.1.

108

Figura 9.1 – Terminologia para partes componentes de tanques (API)

Tanques ou grupos de tanques destinados ao armazenamento de líquidos inflamáveis devem

ser circundados por diques de contenção ou estar situados no interior de uma bacia de contenção,

para evitar que na ocorrência ocasional de um vazamento o combustível flua para outros locais. O

volume encerrado pelo dique ou bacia de ser igual ou maior que a capacidade do tanque.

As bases e fundações devem ser construídas visando garantir a estabilidade do tanque,

impedindo que ocorram deformações ou inclinações no mesmo. Também devem evitar que ocorram

esforços sobre as tubulações ligadas ao tanque. As bases para tanques podem ser construídas em

terra batida, bases de concreto ou bases de concreto com estaqueamento.

O dimensionamento do costado dos tanques segue as normas PNB 89 (Petrobras) e API-650.

As chapas dos anéis inferiores são têm maior espessura do que as chapas dos anéis superiores,

devido à maior pressão estático atuante no fundo.

109

O tanque cilíndrico com teto fixo é composto de um costado cilíndrico e um teto cônico

apoiado em estrutura metálica. O fundo é praticamente plano, com pequena inclinação do centro para

a periferia. Um tanque deste tipo é ilustrado na Figura 9.2.

Figura 9.2 – Tanque com teto fixo

No tanque com teto flutuante, o teto flutua sobre o líquido, eliminando o espaço onde se forma

vapor acima da superfície do liquido e desta forma reduzindo as perdas por evaporação. Um sistema

de vedação entre o teto flutuante e o costado do tanque impede o vazamento de vapores e a entrada

de água das chuvas. Para drenagem da água das chuvas o teto tem pequena inclinação em direção

ao centro, onde existe um ralo ligado a um condutor flexível colocado por dentro do tanque e que

descarrega a água para fora junto à base do tanque. A Figura 9.3 ilustra um tanque com teto

flutuante.

Figura 9.3 – Tanque com teto flutuante

9.1.1. Montagem de tanques

Tanques de grande capacidade são montados no campo, enquanto que tanques pequenos

podem ser montados em fábrica e transportados para o local onde serão instalados. Na Figura 9.4

são mostrados dois tanques de grande porte.

110

Figura 9.4 – Tanque cilíndrico vertical

Os métodos empregados na montagem de tanques no campo podem ser empregados na

montagem de outros equipamentos que têm chaparia, como silos, chaminés e outros vasos cilíndricos

ou não.

A fabricação de tanques no local da montagem, geralmente inclui apenas a marcação e corte

das chapas de fundo e tetos, fabricação de algumas partes das estruturas internas e alguns

acessórios. A fabricação do costado normalmente é feita em fábrica, então as chapas chegam

cortadas, calandradas e numeradas no campo, bastando apenas instalar as partes do costado na

sequência correta indicada nos planos de montagem. Quando ocorre a fabricação do costado no

campo, esta operação consiste em efetuar o corte e calandragem das chapas que compõe os anéis.

A montagem de um tanque cilíndrico vertical pode parecer um trabalho fácil à primeira vista,

entretanto, uma falha nos procedimentos de montagem e soldagem pode provocar deformações e

empenos muito difíceis de consertar. A execução da montagem seguindo com atenção um

procedimento pré-estabelecido é uma garantia de que o tanque será construído de acordo com as

especificações e com a qualidade necessária.

Um procedimento para montagem de tanques cilíndricos verticais apresenta a seguinte

sequência:

• Construção da base – requer atenção especial para o correto posicionamento da base, com relação

ao nivelamento, marcação de eixos e controle do nível no topo da base. É necessário o apoio de

uma equipe de topografia.

• Montagem do fundo – consiste no correto posicionamento e soldagem das chapas do fundo.

• Montagem do primeiro anel do costado – consiste no posicionamento e soldagem das chapas do

primeiro anel. Devem ser verificados principalmente a verticalidade e a circunferência, isto é, se o

anel está formando um círculo perfeito. Verificar também o nivelamento do topo do primeiro anel.

• Montagem da estrutura para suporte do teto.

• Montagem do restante do costado.

111

• Montagem do teto.

• Montagem dos acessórios.

9.2. Esferas

Esferas para armazenamento de derivados de petróleo sob pressão são reservatórios

capazes de operar com pressões acima da atmosférica, e devido à forma esférica as tensões internas

e no costado são uniformes. As esferas são consideradas vasos de pressão, pois operam

normalmente com pressões acima da pressão atmosférica. A Figura 9.5 mostra um reservatório do

tipo esfera.

Figura 9.5 – Reservatório esférico

Entre os diversos tipos de esferas existentes, os mais comuns são apresentados na Figura

9.6, onde a figura (a) representa uma esfera do tipo cubo expandido. Este tipo de esfera pode ter

diâmetro variando entre 9,75 m e 11,5 m, correspondendo a capacidades de estocagem de 3,8

milhões de litros e 6,5 milhões de litros respectivamente.

Figura 9.6 – Tipos de esferas

112

Na letra (b) da Figura 9.6 está representada uma esfera de maior capacidade, onde os

diâmetros estão entre 12 m e 18 m, correspondendo a capacidades de 8 milhões de litros e 26

milhões de litros respectivamente.

O terceiro tipo mostrado na Figura 9.6 (c) apresenta dois equadores, e representa esferas de

grande capacidade, podendo chegar até 65 milhões de litros em esferas com diâmetro

aproximadamente 25 m.

9.2.1. Montagem de esferas

A esfera é um vaso de pressão que apresenta elevado grau de dificuldade para montagem,

principalmente devido ao elevado número de peças que devem ser soldadas com 100% de eficiência.

As seções da esfera são formadas por chapas com espessura superior a uma polegada.

As partes de uma esfera podem ser denominadas conforme indicado na Figura 9.7

Figura 9.7 – Nomenclatura das peças componentes de uma esfera

A montagem de esferas é um trabalho complexo. A sua execução envolve muitos ricos e

portanto deve ser feita por pessoal competente e experiente neste tipo de montagem.

Apresentamos aqui a sequência de etapas realizadas na montagem de esferas de modo

resumido, um procedimento detalhado é descrito por Quaresma [2007]. A montagem de esferas

consiste nas seguintes etapas:

• Inspeção das bases – devem ser cuidadosamente verificados o posicionamento dos chumbadores e

o nível da parte superior das bases.

• Instalar a chapas de deslizamento nas bases – têm a finalidade de permitir o deslizamento das

colunas durante as operações de tratamento térmico.

