Revista Engeworld Julho 2013

Ano 1 • Número 7 • 2013

MOTORES A DIESEL

Princípios de funcionamento, instalação, operação e manutenção de grupos diesel geradores

VASOS DE PRESSÃO

ARQUITETURA

Conheça as características de projeto e construção deste equipamento (pág. 33)

Veja como atuam nos projetos os profissionais que trabalham com essa disciplina (pág. 47)

Entrevista Fabiola Ramos fala sobre os problemas gerados pelo excesso de atividades administrativas (pág. 44)

2 | engeworld | julho 2013

editorial Novo marco regulatório da mineração poderá gerar novos projetos

D

epois de cinco anos de debate, o governo federal apresentou o novo marco regulatório para o setor de mineração, que foi encaminhado ao Congresso Nacional na forma de um projeto de lei. Entre as novidades anunciadas está a configuração da distribuição de royalties para metais nobres e o estabelecimento de um teto máximo de 4% para a alíquota da Compensação Financeira pela Exploração de Recursos Minerais (Cfem). A proposta apresentada pelo governo estabelece ainda novos prazos para as licitações, que terão duração de 40 anos, prorrogáveis por mais 20.

O novo marco regulatório era aguardado com ansiedade pelas empresas do setor, que esperam um ambiente legal mais propício para o desenvolvimento das suas atividades. A expectativa agora é de que a modernização das regras gerem novos negócios. No médio e longo prazo, o marco regulatório da mineração afetará diretamente as empresas epecista por meio da geração de novos contratos de exploração. Caberá a esses profissionais qualificar-se cada vez mais para os desafios que estão por vir.

A revista deste mês traz um artigo sobre motores a diesel, que trata do funcionamento e das características de operação desse equipamento. O material foi preparado pelo engenheiro José Claudio Pereira após ele ter identificado uma grande dificuldade em encontrar esse tipo de literatura no país.

A disciplina de arquitetura foi abordada na matéria que dá sequência a uma série que vem sendo publicada desde fevereiro deste ano para o detalhamento das etapas de implantação de projetos.

Ela aborda as tarefas que vão desde a fase de concepção conceitual de uma planta até os entregáveis, explorando todas as ferramentas disponíveis atualmente para a concretização da atividade.

A engenheira Fabiola Ramos é a entrevistada do mês. Ela foi responsável pela realização de uma pesquisa que identificou como as práticas atuais de gestão tem levado profissionais de áreas técnicas a executar um grande número de tarefas das áreas de humanas e até biológicas, e determinou os reflexos desse tipo de desvio de atividade sobre os engenheiros. Na entrevista, Fabiola conta ainda como ela aplica o conhecimento adquirido com a pesquisa na gestão de sua própria empresa.

Ano 1 • Número 7 • 2013

MOTORES A DIESEL PRIncíPIOS DE funcIOnAMEnTO, InSTALAçãO, OPERAçãO E MAnuTEnçãO DE gRuPOS DIESEL gERADORES

VASOS DE PRESSãO

ARQuITETuRA

Conheça as características de projeto e construção deste equipamento (pág. 33)

Veja como atuam nos projetos os profissionais que trabalham com essa disciplina (pág. 47)

EnTREVISTA Fabiola Ramos fala sobre os problemas gerados pelo excesso de atividades administrativas (pág. 44)

A Revista Engeworld é uma publicação mensal e dirigida aos profissionais de projetos da engenharia brasileira Publisher Sandra L. Wajchman engeworld@engeworld.com.br Editora e Jornalista Responsável Gabriela Alves (MTB 32.180/SP) gabriela@engeworld.com.br Reportagem Gabriela Alves Colunistas Cynthia Chazin Morgensztern, Sérgio Roberto Ribeiro de Souza e Publicidade Alex Martin Telefone: (11) 5539-1727 Celular: (11) 99242-1491 alex@engeworld.com.br Fernando Polastro Telefone/Fax: (11) 5081-6681 Celular: (11) 99525-6665 fernando@engeworld.com.br Direção de Arte Estúdio LIA / Vitor Gomes

Boa leitura!

Sandra L. Wajchman Publisher

www.engeworld.com.br

engeworld | julho 2013 | 3

carta do leitor

Parabéns pelo artigo, onde vocês conseguiram mostrar e valorizar a responsabilidade da importância da Engenharia de Materiais nos empreendimentos, engenharia esta que garante a perfeita performance de operação assim como a segurança da instalação. É desta engenharia, estruturada e responsável que o nosso país precisa.

Após uma breve leitura percebi que todos os assuntos são interessantes, desde as fases do projeto, execução e controle, como cita o artigo do prof. Sérgio Roberto Ribeiro (pag. 38), pois exatamente naquele ano de 1984, todas as empresas treinavam seus funcionários para aplicar o “CEP” e é claro que quando mostrados as falhas em visualização gráfica, ficava mais fácil atacar as fontes.

Vou continuar a leitura. Parabéns, sucesso.

J. Roberto Marconi MAHST - Engenharia e Sistemas de Gestão.

Novamente Parabéns!!!

Wagner Jorge dos Santos Gerente de Tubulação Genpro Engenharia

Materiais

Disciplinas De um projeto

disciplina ou setor de um projeto Loide Palácios Prazeres

Ligia Maria Marangon Pereira

Engenheira de Materiais de tubulação na Odebrecht Engenharia de Projetos.

Engenheira de materiais de tubulação na Genpro Engenharia.

T

radicionalmente, nas empresas de engenharia, a equipe de materiais está incorporada às disciplinas correspondentes, ou seja, a equipe de materiais de tubulação faz parte da disciplina de tubulação, assim como as atividades de materiais de elétrica e instrumentação são executadas pelas disciplinas de elétrica e instrumentação, respectivamente.