• Montagem das colunas – deve efetuar apenas um leve aperto das porcas dos chumbadores, o

aperto final será realizado após a montagem da esfera.

113

• Montagem do equador inferior – corresponde à montagem das chapas com topo de coluna (stub) e

as chapas intermediárias deste anel, esta operação requer muito cuidado porque a carga da

primeira chapa do equador inferior estará aplicada integralmente sobre a coluna e de forma

excêntrica. Pode ser necessário deixar as chapas suspensas por equipamentos de elevação de

cargas, reduzindo o esforço sobre a coluna ou utilizar apoios temporários.

• Ajustagem das chapas na posição e soldagem.

• Montagem do equador superior – as chapas do equador superior podem ser soldadas no solo, duas

a duas, e depois levadas para a sua posição definitiva.

• Junta horizontal – o equador superior e inferior são unidos por solda. A solda de emenda das

colunas já deve estar completa e os tirantes montados.

• Montagem dos trópicos e calotas – as chapas centrais devem ser as ultimas a serem montadas.

• Tratamento térmico da esfera – é a atividade mais importante de toda a montagem da esfera.

Devido à soldagem de chapas de maior espessura é necessário o tratamento térmico para alívio de

tensões. O custo do tratamento térmico é relativamente baixo em comparação com o custo de

outras atividades. O tratamento térmico também deve ser executado por pessoal; experiente neste

tipo de serviço.

• Inspeção.

• Teste hidrostático.

Os procedimentos a seguir têm como objetivo evitar atrasos e garantir a qualidade na

montagem:

• Fazer um plano de rigging e selecionar antecipadamente todos os acessórios para lingadas, como

estropos e manilhas.

• Calcular os pontos onde devem ser soldados os olhais para içamento das chapas.

• Controlar continuamente as juntas soldadas, com especial atenção no afastamento entre as chapas.

• Manter uma equipe de soldadores qualificados e lixadores treinados.

• Realizar reuniões diárias com a equipe de montagem (soldadores, lixadores, inspetores de controle

de qualidade).

• Promover um controle dimensional permanente durante toda a montagem.

• Manter em boas condições os cabos das máquinas de solda e aterramento. Falhas na instalação

elétrica destas máquinas comprometem a qualidade das soldas. Atenção também deve ser

dedicada à qualidade e tratamento dos eletrodos.


Apresentamos na Tabela 9.1, como sugestão alguns índices para montagem de tanques.

Estes índices correspondem a valores médios e devem ser corrigidos de acordo com as condições do

local da obra.

114

Tabela 9.1 – Hh para montagem de tanques

Descrição Índice

Montagem de chapas e estruturas 0,12 Hh/kg

Fabricação e montagem de tubulações 0,4 Hh/kg

Jateamento 1,0 Hh/m2

Pintura de fundo 0,6 Hh/m2

Pintura de acabamento 0,6 Hh/m2

Impermeabilização 3,0 Hh/m2

9.4. Equipe de montagem

Apresentamos na tabela 9.2 uma sugestão para formatação de equipe para fabricação e

montagem de tanques.

Tabela 9.2 – Equipe para fabricação e montagem de tanques

Função Percentual

Supervisor de caldeiraria e montagem 5,0 %

Supervisor de civil 5,0 %

Pedreiro 12,0 %

Carpinteiro 6,0 %

Armador 2,5 %

Jatista 2,5 %

Caldeireiro 25,0 %

Encanador 3,0 %

Soldador RX 9,0 %

Soldador TIG 4,0 %

Instrumentista 1,5 %

Eletricista 1,5 %

Pintor letrista 1,0 %

Motorista 2,0 %

Pintor 4,0 %

Auxiliar de serviços gerais 16,0 %

TOTAL 100%

115

UNIDADE X

Montagem de instrumentação As indústrias que utilizam os instrumentos de medição e controle de processo, de modo

intensivo e extensivo, são: químicas, petroquímicas, refinarias de petróleo, têxtil, borracha,

fertilizantes, herbicidas, papel e celulose, alimentícia, farmacêutica, cimento, siderúrgica, mineração,

vidro, nuclear, hidrelétrica, termelétrica, tratamento de água e de efluentes e etc.

Os instrumentos de medição estão associados e aplicados a equipamentos tais como

caldeiras, reatores, bombas, compressores, colunas de destilação (torres de destilação), fornos,

queimadores, refrigeradores, aquecedores, secadores, condicionadores de ar, trocadores de calor,

torres de resfriamento, etc.

Em todos esses processos é indispensável se controlar e manter constantes as principais

variáveis, tais como pressão, nível, vazão, temperatura, pH, umidade, etc. Os instrumentos de

medição e controle permitem manter e controlar estas variáveis em condições mais adequadas e

precisas do que se elas fossem controladas manualmente por um operador.

No controle automático, uma vez realizada a medição do valor da variável, um controlador faz

a comparação deste com o valor desejado (set point) e transmite um sinal, proporcional à diferença

medida para um elemento final de controle, que normalmente é uma válvula.

A Instrumentação atual tornou-se inteligente, usando sistemas de medição que avaliam a

variável e simultaneamente executam todo (ou quase todo) o processamento da informação através

de técnicas digitais.

No exemplo da Figura 10.1, a medição é feita pelo transmissor de temperatura (TT), a

comparação do valor medido pelo transmissor (TT) com o ponto de ajuste dado pelo operador (set

point) para obtenção do valor do erro (valor do erro = valor do ponto de ajuste – valor medido da

variável controlada) e a computação (que irá considerar os ajustes e tipos de ações de controle

utilizadas) são executadas pelo controlador de temperatura (TRC), enquanto a correção será

efetivada pela válvula de controle (TV), com base no sinal recebido do TRC.

116

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

As principais normas aplicáveis à montagem de instrumentação são:

• PETROBRAS N 585 c – Construção, montagem e condicionamento de instrumentação.

• API RP 550 – Manual on installation of instruments and control systems – Part I.

10.1. Elementos dos sistemas de controle

10.1.1. Conceitos básicos e terminologia

A princípio, veremos alguns conceitos e terminologias utilizados em controle de processos.

Dinâmica Comportamento de um processo dependente do tempo. O comportamento sem controladores

no sistema é chamado de resposta em malha aberta.

Variáveis Variáveis de entrada: pressões, temperaturas, vazões, entre outras, dos fluxos de entrada dos

processos. Também serão utilizadas como variáveis manipuladas, isto é, aquelas que iremos variar

para controlar o sistema.

Variáveis de saída: por exemplo, vazões, composições químicas, dos fluxos de saída ou

dentro dos processos. Serão as variáveis controladas, isto é, aquelas que queremos controlar.

Controle à Realimentação (feedback) A maneira tradicional de se controlar um processo é medir a variável a ser controlada,

comparar seu valor com o valor de referência, ou set point, do controlador, e alimentar a diferença, o

erro, em um controlador que mudará a variável manipulada de modo a levar a variável medida

(controlada) ao valor desejado.

117

Neste caso, a informação foi realimentada da saída, subtraída do valor de referência para, então,

alterar a variável manipu1ada de entrada, como mostra a Figura 10.2.

Figura 10.2 – Controle à realimentação

Controle Antecipativo (feedforward) Esta estratégia foi difundida posteriormente à realimentação negativa e se aplica a processes

com grandes atrasos. A técnica, mostrada na Figura 10.3, consiste em detectar o distúrbio assim que

este ocorre no processo e realizar a alteração apropriada na variável manipulada de moldo a manter a

saída igual ao valor desejado. Desta forma, a ação corretiva tem inicio assim que o distúrbio na

entrada do sistema for detectado, em vez de aguardar que o mesmo se propague por todo o processo

antes de a correção ser feita, como ocorre na realimentação.

Figura 10.3 – Controle antecipativo

118

Estabilidade Um processo é instável se sua saída ficar cada vez maior. A Figura 10.4 mostra alguns

exemplos. Num sistema real, sempre haverá um limite para as oscilações, por que: existirá alguma

restrição física, como uma válvula que ficará totalmente aberta ou fechada. Um sistema linear estará

exatamente no limite de estabilidade se oscilar, mesmo não havendo perturbação na entrada, e a

amplitude da oscilação não cair.

Figura 10.4 – Estabilidade

A maioria dos processos é estável em malha aberta, quando não existem controladores no

sistema. Uma exceção importante é o reator químico exotérmico, que pode ser instável em malha

aberta. Todos os processos reais podem ser transformados em instáveis em malha fechada, com

controlador à realimentação. Desta forma, a estabilidade constitui uma preocupação vital nos

sistemas de controle baseados em rea1imentacao.

10.1.2. Classificação dos instrumentos

As diversas funções necessárias ao correto funcionamento de uma malha de contro1e são

desempenhadas por dispositivos chamados instrumentos para controle de processos. De acordo com

a função desempenhada, os instrumentos mais comumente encontrados numa ma1ha de controle

são:

Elemento Primário ou Sensor Parte de uma malha ou de um instrumento que primeiro sente o valor da variável de processo.

Indicador Dispositivo que apenas indica o valor de uma determinada variável de processo, sem interferir

no processo.

119

Transmissor Dispositivo que sente uma variável de processo por meio de um elemento primário e que

produz uma saída cujo valor é geralmente proporcional ao valor da variável de processo. O e1emento

primário pode ser ou não parte integrante do transmissor.

Controlador Dispositivo que tem por finalidade manter em um valor pré-determinado uma variável de

processo.

Registrador Dispositivo destinado ao armazenamento dos valores de uma determina variável de controle.

Esta função anteriormente era realizada por meio do traçado de gráficos sobre um papel de forma

continua. Atualmente o armazenamento de tais informações é feito de modo digital.

Conversor Dispositivo que emite um sinal de saída padronizado modificado em relação à natureza do

correspondente sinal de entrada.

Válvula de Controle É um elemento final de controle que manipula diretamente a vazão de um ou mais fluidos do

processo.

Chave Dispositivo que conecta, desconecta ou transfere um ou mais circuitos, manual ou

automaticamente. Neste caso, atuado diretamente pela variável de processo ou seu sinal

representativo. Sua saída pode ser usada para atuar alarmes, lâmpadas-piloto, intertravamento ou

sistema de segurança. As chaves não participam do controle continuo das variáveis de processo.

Conforme sua função, os instrumentos podem estar localizados no campo ou num painel

dentro de uma sala de controle. Os instrumentos recebem o nome correspondente à variável de

processo sob controle. Assim, pode-se ter um transmissor de nível, um indicador e controlador de

temperatura, uma chave de pressão (também chamada de pressostato), entre outras combinações de

funções e variáveis de processo.

10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle

Uma malha de controle como a da Figura 10.2 é composta por um sensor, para detectar a

variável de processo que se quer controlar, um transmissor, para converter o sinal do sensor em um

sinal pneumático ou elétrico equivalente, um controlador, que compara o sinal do processo com o set

point e produz um sinal apropriado de controle, e um elemento final de controle, que altera a variável

manipulada. Normalmente o elemento final de controle é uma válvula operada através de um atuador

120

pneumático que abre e fecha a válvula de modo a alterar o fluxo da variável manipulada. A Figura

10.5 mostra uma malha de controle de nível.

O sensor, o transmissor e a válvula de controle estão fisicamente localizados no campo,

enquanto o controlador tradicionalmente fica localizado na sala de controle. A malha de controle é

usualmente alimentada por uma fonte de até 45 Vcc. O transmissor retorna, então, uma corrente que

varia de 4 a 20 mA em função da variável controlada do processo e esta corrente é aplicada à entrada

do controlador. O controlador resolve o algoritmo de controle a ele incorporado levando em

consideração o valor atual da variável controlada e do set point ajustado, fornecendo uma saída,

também em 4 a 20 mA, que irá variar a abertura da válvula de controle. Na válvula de controle um

instrumento chamado de Conversor de I/P transforma a corrente de 4 a 20 mA em sinal pneumático

de 3 a 15 psig que fará com que o atuador pneumático movimente a haste da válvula, abrindo ou

fechando a mesma, de modo a levar a variável controlada para o set point.

Figura 10.5 – Malha de controle de nível

Atualmente, não se fabricam mais transmissores ou controladores pneumáticos e, assim, não

estão sendo instaladas malhas para controle de processos pneumáticos. Os únicos elementos

pneumáticos em fabricação se resumem a atuadores de válvulas e conversores eletropneumáticos

(I/P).

Apesar do exemplo se referir a uma malha de controle de nível, os mesmos tipos de

instrumentos estarão presentes no controle de outras variáveis como vazão, pressão ou temperatura.

121

A função de controle está retornando para o campo com a introdução dos transmissores

inteligentes, que contêm um controlador microprocessado incorporado. A Figura 10.6 mostra uma

malha de controle com o transmissor assumindo a função de controle.