Porém, existem empresas que adotam em sua estrutura organizacional, a disciplina de materiais, com gerência independente, sendo que a equipe é subdividida em profissionais tecnicamente qualificados em materiais de tubulação, elétrica e instrumentação, e que são responsáveis pelo levantamento, emissão de listas e requisições de materiais de um projeto de detalhamento e também dos itens especiais. A equipe é formada por engenheiros de materiais, engenheiros químicos, mecânicos metalurgistas e técnicos.

Algumas das atribuições e dos aspectos relevantes referentes a cada especialidade, estão relacionados a seguir.

Materiais de tubulação O principal documento gerado pela equipe de materiais é a especificação técnica de materiais de tubulação, ge-

rada em função de informações fornecidas pela disciplina de processo. Após recebimento dos dados de pressão e temperatura de projeto para cada fluído, é possível especificar o material básico da tubulação assim como verificar e/ou calcular as espessuras dos tubos a serem adotadas e a classe de tubulação.

Vale a pena ressaltar que existem clientes que já possuem especificações próprias sendo que, neste caso, não é necessária a criação da especificação de materiais. Normalmente é feita uma personificação da especificação existente para o projeto específico.

Os quantitativos de materiais de tubulação de um projeto podem ser obtidos por duas formas distintas: levantamento manual e automático.

O levantamento manual utiliza os

fluxogramas de engenharia, emitidos pela disciplina de processo; estudos ou plantas de arranjos, gerados pela disciplina de tubulação; e folhas de dados de equipamentos e instrumentos, gerados pelas disciplinas de mecânica e instrumentação, respectivamente. Já o levantamento automático extrai informações de uma maquete eletrônica 3D, gerada pela disciplina de tubulação.

Materiais de elétrica e instruMentação Os materiais aplicáveis a essas especialidades são especificados no critério de projeto ou memorial descritivo emitido pelo próprio cliente. Os quantitativos são obtidos por meio dos detalhes típicos, lista de cabos e plantas, que são documentos gerados pelas disciplinas de

A adoção de um software ou sistema de gerenciamento de materiais é fundamental para garantir a padronização e unificação dos códigos dos materiais de um projeto de detalhamento de engenharia para as três especialidades: tubulação, elétrica e instrumentação.

36 | engeworld | maio 2013

elétrica e instrumentação e são utilizados pelo setor de materiais na elaboração e emissão de listas e requisições de materiais a serem utilizados na montagem de uma planta industrial. Parte dos componentes, por exemplo, os leitos ou bandejas, também podem ser extraídos de uma maquete eletrônica 3D, para projetos que adotarem esse sistema.

software ou sisteMa de gerenciaMento de Materiais x Maquete eletrônica 3d A adoção de um software ou sistema de gerenciamento de materiais é fundamental para garantir a padronização e unificação dos códigos dos materiais de um projeto de detalhamento de engenharia para as três especialidades: tubulação, elétrica e instrumentação.

O software ou sistema garante a rastreabilidade de um componente desde a criação do seu código em função das especificações do projeto, passando pela emissão de listas e requisições de materiais até sua chegada à obra, con-

trole no almoxarifado, finalizando com a montagem desse material no campo, sendo que as duas últimas atividades são executadas em empresas que utilizam software específico para essa finalidade. Uma grande vantagem da utilização de um software ou sistema de gerenciamento de materiais é a interface com a maquete eletrônica 3D, uma vez que esta é alimentada com as especificações e seus respectivos códigos e descritivos de materiais, e posteriormente é possível extrair automaticamente os quantitativos necessários para a montagem da planta.

PrinciPais docuMentos e atividades gerados Pelo setor de Materiais Especificações de materiais; Listas de materiais; Listas de isolamento, pintura e peso; Listas de itens especiais; Criação de banco de dados de especificações de materiais no software ou sistema de gerenciamento de materiais (codificação dos componentes de engenharia) e, consequentemente,

a transformação da especificação para utilização no software 3D; Assessoria à modelagem no software 3D; Requisições de materiais; Memórias de cálculos de espessuras de tubos; figura “8” e reforços para bocas de lobo; Análises técnicas de propostas; VDF - Verificação e aprovação de desenhos de fornecedores (quando aplicável); Participação na elaboração de propostas técnicas para novos projetos; Assessoria técnica à montagem.

O setor de materiais é, sem dúvida, um elemento de extrema importância dentro das empresas de engenharia, pois atua desde o início do projeto e mantém suas atividades até a conclusão da obra, garantindo que todas as fases de execução sejam cumpridas conforme as especificações emitidas. Ele também gera documentos que reduzem custos, com as especificações corretas, diminuem prazos, emitindo aos departamentos competentes, documentos de compra de itens que compõem o projeto, evitando atrasos desnecessários e, por consequência, gera segurança ao empreendimento, evitando erros que comprometam a integridade física da planta em operação bem como das vidas humanas que nela atuam, pois, qualquer deslize pode ser fatal.

O setor, formado por profissionais altamente qualificados, produz resultados técnicos extraordinários, garantindo a elaboração de empreendimentos com bom desempenho ambiental, humano e comercial. engeworld | maio 2013 | 37

Gostaria de Parabenizar a Revista Engeworld, trabalho na área da Instrumentação há mais de 10 anos e achei a ideia sensacional.

Realmente faltava um meio de comunicação entre as empresas de engenharia e os fornecedores.

As matérias estão sendo bem interessantes, abordadas de uma maneira clara e 100% voltada para o nosso ramo. A revista possui uma qualidade muito boa, o que possibilita o arquivamento por bastante tempo, servindo de fonte para futuras consultas.

Atenciosamente, Daniel Augustus Julio Barbosa Instrumentação/Automação CNEC WorleyParsons

Caro Leitor, a Revista Engeworld tem o enorme prazer em escutá-lo. Para o envio de críticas, sugestões ou elogios, entre em nosso site www.engeworld.com.br e faça o seu contato.

4 | engeworld | julho 2013

Índice

06 notícias 08 MOTORES A DIESEL

Princípios de funcionamento, instalação, operação e manutenção de grupos diesel geradores

24

Instrumentação - artigo

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ELÉTRICA - ARTIGO

Oito passos para a seleção de um poço termométrico

O funcionamento dos inversores de frequência e parametrização

33 MECÂNICA - ARTIGO

Características de projeto e construção dos vasos de pressão

40 COLUNA QUALIDADE Verificação e análise crítica de projetos

42 COLUNA RH Avaliação de desempenho: uma importante ferramenta de gestão

44 ENTREVISTA

O impacto dos processos administrativos na rotina de engenheiros

47 ARQUITETURA DISCIPLINAS DE UM PROJETO A sensibilidade da técnica, a arte do equilíbrio

50 INFOGRAFIA Classificação IP

engeworld | julho 2013 | 5

notícias Código Regulatório da Mineração vai a votação O projeto de lei que cria o novo Código Regulatório da Mineração, substituindo o texto de 1967, foi encaminhado ao Congresso no último mês. O texto trouxe alterações para a Compensação Financeira pela Exploração Mineral (Cfem) e extinguiu o Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM). A autarquia será substituída pela Agência Nacional da Mineração (ANM), que terá papel regulador como o das outras agências ligadas aos setores energético,

petroleiro, de telecomunicações, águas e de transportes terrestres. O código cria ainda o Conselho Nacional de Política Mineral, formado por vários ministérios, para cuidar das políticas do setor. Segundo Edson Lobão,

ministro de Minas e Energia, a nova lei irá modernizar o setor, uma vez que a legislação em vigor já não atendia às condições de inovação da atividade. A Câmara terá até o início de agosto para analisar e votar a proposta.

IPT constrói Laboratório de Estruturas Leves O Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) está concluindo a construção do Laboratório de Estruturas Leves (LEL) no Parque Tecnológico de São José dos Campos (SP). A unidade deverá ser inaugurada em dezembro de 2013 e vai atender principalmente às indústrias aeronáutica, automobilística e de óleo e gás, por meio do desenvolvimento de estruturas leves e mais resistentes.

Entre os materiais utilizados, estarão os metálicos (como alumínio e titânio), compósitos (polímeros reforçados com fibras) e híbridos. O laboratório recebeu investimentos de R$ 48 milhões.

SCGÁS apresenta programa de biogás No último mês, a SCGÁS apresentou seu nacionais e estaduais de fiscalização da programa de biogás/biometano à Agência distribuição do gás natural. O primeiro Nacional do Petróleo, Gás Natural e encontro aconteceu na ANP, que analisará Biocombustíveis (ANP) durante um os projetos para regulamentar a atividade. encontro realizado no Rio de Janeiro e Santa Catarina tem potencial para gerar conheceu as exigências para a distribuição cerca de 3.000.000 m³/dia de biometano do produto. Para regulamentar a operação, por meio de aterros sanitários e dejetos de a SCGÁS vem cumprindo uma agenda animais – 1,5 vez a mais do que é distribuíde apresentação do programa a agências do hoje no Estado.

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engeworld | julho 2013 | 7 Para mais informações visite www.norgren.com/br ou entre em contato com energia@norgren.com

MOTORES A DIESEL Princípios de funcionamento, instalação, operação e manutenção de grupos diesel geradores José Cláudio Pereira Diretor da Perfectum Serviços de Engenharia

M

otores a Diesel são máquinas térmicas alternativas de combustão interna, destinadas ao suprimento de energia mecânica ou força motriz de acionamento. Eles podem ser classificados em quatro tipos básicos: veiculares, marítimos, estacionários e industriais.

Além desses segmentos de aplicações, eles podem ser classificados pelo tipo de sistema de arrefecimento que utilizam e pelo número e disposição dos cilindros.

Essencialmente, as diferenças entre os diversos tipos de motores a Diesel residem nos sistemas que os compõem. Todos funcionam segundo as mesmas leis da termodinâmica, porém, alterações de projeto efetuadas nos sistemas e seus componentes resultam em características de operação adequadas a diferentes aplicações.

Os sistemas que constituem esses motores: • sistema de admissão de ar; • sistema de combustível, incluindo os componentes de injeção de óleo Diesel; • sistema de lubrificação;

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• sistema de arrefecimento; • sistema de exaustão ou escapamento dos gases; • sistema de partida.

O motor, propriamente dito, é composto por um mecanismo que transforma os movimentos alternativos dos pistões em movimentos rotativos da árvore de manivelas que, por sua vez, transmitem energia mecânica aos equipamentos acionados. Os componentes que integram esse mecanismo se subdividem em: Bloco de cilindros: onde se alojam os conjuntos de cilindros compostos por pistões com anéis de segmento, camisas, bielas, árvores de manivelas e de comando de válvulas, com mancais e buchas. Na maioria dos motores, ele é feito em ferro fundido e usinado para receber a montagem dos componentes.

Cabeçotes: funcionam essencialmente como “tampões” para os cilindros e acomodam os mecanismos das válvulas de admissão e escape, bicos injetores e canais de circulação do líquido de arrefecimento. Dependen-

do da construção do motor, podem ser individuais (sendo um para cada cilindro) ou múltiplos (um mesmo cabeçote para mais de um cilindro).

Cárter: é o reservatório do óleo lubrificante. Ele é construído em ferro fundido, liga de alumínio ou chapa de aço estampada. Em alguns motores, o cárter é do tipo estrutural, formando com o bloco uma estrutura rígida que funciona como chassi da máquina.

Seção dianteira: é a parte dianteira do bloco, na qual se alojam as engrenagens de distribuição de movimentos para acessórios externos, como bomba d’água, ventilador, alternador de carga das baterias, etc.

Seção traseira: onde se encontra o volante e a respectiva carcaça para a montagem do equipamento acionado.