Figura 10.6 – Malha de controle de nível com transmissor inteligente

O transmissor recebe a informação do sensor, também chamado de elemento primário de

medição, transforma esta informação em valor digital, resolve o algoritmo de controle através de seu

controlador microprocessado e, por fim, envia um sinal de saída analógico de 4 a 20 mA para a

válvula atuar na variável manipulada. A troca de informações com o operador, neste caso, dá-se

através de sinal digital superposto aos 4 a 20 mA, sendo possível mudanças de set point e de

parâmetros em geral. O protocolo mais usado neste tipo de comunicação chama-se HART. Tanto a

operação como a alimentação de até 45 Vcc são realizadas a partir da sala de controle.

A substituição do padrão 4 a 20 mA de comunicação entre os instrumentos por um padrão

digital já se tornou realidade. A indústria vem buscando consolidar um padrão para a comunicação

digital de campo entre instrumentos para controle de processos.

Esta tecnologia é chamada de barramento de campo ou, como é mais conhecida, Fieldbus.

10.1.4. Instrumentos mais comuns

A Tabela 10.1 apresenta os instrumentos para controle de processo mais comuns

encontrados na indústria.

122

Tabela 10.1 – Instrumentos para Controle de Processo

Pressão Temperatura Vazão Nível

Sensores Bourdon Bi metal Orifício Flutuador

Fole Termorresistência Volumétrico Pressão

Diafragma Termopar Turbina Radar

Capacitivo Radiação Magnético Ultra-som

Strain gage Ultra-som

Piezoelétrico Coriolis

Indicadores Locais

Manômetro Termômetro

Visores (gauges)

Rotâmetro Visor

Transmissores Pulsos

Pneumáticos 3-15 psig (0,2-1,0 kg/cm2)

Analógicos 4-20 mA 1-5 volts

Controladores digitais, Protocolos HART e Fieldbus

Controladores Pneumáticos locais e de painel

Eletrônicos analógicos

Eletrônicos digitais multimalhas

Registradores Pneumáticos locais e de painel

Eletrônicos analógicos

Eletrônicos digitais multimalhas

Totalizadores Computadores

Sistemas SDCD — Sistema Digital de Controle Distribuído

SCADA — Sistema de Controle Superv. e de Aquisição de Dados

CLP — Controlador Lógico Programável

10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos

As normas de instrumentação estabelecem símbolos gráficos e codificação para identificação

alfanumérica de instrumentos ou funções programadas que deverão ser utilizados nos diagramas e

nas malhas de controle de projetos de instrumentação.

A norma internacional que regula esse assunto é a ISA 5.1 (Instrumentation Symbols and

Identification).

123

Cada instrumento ou função programada deve ser identificado por um conjunto de letras que

o classifica funcionalmente e um conjunto de algarismos que indica a malha ao qual o instrumento ou

função programada pertence.

A identificação é feita da seguinte maneira:

1o. Grupo de letras: Identifica a variável medida ou iniciadora

la Letra —Variável medida

Letras mais usadas: P — pressão, T — temperatura, F — vazão, L — nível

2a Letra — Modificadora

Letras mais usadas: D — diferencial, Q — totalização, S — segurança

2o Grupo de letras: Identifica a função

1a Letra — Função passiva ou de informação Letras mais usadas: A — alarme, E — elemento

primário, G – visão direta ("gage" ou "gauge"), I – indicador, R — registrador

2a Letra — Função ativa de saída

Letras mais usadas: C – controlador, S – chave, T – transmissor, V – válvula ou damper,

Y – relê

3a Letra — Modificadora Letras mais usadas: H — alto, L — baixo

Exemplos:

PIC – controlador e indicador de pressão

TIC – controlador e indicador de temperatura

LIC – controlador e indicador de nível

PT – transmissor de pressão

TT – transmissor de temperatura

LT – transmissor de nível

FQI – totalizador e indicador de vazão

LSH – chave de nível alto

LSLL – chave de nível muito baixo

PSV – elemento final (válvula) de segurança de pressão

PSHH – chave de pressão muito alta

PSLL – chave de pressão muito baixa

LSHH – chave de nível muito baixo

LV – elemento final (válvula) de nível

PV – elemento final (válvula) de pressão

PI – indicador de pressão

LG – visor de nível

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

produção.

124

Figura 10.7 – Fluxograma de instrumentação simplificado

Na Figura 10.7, ESD (Emergency Shutdown System) e SDV (Shutdown Valve) não fazem

parte do sistema de controle de processo, mas do sistema de desligamento de emergência (ou

sistema de intertravamento de segurança). Não fazem parte da norma ISA 5.1.

10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação

Na montagem de instrumentação, além dos materiais usuais de elétrica e tubulação, utiliza

materiais específicos, como equipamentos, dispositivos e instrumentos de medição.

10.2.1. Equipamentos e dispositivos

− Painéis.

− Bancos de baterias

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

− Pressostatos

− Termostatos

− Analisadores

− Detectores

− Transmissores: pneumáticos e eletrônicos.

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

− Relés

− Controladores: pneumáticos e eletrônicos.

125

− Indicadores/registradores: pneumáticos e eletrônicos.

10.2.2. Instrumentos de medição

− De temperatura: termômetros (de vidro, de bulbo e bimetálicos), pirômetros, termopares,

termômetros de resistência (PT100) e termistores.

− De pressão: manômetros, dos tipos de diafragma, tubo espiral, tubo helicoidal e tubo de Bourdon,

células de pressão tipo strain gage..

− De vazão: tubos de Pitot e de Venturi, placa de orifício, turbina de medição, rotâmetro,

eletromagnéticos, efeito Coriolis, ultra-sônicos, de vórtices.

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

10.3 Montagem de instrumentação

A montagem de instrumentação consiste nos serviços de pré-fabricação e montagem

mecânica, de tubulação, elétrica e instrumentos.

A montagem mecânica compreende a instalação de painéis e outros equipamentos sobre

suas bases e suportes. As tubulações são de pequeno diâmetro e correspondem aos sistemas

hidráulicos e pneumáticos de impulso, alimentação e sinal.

A instalação dos instrumentos deverá ser iniciada somente depois que as estruturas,

tubulações e equipamentos estiverem montados.

Normalmente, a montagem de instrumentação inclui os seguintes serviços:

• Instalação de suportes

• Montagem de instrumentos sobre seus suportes e painéis.

• Calibração, aferição e teste de instrumentos.