Todos os cuidados de manutenção preventiva se concentram nos sistemas do motor. O mecanismo principal só recebe manutenção direta em revisões gerais de recondicionamento ou reforma ou se, eventualmente, necessitar de intervenção para manutenção corretiva em decorrência de defeito ou acidente.

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engeworld | julho 2013 | 9 © Terex Corporation 2013. Terex é uma marca comercial da Terex Corporation nos Estados Unidos da América e em muitos outros países.

Princípios de funcionamento Motores a Diesel aspiram ar, que é comprimido no interior dos cilindros.

Na sequência, recebem o combustível sob pressão superior àquela em que o ar se encontra. A combustão ocorre por autoignição, quando o combustível entra em contato com o ar aquecido pela pressão elevada.

Na maioria dos motores a Diesel, o

combustível injetado ao final da compressão do ar é o óleo Diesel comercial, mas outros combustíveis, como nafta, óleos minerais pesados e óleos vegetais, podem ser utilizados em motores construídos especificamente para a utilização desses materiais. O processo Diesel não se limita a combustíveis líquidos, podendo ser usado também carvão em pó e produtos vegetais. É possível ainda usar gás como

combustível em motores conhecidos de combustível misto ou conversíveis.

Definições

A nomenclatura utilizada pelos fabricantes de motores, normalmente encontrada na documentação técnica relacionada, obedece a notação adotada pela norma DIN 1940.

Existem normas americanas, derivadas das normas DIN, que adotam notações ligeiramente diferentes, porém, com os mesmos significados.

Notação

Nomenclatura

D s

Diâmetro do cilindro Curso do pistão

Diâmetro interno do cilindro

s/D

Curso/diâmetro

Relação entre o curso e o diâmetro do pistão (motores cuja relação curso/diâmetro = 1 são denominados motores quadrados)

n cm

Rotação Velocidade

Número de revoluções por minuto da árvore de manivelas

A Pe z Vh

Área do pistão Potência útil Número de cilindros Volume do cilindro

Superfície eficaz do pistão = πD2/4

Vc

Volume da câmara

Volume da câmara de compressão

V VH e

Volume de combustão Cilindrada total Relação de compressão

Volume total de um cilindro = Vh + Vc

Pi

Potência indicada

É a potência dentro dos cilindros, denominada ihp (Indicated Horsepower). É a soma das potências efetiva e de atrito sob as mesmas condições de ensaio

Pl Psp

Potência dissipada Dissipação

Potência dissipada sob carga, inclusive engrenagens internas

Pr

Consumo de potência

Consumo de potência por atrito, bem como do equipamento auxiliar, para o

Pv

Potência teórica

pe

Pressão média efetiva

É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência no eixo

pi

Pressão média nominal

É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência nominal

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Definição Distância percorrida pelo pistão entre os extremos do cilindro, definidos como ponto morto superior (PMS) e ponto morto inferior (PMI)

Velocidade média do Pistão = 2 sn/60 = sn/30

Potência útil gerada pelo motor para a sua operação e a de equipamentos auxiliares Quantidade de cilindros do motor Volume do cilindro = As

Volume total de todos os cilindros do motor = zVh Também denominada de razão ou taxa de compressão, é a relação entre o volume total do cilindro, ao iniciar a compressão, e seu volume ao final da compressão

Dissipação de potência pela carga

funcionamento do motor, exceto a carga, sendo Pr = Pi - Pe - Pl - Psp

Potência teórica, calculada por comparação, de uma máquina ideal (Hipóteses para este cálculo: ausência de gases residuais, queima completa, paredes isolantes, sem perdas hidrodinâmicas, gases reais)

Motor de quatro tempos Um ciclo de trabalho se estende por duas rotações da árvore de manivelas ou quatro cursos do pistão. No primeiro tempo, com o pistão em movimento descendente, ocorre a admissão, em geral, por aspiração automática de ar. Na maioria dos motores modernos, uma ventoinha empurra a carga do ar para o cilindro (turbocompressão). No segundo tempo, ocorre a compressão, com o pistão em movimento ascendente, e pouco antes de o pistão completar o curso, dá-se a autoignição.

No terceiro tempo, com o pistão em movimento descendente, tem-se a ignição com a expansão dos gases e a transferência de energia ao pistão (tempo motor). No quarto tempo, o pistão em movimento ascendente empurra os gases de escape para a atmosfera. Para

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fazer com que as válvulas de admissão e escapamento funcionem corretamente, a árvore de comando de válvulas (ou eixo de cames) gira a meia rotação do motor, completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos.

Motor quatro tempos

Motor de dois tempos O ciclo do motor abrange apenas uma rotação da árvore de manivelas ou dois cursos do pistão. Em lugar da exaustão e admissão, ocorre a expansão dos gases residuais através da abertura da válvula de escape ao fim do curso do pistão. A exaustão é substituída pelo percurso do ar pouco comprimido, com os gases sendo expulsos pela ação da própria pressão. Depois do fechamento da válvula, o ar remanescente no cilindro é usado para a combustão (a exaustão também pode ser feita por válvulas adicionais). O curso motor é reduzido e o gás de exaustão que permanece na câmara é misturado ao ar admitido. Nos motores de carburação (usados em máquinas pequenas), o gás de exaustão já apresenta a mistura em forma de neblina.

O motor de dois tempos, com o mesmo dimensionamento e rpm que o de quatro

Em lugar da exaustão e admissão, ocorre a expansão dos gases residuais através da abertura da válvula de escape ao fim do curso do pistão 12 | engeworld | julho 2013

Motor dois tempos

tempos, fornece uma potência maior e seu torque é mais uniforme. Os órgãos de distribuição dos cilindros são substituídos pelos pistões e combinados com as fendas de escape e combustão, assim como as de carga.

Por outro lado, os motores de dois tempos apresentam bombas especiais de exaustão e de carga, possuem menor poder calorífico e consumo de combustível relativamente elevado. Sua carga calorífica é consideravelmente mais elevada que a de um motor de quatro tempos de igual dimensionamento.