10.5. Comissionamento de instrumentação

10.5.1. Definição e generalidades

O termo Comissionamento é relativamente moderno sendo hoje muito empregado no meio

industrial. Comissionar uma indústria significa gerir, coordenar e controlar praticamente todas as

atividades necessárias à sua implantação. Todavia, percebe-se que o termo comissionar é mais

empregado no final do empreendimento, talvez na última quarta parte das atividades, haja vista

envolver o fechamento de obra, envolvendo testes de aceitação de equipamentos, verificações de

sistemas Elétricos, Mecânicos e obviamente de Instrumentação. Cumpre dizer ainda que o

Comissionamento é responsável pelo fornecimento final de toda parte documental, manuais de testes,

126

partida, operação e de manutenção dos sistemas envolvidos, muitos dos quais podem envolver a

participação de técnicos de outras nacionalidades. Como exemplo, vamos imaginar que dentro do

escopo de construção de uma usina termoelétrica esteja previsto a instalação de seis turbo-

geradores. Durante o processo de recebimento de propostas e seleção dos eventuais fornecedores o

projeto previu, dentre outros aspectos, que o fabricante contemplado com o pacote deveria cotar,

além dos equipamentos em si, o comissionamento integral dos mesmos. Em outras palavras, o

fornecedor teria compromisso formal com uma série de atividades, devendo entregar os turbo-

geradores plenamente testados e aprovados pelo cliente (ou empresa contratada por este), que

basicamente poderia englobar testes de instrumentos de campo e de painéis (com emissão de

certificado), testes elétricos em vazio e com carga, manuais (em idioma original ou traduzidos), testes

de comunicação plena com o sistema de controle do cliente (também chamados de testes de

integração, quando aplicável), entre outros. Portanto, fica claro que o cliente final deverá receber os

equipamentos plenamente testados, garantidos e aprovados segundo procedimentos específicos.

10.5.2. Comissionamento X Condicionamento

Comissionamento e Condicionamento são assuntos distintos. É praxe em muitos

empreendimentos adotar-se um sistema para acompanhamento e evolução das várias etapas pelas

quais passa uma obra de construção ou montagem industrial. Basicamente, um Plano de

Condicionamento tem por objetivo estabelecer uma sistemática para criar um banco de dados para

cadastrar Sistemas, Sub Sistemas, Equipamentos, Instrumentos, e etc., sendo empregado em muitos

casos o programa MS Access, visto ser apropriado ao uso como banco de dados. A documentação

gerada na maior parte dos casos é extensa e requer um acompanhamento criterioso, porém, sabe-se

que ainda é uma das boas técnicas utilizadas para controlar o andamento de um empreendimento.

Quando o Plano de Condicionamento é pré-definido junto ao cliente final, pode-se ainda estabelecer

critérios de medição de serviços através de seu acompanhamento.

10.5.3. Documentos mais usuais em um plano de condicionamento.

São os documentos necessários para a Verificação Mecânica de Malhas, Testes e Calibração

de Instrumentos.

Uma das principais atividades, no caso específico das equipes de instrumentação, são os

testes para verificações mecânicas de malhas e calibração de instrumentos. Verificar uma malha

mecanicamente envolve algumas tarefas que podem, eventualmente, detectar erros de ligações,

problemas durante o lançamento de cabos, ligações em caixas de junções, eletrodutos, prensa-cabos

e etc. Para um conhecimento prévio da localização e arranjo dos diversos componentes de malhas de

instrumentação pode-se utilizar documentos tais como:

127

• Planta de Locação de Instrumentos.

• Rota de Cabos,

• Diagrama de Instrumentação e Tubulações (P&ID) ou Pipe and Instrumentation Diagram.

• Típicos de Montagens (Desenhos de Detalhamento de Montagem) e naturalmente.

• Diagrama de Malha, entre outros.

Porém, via de regra, a maior parte destes servem apenas para apoio, sendo documento

principal o Diagrama de Malha, posto que este documento contém informações sobre todo o

encaminhamento elétrico do equipamento desde a origem do equipamento até o ponto final de

chegada da fiação. A consulta ao documento de locação de instrumentos, sem o qual um

instrumentista sem conhecimento prévio da área em que irá atuar encontrará inicialmente alguma

dificuldade para localização exata do equipamento, é certamente o segundo a ser posto mais

acessível. Uma vez localizado o equipamento ou instrumento, o primeiro passo será identificar a

conformidade do cabeamento com o Diagrama de Malha.

As demais atividades consistem em:

• Identificação e testes em fios e cabos,

• Teste de continuidade e isolação em malhas de instrumentação

• Teste integral de malhas no campo, ou Loop test.

10.5.4. As documentações de projeto

10.5.4.1. Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados)

Deve-se considerar que o cliente queira conhecer de que modo os equipamentos e

instrumentos serão testados durante a etapa de Comissionamento. Se considerarmos a existência de

um Manual da Qualidade, é natural que existam Procedimentos escritos para orientar de que forma as

atividades serão executadas e principalmente documentadas. O Supervisor ou Coordenador

responsável pela Instrumentação deverá exibir estes documentos ao Cliente para que este os aprove

segundo análises preliminares sob seu próprio critério, podendo ainda comentá-los ou sugerir

adequações aos casos específicos, quando aplicável. Não será nosso objetivo enumerar ou descrever

Procedimentos de Calibração de Instrumentos, visto que, dependendo do tipo de atividade, os mais

comuns podem simplesmente não ter aplicabilidade. Os demais documentos que farão parte do

pacote de consultas serão fornecidos pelo Cliente, mantidos em local apropriado (em arranjos

conhecidos por pentes de documentos de projeto), e principalmente, ter as revisões controladas por

este. Em muitos casos podem acontecer alterações no projeto original e a equipe executante

precisará ser informada com antecedência, podendo por conta disso acontecer retrabalhos em certos

casos.

128

10.5.4.2. Folhas de Dados de Instrumentos

A Folha de Dados traz informações importantes para a Equipe de Comissionamento de

Instrumentação, tais como: tag, tipo de instrumento, faixa de trabalho (range de calibração), medidas

para as conexões ao processo e elétrica, local de instalação, sistema a que pertence, entre outras.

10.5.4.3. Listas de Instrumentos

A Lista de Instrumentos é um documento que reúne praticamente todas as informações dos

dispositivos que serão instalados em um empreendimento, sendo de grande importância ao pessoal

de Comissionamento. As

LI’s, como são mais comumente chamadas, contém informações tais como:

• Identificação.

• Localização

• no da Requisição de Compra (RM)

• no do Sistema ao qual o instrumento pertence.

• no número do Diagrama de Malha.

• no do desenho típico de montagem (Hook Up).

• no do Desenho Isométrico.

• no da Folha de Dados.

• no do Fluxograma (P&ID) onde o instrumento está localizado, entre muitas outras.

10.5.4.4. Plantas de Locação de Instrumentos

Este desenho auxilia quanto à localização dos instrumentos/dispositivos no campo,

identificando o tipo de sistema a que pertencem, onde e em que tipo de equipamento, tubulação,

tanque, vaso e etc. estão montados, as elevações (cota ou altura em relação a um determinado ponto

referencial na planta), podendo em alguns casos ser mais abrangente quando detalhes como pontos

de alimentação, encaminhamento de cabos, caixas de interligações, entre outros, são mostrados.

10.5.4.5. Fluxogramas de Processo (PFD = Process Flow Diagram)

Os Fluxogramas de Processo mostram os principais equipamentos de uma planta, tais como

vasos, tanques, linhas e principalmente a sequência (fluxo) de operações dos sistemas, de onde vêm

os produtos, para onde vão e ainda que tipos de produtos existem. Indicações de pressões,

temperaturas e vazões também são comuns neste tipo de documento.

129

10.5.4.6. Fluxogramas de Engenharia (P&/D = Pipe and Instrumentation Diagram)

Este documento é particularmente mais útil ao profissional de instrumentação, sendo

desenvolvido em projeto pela Engenharia de Processos e comentados pela Engenharia de

Instrumentação. Mostra os equipamentos e instrumentos de forma esquemática, seus tag's, suas

simbologias, posição aproximada de instalação nos equipamentos, numerações das linhas, classe de

pressão de flanges, quebras de especificações de pressões ao longo das linhas e principalmente as

principais funções das malhas de controle e intertravamentos, entre outros. Em termos práticos, este

documento é o que faz par constante com os Diagramas de Malha no uso diário e principalmente nos

serviços de Comissionamentos.

10.5.4.7. Diagramas de Malha

É o documento que informa todo circuito de uma malha, seja de indicação, de indicação e

controle, de indicação, controle e registro e etc., não importando se o circuito é elétrico, pneumático,

hidráulico ou misto. Através do seu uso, podemos identificar o encaminhamento de uma malha

qualquer e a partir daí atuarmos para a execução de testes, simulações, correções de problemas e

etc.. O Diagrama de Malha informa exatamente onde cada componente de uma malha pode ser

encontrado, permitindo o conhecimento total do circuito, desde a alimentação do dispositivo ou

instrumento até a chegada a uma sala de controle ou sala de interface, passando pelos componentes

de campo, tais como as caixas de junção, bastidores, painéis de rearranjos entre outros.

10.6. Índices de montagem de instrumentação

Apresentamos aqui alguns índices para montagem de instrumentação. Todas os índices

incluem descarga de transporte ferroviário ou caminhões, movimentação para área de

armazenamento no local da obra e movimentação do local de armazenamento até o local de

instalação, calibração quando necessária, instalação, teste e cheque final.

130

Tabela 10.2 – Indicador de nível de líquido em vidro

Homem-hora Comprimento

visível (pol) Aço carbono Aço inox

6 ¾ 5,0 5,6

10 ¼ 5,7 6,3

12 5/8 6,9 7,6

19 ¾ 7,6 8,4

26 ¾ 8,3 9,1

33 ¾ 8,9 9,8

45 ½ 10,2 11,2

55 12,0 13,2

65 3/8 12,7 13,9

78 ¾ 14,0 15,4

Tabela 10.3 – Medidor de nível de líquido pneumático

Faixa de

medida (pol) Homem-hora

14 3,9

32 5,1

48 6,4

60 7,6

72 8,9

84 10,1

96 11,4

108 12,3

120 14,0

131

Tabela 10.4 – Termômetro e poço para termômetro.

Descrição do termômetro Homem-hora

Conexão no fundo, mostrador 3”, haste 4” 0,77



Conexão traseira, mostrador 3”, haste 4” 0,77

Conexão traseira, mostrador 5”, haste 6” 0,77


Conexão em ângulo ajustável, mostrador 3”, haste 4” 0,84



Tabela 10.5 – Termopar e poço para termopar.

Descrição Homem-hora

Poço termométrico ¾” x ½” NPT 304SS

Comprimento do poço – 3 ½” 0,7

6” 0,7

8” 0,7

10” 0,7

12” 0,7

18” 0,7

24” 0,7

Poço termométrico 1” x ½” NPT 304SS

Comprimento do poço – 3 ½” 0,9

6” 0,9

8” 0,9

10” 0,9

12” 0,9

18” 0,9

24” 0,9

Poço termométrico 1” x ½” NPT 304SS

Comprimento do poço – 6” 1,0

8” 1,0

10” 1,0

12” 1,0

18” 1,0

Termopar ½” NPT 304SS comprimento 6” 0,7

132

Tabela 10.6 – Medidor de vazão.


FT – Transmissor de vazão pneumático, D/P cell 7,6

FTI – Transmissor Indicador de vazão, D/P cell 12,7

FC – Controlador Indicador de vazão, conexão direta, D/P cell 17,7

FR – Registrador de vazão, conexão direta, D/P cell 15,2

Tabela 10.7 – Conexão pneumática em painel de instrumentos.


Registrador controlador

Registrador 1 variável, 1 controlador 4,4

Registrador 2 variáveis, 1 controlador 6,6

Registrador 2 variáveis, 2 controladores 8,8

Registrador 3 variáveis, 2 controladores 11,0

Registrador

Registrador 1 variável 2,7

Registrador 2 variáveis 3,3

Registrador 3 variáveis 5,0

Controlador

Controlador proporcional 3,3

Controlador proporcional + derivativo 4,4

Controlador proporcional + integral 4,4

Controlador proporcional + integral + derivativo 4,4

Controlador com set-point local e remoto

Controlador proporcional 3,9

Controlador proporcional + derivativo 5,0

Controlador proporcional + integral 5,0

Controlador proporcional + integral + derivativo 5,0

Integrador de fluxo – indicador de fluxo de 6 dígitos.