Teoria do motor A capacidade do motor é definida em termos de potência, em hp (horse-power) ou cv (cavalo vapor), que indicam a quantidade de trabalho que o motor é capaz de realizar em uma unidade de tempo. Por definição, 1 hp é a potência necessária para elevar uma car-

ga de 550 libras a altura de um pé em um segundo, e 1 cv é a potência necessária para elevar uma carga de 75 kg a altura de um metro em um segundo.

Definições de potências Embora existam normas brasileiras que definam o desempenho e as potências dos motores a Diesel, as fábricas existentes no Brasil adotam as normas dos seus países de origem.

As normas brasileiras que tratam dos motores são a MB-749 (NBR 06396), para motores alternativos de combustão interna não veiculares, e a NB-130 (NBR 05477), para a apresentação do desempenho de motores de combustão interna alternativos de ignição por compressão (Diesel).

A potência efetiva contínua não limitada (correspondente a DIN

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engeworld | julho 2013 | 13

6270-A) é a maior potência efetiva garantida pelo fabricante, fornecida sob regime de velocidade, conforme sua aplicação, durante 24 horas, sem sofrer desgaste anormal e perda de desempenho. A ajustagem dessa potência no motor é recomendada para grupos geradores e permite ainda uma sobrecarga.

Uma quantidade injetada de combustível é bloqueada na bomba injetora para que uma sobrecarga (em geral 10% da potência efetiva contínua) do motor a Diesel esteja disponível para a aceleração, tal como requerido em caso de aplicação súbita de plena carga elétrica.

A potência efetiva contínua limitada (correspondente a DIN 6270-B) é a maior potência efetiva garantida pelo fabricante, fornecida sob regime de velocidade angular, conforme sua aplicação, fornecida continuamente durante um período limitado ou intermitentemente, sob indicação do fabricante, sem sofrer desgaste anormal e perda de desempenho. Sua ajustagem não permite sobrecarga. Como esta potência, para ligação de plena carga do consumidor, não possui reserva suficiente para o processo de recuperação do governador de rpm, em princípio, ela não deve ser utilizada para grupos geradores.

As potências definidas são consideradas úteis se todos os dispositivos auxiliares necessários à operação do motor são acionados pelo próprio motor.

A NBR 06396 estabelece os conceitos de potência e consumo de motores de combustão interna e indica como as potências e os consumos de combustíveis devem ser convertidos para condições atmosféricas particulares.

As normas DIN e ABNT tomam como padrão as mesmas condições atmosféricas, ou seja, uma pressão ba14 | engeworld | julho 2013

rométrica de 76 mmHg (equivalente a uma altitude de cerca de 270 m acima do nível do mar), temperatura ambiente de 20°C e umidade relativa do ar de 60%.

A diferença fundamental entre as normas DIN e ABNT é a definição dos acessórios que devem ser acionados pelo motor. A norma ABNT é mais rigorosa e prevê, por exemplo, que as potências de acionamento da bomba centrífuga e do ventilador sejam descontadas ao se definir a potência de um motor industrial, normal-

A ajustagem dessa potência no motor é recomendada para grupos geradores e permite ainda uma sobrecarga mente equipado com esses acessórios.

As normas americanas estabelecem condições atmosféricas padrão de acordo com a ISO3046 para 29,61 inHg de pressão barométrica, equivalente a uma altitude de 300 ft acima do nível do mar, e adotam o mesmo conceito de sobrecarga de 10%, como as normas DIN. Para os motores a Diesel estacionários destinados a grupos geradores, são estabelecidos regimes de operação considerando fatores de carga e definidos três regimes de trabalho: stand by (estabelecido sobre a potência efetiva contínua limitada), prime

power (denominado aqui de contínuo e estabelecido sobre a potência efetiva contínua não limitada) e continuous (definido como sendo a potência em que o motor pode operar por 24 horas com carga constante).

Embora as normas recomendem o contrário, todos os montadores de grupos geradores especificam seus produtos pela potência intermitente ou de emergência (potência efetiva contínua limitada). Se o usuário pretende adquirir um grupo gerador, deve conhecer suas necessidades e especificar de forma clara o regime de operação.

A potência definida como efetiva contínua não limitada permite um regime de trabalho com possibilidade de sobrecarga de 10% durante uma hora a cada 12 horas de operação.

O dinamômetro mede a potência de um motor em suas diversas condições de funcionamento. O dispositivo mais antigo utilizado até os dias de hoje para medir a potência do motor ainda é o freio de Prony, constituído por um volante circundado por uma cinta conectada a um braço, cuja extremidade se apoia sobre a plataforma de uma balança. O volante, acionado pelo motor, tem seu movimento restringido pela pressão aplicada à cinta, que transmite o esforço ao braço apoiado sobre a balança. A partir das leituras da balança, o esforço despendido pelo motor é calculado.

Embora, atualmente, existam equipamentos sofisticados, o princípio de determinação de potência dado pela resistência ao freio se mantém, e os dinamômetros modernos são construídos com o objetivo de opor uma resistência controlada e medida ao movimento de rotação da árvore de manivelas.

engeworld | julho 2013 | 15

Independente do método empregado, a medição do consumo de combustível é fundamental para que se conheça a eficiência com que o motor transforma a energia química do combustível em trabalho útil A potência do motor é determinada considerando: Rotação do motor = n (em rpm) Comprimento do braço = R (em m ou ft) Leitura da balança = F (em lb ou Kg) Sabendo-se que a periferia do volante percorre, no intervalo de uma rotação, a distância 2πr contra a força de atrito f, aplicada pela cinta, então, em cada rotação, tem-se: Trabalho = 2 πrf O conjugado resistente ao atrito que tende a mover o braço é formado pelo produto da leitura F da balança e o valor do comprimento do braço de alavanca R, e é exatamente igual ao produto r vezes f, logo rf = FR. O produto FR é também conhecido como torque do motor.

A potência medida da maneira explicada acima resulta da expansão dos gases de combustão no interior dos cilindros do motor, que impulsiona o pistão e, assim, faz girar a árvore de manivelas contra a resistência oposta pelo freio. Portanto, resulta da pressão 16 | engeworld | julho 2013

exercida sobre a superfície da cabeça do pistão. Essa pressão (no motor a Diesel) é constante na primeira parte do tempo motor, mas se reduz ao longo da segunda parte do curso de potência, dado que há uma variação de volume com o deslocamento do pistão. Por essa razão, considera-se, para efeito de estudo, a pressão média efetiva.

Consumo de combustível e rendimento térmico Independentemente do método empregado, a medição do consumo de combustível é fundamental para que se conheça a eficiência com que o motor transforma a energia química do combustível em trabalho útil.

De posse dos valores de massa de combustível consumido, potência medida e tempo, pode-se calcular o consumo específico de combustível em g/cv.h, g/kWh, g/hp.h ou lb./hp.h. Tomando-se medições em diferentes condições de carga e rpm, é possível plotar em gráfico os diversos resultados e traçar uma curva de consumo para o motor em prova.

Em geral, a curva de consumo específico apresenta os pontos mais favoráveis, de menor valor, com carga em torno de 80% da potência nominal.

Medindo-se o consumo horário sob regime conhecido de carga, pode-se determinar o consumo específico, que é uma variável importante a ser considerada na aplicação do motor. Para o óleo Diesel, o valor da densidade é tomado habitualmente como ρ = 0,854 kg/l, embora algumas variações para mais ou para menos possam ser verificadas.

Rendimento térmico É a relação entre a potência produzida e a potência calorífica entregue. A potência calorífica do combustível é dada em

Kcal/kg, BTU/g ou unidades semelhantes, sempre em quantidade de calor em relação à massa.

Relação ar/combustível Para determinar a relação ar/combustível, é necessário conhecer as quantidades de combustível e ar consumidas pelo motor. Entretanto, medir a vazão de ar não é fácil. Um processo normalmente utilizado para medir a quantidade de ar consumida consiste no uso de um reservatório sob pressão controlada, que fornece ar ao motor através de orifícios calibrados.

Sabendo-se a vazão permitida por cada orifício sob a pressão medida, é possível calcular a massa de ar que o motor aspira.

O método tem o inconveniente de permitir quedas de pressão no coletor de admissão, uma vez que os orifícios somente são abertos após constatada a necessidade de suprir mais ar ao motor para manter a pressão de coletor constante. Se um único elemento medidor for usado, a queda de pressão no sistema e a pressão no coletor de admissão estarão sujeitas a variações.

Em geral, como o conhecimento da quantidade de ar consumida pelo motor é importante para o dimensionamento de filtros de ar, turbocompressores e elementos conexos, a quantidade de ar é avaliada por cálculos (ar teórico necessário). O resultado obtido é a quantidade mínima de ar contida nas moléculas de oxigênio suficientes para a combustão.

Rendimento volumétrico É a relação entre a massa de ar aspirada por um cilindro e a massa de ar que ocuparia o mesmo volume em condições ambientes de pressão e temperatura.

Efeito da velocidade Sob altas velocidades, começa a haver dificuldade no enchimento dos cilin-

dros, devido ao aumento das perdas de carga e a inércia da massa de ar, o que faz cair o rendimento volumétrico.

Efeito do turbocompressor Nos motores a Diesel, a turbina (supercharger, turbocompressor, sobrealimentador, supercarregador, turboalimentador ou simplesmente turbo) eleva a pressão do ar no coletor de admissão acima da pressão atmosférica fazendo com que, no interior de um mesmo volume, seja possível depositar mais massa de ar, o que possibilita maior quantidade de injeção de combustível e resulta em mais potência para o motor. Além disso, proporciona maior pressão de compressão no interior do cilindro, produzindo

temperaturas de ignição mais elevadas e, consequentemente, melhor aproveitamento do combustível com redução das emissões de poluentes.

Para melhorar o efeito do turboalimentador, adiciona-se ao sistema de admissão de ar um processo de arrefecimento do ar admitido, normalmente denominado de aftercooler ou intercooler, dependendo da posição onde se encontra instalado, com a finalidade de reduzir a temperatura do ar e aumentar ainda mais a massa de ar no interior dos cilindros. A tendência, para o futuro, é que todos os motores a Diesel sejam turboalimentados.

Constituído por um conjunto de dois rotores montados nas extremidades do mesmo eixo, o turbocompressor é

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acionado pela energia cinética dos gases de escape, que impulsiona o rotor quente (ou turbina) e faz com que o rotor frio (compressor radial), na outra extremidade, impulsione o ar para os cilindros. O turbocompressor trabalha sob rotações elevadas (80.000 a 100.000 rpm), com temperatura máxima do gás de escape de 790°C, proporcionando um ganho de potência nos motores a Diesel da ordem de 30 a 40% e redução do consumo específico de combustível em torno de 5%.

Devido ao aumento da pressão máxima de combustão, exige-se uma vedação sólida e maior pressão da injeção. O fluxo do óleo para as guias das válvulas deve ser garantido por conta da sobrepressão do gás nos canais. Além disso, o primeiro anel de segmento do pistão motor deve ser instalado em canaleta reforçada com suporte especial de aço ou ferro fundido.