Registrador de temperatura multipontos – por ponto 2,2

Indicador de temperatura multipontos – por ponto 1,1

Relé inversor 1,1

Relé amplificador 1,1

Relé seletor de máximo ou mínimo, duas pressões 1,1

Relé de limite máximo 1,1

Relé de limite mínimo 1,1

133

Tabela 10.8 – Válvula de alívio

Homem-hora Diâmetros de

entrada e

saída (pol) 150# 300# 600#

1 x 2 1,4 1,6 1,8

1 ½ x 2 1,5 1,6 1,8

1 ½ x 2 ½ 1,5 1,7 1,9

1 ½ x 3 1,5 – –

2 x 3 1,6 1,7 1,9

2 ½ x 4 – 2,3 2,5

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

4 x 6 2,7 3,1 3,3

6 x 8 3,6 4,1 4,4

6 x 10 – 4,7 5,0

8 x 10 4,8 5,4 5,8

134

UNIDADE XI

Montagem de navios – apresentação de um caso Nesta unidade vamos ilustrar a montagem de um navio, utilizando um sistema de módulos. O

caso apresentado será a construção dos navios MPS para a Marinha dos

EUA.(http://www.hazegray.org/shipbuilding/quincy/mps/ acessado em 03/10/2006).

Nosso objetivo aqui é apresentar algumas etapas do sistema de construção naval modular em

dique seco, visando fornecer subsídios para o planejamento deste tipo de empreendimento.

11.1. Descrição do projeto

O projeto principal do estaleiro de Quincy, MA, durante o em meados da década de oitenta do

século passado era a construção de cinco navios MPS (Maritime Prepositioning Ships) para a marinha

dos EUA. Cada um destes navios de 42.000 toneladas foi projetado para carregar todo o equipamento

e suprimentos necessários para suportar 4.000 fuzileiros navais no combate por 30 dias. A carga

incluiu não somente os veículos dos fuzileiros navais, mas todo o equipamento, suprimentos, peças

de reposição, munição, combustíveis, e água que as tropas necessitariam. Além disso, os navios

foram projetados descarregar toda a carga enquanto ancorados offshore, sem nenhuma facilidade

portuária.

A Figura 12.1 mostra um modelo do navio e a Figura 12.2 mostra um corte do modelo

mostrando sete plataformas do veículo, que ocupam dois terços da parte traseiro do navio,

fornecendo 150.000 pés quadrados (aproximadamente quatro acres) de espaço para veículos.

Figura 12.1 – Modelo do navio

135

Figura 12.2 – Modelo em corte do navio

Transporte: Características e Capacidades

• Dimensões Principais

o Deslocamento: 41,700 toneladas

o Comprimento Global: 673 pés

o Boca: 105.5 pés

o Calado: 29.5 pés

• Propulsão & Maquinaria

o 2 motores Diesel de velocidade, 1 eixo, 26,400 HP.

o Velocidade: máximo de 18.8 nós; velocidade de cruzeiro de 17.7 nós.

o Alcance: 11,100 milhas náuticas a 17.7 nós

o Três geradores Diesel de 2000 kw

• Instalações de Manipulação de Carga

o Guindastes: cinco guindastes de 39 toneladas; homologados para operação nos

mares até cinco pés.

o Rampa: capacidade de 66 toneladas; pode lançar veículos anfíbios nos mares de até

cinco pés.

o Descarga de carga perto da praia: as cargas líquidas podem ser bombeadas à praia

enquanto o navio fica ancorado até duas milhas distante da praia

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

nós de corrente

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

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

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

de manutenção de veículo (civil); 102 cabines temporárias para tripulações de veículo.

Capacidades de carga

• Carga de Veículo

o Sete plataformas de veículo

136

o Alturas variam de 6.5 pés até 15 pés

o 150,000 pés quadrados (aproximadamente quatro acres) espaço total para veículos

o Aproximadamente 1400 veículos acomodados

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

o 230,000 pés cúbicos para munição

o 101,000 pés cúbicos para cargas em geral

o 18,000 pés cúbicos para cargas refrigeradas

• Combustíveis & Água

o 200,000 galões de gasolina.

o 540,000 galões de Diesel

o 855,000 galões de combustível de jato de galões

o 82,000 galões de água potável

11.2. Montagem

Vamos apresentar a sequência de etapas na montagem do navio.

A montagem tem início na linha de painéis, aqui os navios começam a tomar forma. A fábrica

de painéis recebe chapas de aço bruto e perfis, e produz seções de painel completas. Cada seção de

painel é composta de uma ou mais chapas de aço e vários perfis de aço como reforço. Estas partes

formam o casco, as cobertas, ou superestruturas de um navio. A Figura 12.3 mostra o equipamento

de solda automatizado que solda o reforço aos painéis. O painel reforçado é o elemento básico o

sistema de construção de Quincy.

Figura 12.3 – Fabricação de painéis

137

A próxima etapa é a fabricação de conjuntos, aqui os painéis são transformados em conjuntos

tridimensionais: Os painéis lisos são acoplados com os anteparos e os outros painéis para dar forma

aos conjuntos maiores, com altura de uma ou mais plataformas. O conjunto da Figura 12.4 faz parte

do fundo do navio.

Figura 12.4 – Conjunto integrante do fundo do navio

Outra vista da fábrica de conjuntos, com diversos conjuntos e painéis em andamento é

ilustrada na Figura 12.5.

Figura 12.5 – Fabricação de conjuntos

138

O primeiro conjunto a entrar na doca de montagem é um componente da quilha: A Figura 12.6

mostra o cerimonial de colocação da quilha, sendo este o primeiro painel a entrar na doca. Desde que

saiu da fábrica o conjunto foi pré-equipado com todo o encanamento necessário, as válvulas, e o

outro equipamento foram instalados. Também recebeu diversas demãos de pintura. A quilha foi batida

em 16 de setembro de 1983 (batimento de quilha significa a colocação da primeira peça da quilha,

constitui um marco na montagem de navios).

Figura 12.6 – Montagem da quilha (cerimonial)

A Figura 12.7 mostra a fase inicial do processo de montagem dos conjuntos do casco. Muitos

conjuntos, os mais baixos, que compõe o fundo do navio já foram colocados na doca. Esta vista olha

da proa para a popa.

Figura 12.7 – Montagem dos painéis na fase inicial

139

A Figura 12.8 mostra um conjunto do fundo sendo posicionado no local de montagem. Aqui

podemos observar que as operações de levantamento de cargas pesadas são constantes no

processo de construção naval. O nível do fundo do navio está quase completo, e as primeiras duas

plataformas de veículo começam a tomar forma à ré. Esta vista foi feita em 18 outubro 1983.