Devido às altas rotações de operação, o turbocompressor trabalha com o eixo apoiado sobre dois mancais de buchas flutuantes, que recebem lubrificação interna e externa. Ao parar o motor, durante um certo intervalo, o turbocompressor continua girando por inércia sem receber óleo lubrificante. Neste

Devido ao aumento da pressão máxima de combustão, exige-se uma vedação sólida e maior pressão da injeção 18 | engeworld | julho 2013

período, ocorre contato entre a bucha e a carcaça, e também entre a bucha e o eixo, provocando desgaste. Nos grupos Diesel geradores, a durabilidade do turbocompressor fica sensivelmente reduzida, podendo ser medida em número de partidas em vez de horas de operação. Nas aplicações em que não há paradas frequentes do motor em alta rotação, a durabilidade do turbocompressor pode chegar a até 4.000 horas contra o máximo de 1.000 partidas nos grupos Diesel geradores. Existe um dispositivo acumulador de pressão para ser instalado na linha de lubrificação do turbocompressor que ameniza os efeitos das paradas, porém, não é fornecido “de fábrica” pelos fabricantes de motores a Diesel, devendo, quando for o caso, ser instalado pelo usuário.

Novas tecnologias Para as próximas gerações de motores a Diesel, estão sendo desenvolvidos turbocompressores dotados de recursos para interatividade com gerenciamento eletrônico, assistidos por sensores e atuadores a comandos hidráulicos, elétricos e/ou pneumáticos.

Os desenvolvimentos incluem novos sistemas de mancais com a utilização de rolamentos de esferas especiais e mancais a ar. A principal plataforma de desenvolvimento é o conceito atualmente conhecido como geometria variável (VGT), que, dependendo das variações da carga aplicada ao motor, varia o fluxo de gases de escape sobre a turbina, modificando, assim, a energia fornecida e, consequentemente, a quantidade de ar enviada pelo compressor para os cilindros. Além do conceito de geometria variável, há opções de multiestágios e a combinação de compressores centrífugos com compressores radiais. O objeti-

vo é manter a relação ar/combustível em qualquer situação operacional do motor, propiciando o melhor aproveitamento da energia térmica do combustível e reduzindo ao mínimo ruídos e emissões de poluentes.

Energia térmica do combustível Motores a Diesel de grande porte e baixa rotação têm melhor aproveitamento da energia obtida na combustão. O calor gerado pelo poder calorífico do óleo Diesel se dispersa e apenas uma parcela é transformada em potência útil. Para os motores Diesel de pequeno porte e alta rotação, o rendimento térmico se situa, em média, entre 36 e 40%, o que, para máquinas térmicas, é considerado alto.

Correções por influências de condições atmosféricas O desempenho dos motores a Diesel é afetado pelas condições ambientais de temperatura, pressão e umidade. Para permitir uma base comum de comparação dos resultados, deve ser aplicado um fator de redução para transformar os valores correspondentes às condições da atmosfera padrão, segundo a norma NBR 5484 da ABNT.

Combustão no motor a Diesel O gás de combustão aspirado ou induzido sob pressão é tão comprimido (temperatura entre 550 e 600°C) que se dá a autoignição. Uma parte do combustível, injetada em primeiro lugar, queima rapidamente, e a que é injetada em seguida, em maior quantidade, queima sob pressão aproximadamente constante. A injeção começa antes do pistão atingir o PMS, no tempo de compressão. Só se consegue

uma boa combustão quando há a melhor mistura possível entre as gotículas de combustível e o ar necessário à combustão. Para tanto, é preciso, entre outras coisas, adequar o jato de combustível à forma da câmara de combustão (com ou sem repartições). Outras possibilidades incluem o uso de um ou mais jatos – e o arranjo da disposição dos jatos e do comprimento dos jatos, da sua força e do tamanho das gotículas – e um turbilhonamento mais intenso do ar de combustão.

A maioria dos motores modernos utiliza a injeção direta devido ao seu melhor rendimento térmico

um bom projeto começa com um bom planejamento

Tipos de injeção O ponto mais importante é a formação da mistura mediante a injeção do combustível antes e durante a autoignição e combustão da carga de ar fortemente comprimida. No desenvolvimento dos motores a Diesel, ao longo dos últimos cem anos, foram encontradas várias soluções que, em parte, coexistem ainda hoje.

Injeção indireta Uma pequena parte da câmara de combustão (antecâmara) é separada da parte principal mediante um estreitamento. O combustível, que em sua totalidade é injetado na antecâmara por uma bomba dosificadora a êmbolo com funcionamento excêntrico e pressão entre 80 e 120 at, dependendo do projeto do motor, inflama-se e queima parcialmente ali. A sobrepressão instantânea assim formada sopra a mistura inflamada com um efeito de pulverização e turbulência desde o “canal de disparo” até a câmara principal, rica em ar. As paredes da antecâmara, sobretudo o ponto de impacto do jato entrante, são mantidas sob a temperatura mais elevada possível, pois auxiliam na preparação e ignição do combustível. Embora esse tipo de injeção produza menos componentes de

gás de escape, gera maiores perdas de calor devido à multiplicação de superfícies de permutação, o que resulta em maior consumo específico de combustível.

Injeção direta O combustível é injetado diretamente sobre a cabeça do pistão por um bico injetor com um ou vários pequenos furos (com diâmetros de 0,1 a 0,3 mm) direcionados segundo um ângulo apropriado. Esse tipo de injeção funciona com pressões elevadas (até 400 at) para a obtenção de uma pulverização muito fina e a adequada distribuição do combustível no ar de carburação.

O jato único forma uma neblina composta por gotas minúsculas que se inflamam na proximidade da entrada. A formação da mistura é acelerada e melhorada quando o ar de carburação executa um movimento rápido em relação à névoa de combustível.

Para isso, o movimento circular e turbulento do ar se produz de várias formas, já com o processo de sucção ou compressão. A maioria dos motores modernos utiliza a injeção direta devido ao seu melhor rendimento térmico.