Figura 12.8 – Montagem dos painéis – continuação

Um motor principal é colocado na posição: Devido a sua posição baixa no navio, os motores

devem ser instalados cedo no processo de montagem dos conjuntos. O grande tamanho do motor

Diesel de 13.200 cavalos-força é visível na Figura 12.9.

Figura 12.9 – Instalação de um motor

140

Em 23 de março de 1984, diversos meses após o início da montagem dos conjuntos, a

montagem começa a se parecer com um navio. A vista mostrada na Figura 12.10 olha da popa para a

proa; o conjunto do casco alcançou as plataformas superiores de veículos. Os três objetos cobertos

no primeiro plano são os geradores de energia elétrica do navio.

Figura 12.10 – Estágio avançado da montagem dos painéis

Aproximadamente um mês mais tarde, em 14 de abril de 1984, As escotilhas grandes no

primeiro plano fornecem o acesso aos porões de carga a vante do navio, enquanto as plataformas

para veículos tomam forma à ré. O avanço na montagem pode ser visto na Figura 12.11.

Figura 12.11 – Estágio avançado da montagem dos painéis – continuação

141

Em 24 de maio de 1984, estava bem desenvolvido. O conjunto alcançou a plataforma principal

em alguns lugares. A vista da Figura 12.12 olha da popa para frente mostrando as rampas entre as

plataformas de veículos.

Figura 12.12 – Vista da montagem, de ré para vante

Um mês mais tarde, em 28 de junho de 1984, a popa esta tomando forma, como mostra a

Figura 12.13. A plataforma principal está no lugar, ocupando toda a extensão navio, e as seções de

popa alcançaram sua largura final. A plataforma semicircular no primeiro plano é a posição de

montagem para a rampa da popa, a qual é dotada de movimento giratório.

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

142

A Figura 12.14 mostra a forma do navio em 17 de julho de 1984. A área destina-se à carga

em containers e granel; as plataformas de veículos estendem à ré da maior antepara transversal.

Figura 12.14 – Estágio da montagem visto da proa

A Figura 12.15 ilustra a instalação da superestrutura principal, o componente mais pesada a

ser içado. As superestruturas foram construídas em separado, e instaladas no navio mais tarde no

período da construção. A primeiro destas superestruturas foi instalada (a bordo do navio) em 18 de

agosto de 1984, pesando aproximadamente 1.120 toneladas. Isto foi, até a data, a maior elevação de

carga pesada realizada em um estaleiro dos EUA. A ponte rolante de 1200 toneladas de Quincy

tornou possível esta incrível tarefa.

143

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

Instalação da plataforma de helicóptero a bordo, está ilustrada na Figura 12.16. A elevação foi

realizada na noite, e os vários holofotes e sombras produzem uma aparência surreal.

Figura 12.16 – Instalação da plataforma de helicópteros

Em 31de agosto de 1984, um dia após a instalação da plataforma de helicópteros, o

guindaste ainda está suportando a plataforma enquanto os soldadores executam sua fixação no lugar.

A instalação de uma unidade principal tal como esta pode fàcilmente manter um guindaste amarrado

acima para diversos deslocamentos. A rampa giratório de popa foi instalada, e será logo aparelhada à

suas sustentações sob a plataforma de helicópteros.

144

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

Uma outra vista da forma feita em 31 agosto 1984, é mostrada na Figura 12.18. Enquanto a

ponte rolante suporta a plataforma de helicóptero à ré, dois guindastes menores estão instalando um

conjunto da plataforma de vante. O conjunto estrutural do navio está quase completo, faltando apenas

uma pequena seção da proa.

Figura 12.18 – Instalação de componentes em adiantada.

145

A Figura 12.19 mostra um estágio razoavelmente avançado da conclusão, com todo o

conjunto estrutural terminado. Será entregue em menos de seis meses.

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

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

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

146

Na Figura 12.21, uma vista que olha de baixo para cima a ponte rolantes de 1200 toneladas,

mostra como um dos guindastes do navio é instalado. Enquanto uma parte do corpo do guindaste é

colocada na posição, outra permanece suspensa na ponte rolante esperando a instalação.

Figura 12.21 – Montagem de guindastes de bordo

Figura 12.22 – Montagem de guindastes de bordo

147

O segundo corpo do guindaste que está sendo abaixado na posição. Esta é uma tarefa

delicada, requerendo o controle cuidadoso pelo operador da ponte rolante e pela habilidade

considerável das equipes de montagem e elevação de carga. Esta operação é ilustrada na Figura

12.22.

A Figura 12.23 ilustra a instalação da hélice. Devido o hélice dever ser instalada tarde no

processo da construção, depois que o navio acima está quase completo, a instalação é uma tarefa

complicada. Sem acesso direto do guindaste, uma série de talhas deve ser usada posicionar a hélice,

pesada e desajeitada, no lugar e suportá-la enquanto for fixada ao eixo.

Figura 12.23 – Montagem do hélice

11.3. Conclusão, testes e entrega

Este item inclui algumas fases finais de montagem e equipamento do navio. Algumas imagens

dos veículos do corpo de fuzileiros navais levados como carga, e do navio no mar, em sua viagem de

entrega.

A Figura 12.24 mostra a vista de uma das amplas plataformas de veículos. Esta parece ser a

plataforma superior de veículos, com uma altura relativamente baixa.

148

Figura 12.24 – Plataforma de veículos

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

12.25.

Figura 12.25 – Veículo amarrado para transporte na plataforma de veículos

O veiculo descendo rampa é mostrado na Figura 12.26. Notar o grupo da pintura que trabalha

em cima, em um ponto sob a plataforma de helicóptero.

O navio move-se para fora de seu dique de construção. Embora o ainda reste algum trabalho

de equipagem, o navio está quase completo neste estágio. No dique seguinte, visível apenas acima

dos portais, está a superestrutura de outro navio em construção. O casco de outro navio está

tomando forma no terceiro dique. As Figuras 12.27.e 12.28 ilustram esta situação.

149

Figura 12.26 – Veiculo descendo a rampa

Figura 12.27 – Vista aérea do estaleiro

150

Figura 12.28 – Vista aérea do estaleiro

A Figura 12.29 mostra o navio passando através da ponte do rio seguindo para o mar aberto.

Esta é provavelmente sua viagem da entrega, ou possivelmente experimentações de mar. A extensão

inteira do estaleiro de Quincy é visível além do navio.

Figura 12.29 – Viagem de teste do navio

151

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

Figura 12.30 – Vista do navio no mar

152

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