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Sistema de injeção Desde a construção do primeiro motor a Diesel, o principal problema

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Posteriormente, esse sistema passou a integrar motores mais pesados e ganhou a denominação de common rail tem sido o processo de injeção do combustível para a combustão ideal. Os sistemas existentes não sofreram grandes modificações no decorrer dos anos. As principais alterações foram o advento da bomba rotativa em linha, que permitiu aos motores alcançarem rotações mais elevadas e maior potência, e os sistemas de gerenciamento eletrônico (EDC, de electronic Diesel control) que, embora tenham trazido consideráveis resultados, esbarraram na limitação mecânica dos sistemas em uso, que não podiam prescindir

de um meio de comprimir o óleo Diesel pela ação de um pistão comandado no instante adequado.

Assim, os componentes básicos dos sistemas de injeção foram mantidos e os recursos eletrônicos foram utilizados para monitoramento e controle, sem intervenções importantes no processo de injeção.

No anos 90, uma companhia italiana lançou um motor a Diesel dotado de um sistema de injeção revolucionário, que aumentava a potência e o torque com redução do consumo e, por consequência, os níveis de emissões, o que abriu novas perspectivas para os motores a Diesel. Posteriormente, esse sistema passou a integrar motores mais pesados e ganhou a denominação de common rail. A nova tecnologia não está disponível para os motores utilizados nos grupos geradores, mas tudo indica que brevemente os motores estacionários e industriais serão incrementados com novos desenvolvimentos tecnológicos.

O combustível Para a autoignição e a queima perfeita,

os motores a Diesel precisam de combustíveis com alto ponto de ignição. A pré-combustão, medida pelo índice de cetana, é a tendência do combustível à autoignição, quando ocorre a injeção no motor a Diesel, e é uma característica importante neste tipo de motor.

O óleo Diesel é uma mistura de hidrocarbonetos com ponto de ebulição entre 200°C e 360°C e tem poder calorífico médio (ou calor de combustão) de 11.000 Kcal/Kg. O óleo Diesel comum ou comercial usado universalmente requer cuidados quanto ao seu manejo e utilização. A água, presente em maior ou menor concentração, é o principal contaminante e deve ser removida por centrifugação ou filtragem especial com decantadores.

Como os componentes das bombas e bicos injetores são construídos com folgas adequadas à lubrificação pelo próprio óleo Diesel, a presença de água os danifica imediatamente. Além de água, todo óleo Diesel tem um certo teor de enxofre que não pode ser removido e do qual resultam, após a combustão, com-

Propriedade

Especificação

Método de teste em laboratório

Viscosidade Número de cetana Teor de enxofre Teor de água e sedimentos Resíduos de carbono Ponto de fulgor

ASTM D-445 ASTM D-613 ASTM D-129 ou 1552 ASTM D-1796 ASTM D524 ou D-189 ASTM D-93

1,3 a 5,8 CentiStoke a 40°C

Ponto de névoa Corrosão por enxofre ativo sobre lâmina de cobre Teor de cinzas Destilação

ASTM D-97 ASTM D- 130

12°C abaixo da temperatura esperada de operação

ASTM D-482 ASTM D-86

Não exceder 0,02% em peso

20 | engeworld | julho 2013

No mínimo 40, exceto em clima frio Não exceder 1,0% em peso Não exceder 1,0% em peso Não exceder 0,25% em peso em 10% de resíduos 52°C (125°F) mínimo. Algumas sociedades classificadoras requerem ponto de fulgor mais elevado.

Não exceder o n° 2 após 3 horas a 50°C

A curva de destilação deve ser suave e contínua, 98% do combustível deve evaporar abaixo de 360°C e todo o combustível deve evaporar abaixo de 385°C

Nos motores em geral, a combustão oxida uma parcela dos componentes admitidos no interior do cilindro

S.BELEGI

postos nocivos à saúde.

Os hidrocarbonetos não carburados (liberados por perdas na exaustão e por vazamentos nas vedações dos pistões), o formaldeído (reação parcial da mistura de combustível e ar), o monóxido de carbono, os óxidos nítri-

cos (resultantes da reação do ar com a pressão e as temperaturas elevadas) e todos os componentes de mau cheiro, como a fuligem, podem causar problemas à saúde e vêm sendo objeto de padrões e normas de proteção ambiental.

Gases de escape – emissões A combustão é uma reação química de oxidação processada sob altas temperaturas. Nos motores em geral, a combustão oxida uma parcela dos componentes admitidos no interior do cilindro. O combustível, principalmente se derivado de petróleo, é, na realidade, uma mistura de hidrocarbonetos e materiais como enxofre, vanádio, sódio, etc. O ar utilizado como comburente também é uma mistura de gases diver-

sos. O oxigênio contido no ar é o que realmente interessa ao processo de combustão uma vez que os demais gases, como o nitrogênio, podem produzir compostos indesejáveis ao serem combinados com alguns componentes do combustível.

Organizações internacionais como a EPA, nos Estados Unidos, o Conama, no Brasil, e outras entidades, vêm estabelecendo padrões para controle das emissões desses gases. Para saber mais sobre as limitações de emissões, consulte a Resolução Conama n° 001 de 08/03/90 e veja a norma brasileira NBR14489 – Motor Diesel – Análise e determinação dos gases e do material particulado emitidos por motores do ciclo Diesel – ciclo de 13 pontos, publicada pela ABNT em 04/2000.

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Quando não se dispõe desse recurso, a carga das baterias é feita pelo gerador de carga, que é o alternador nos motores atuais Sistema de partida Os dispositivos de partida do motor a Diesel podem ser elétricos, pneumáticos ou à mola. A partida elétrica é empregada na maioria dos casos, a pneumática ou à mola é utilizada quando o uso da partida elétrica não é viável.

A partida à mola só é aplicável em motores a Diesel de pequeno porte (abaixo de 100cv). Para motores a Diesel de grande cilindrada, a partida a ar comprimido é feita pela descarga de certa quantidade de ar sob alta pressão em um cilindro predefinido, cujo êmbolo é posicionado próximo ao PMS para receber o primeiro impulso. Ao se deslocar rapidamente em sentido descendente, o cilindro faz com que os êmbolos atinjam o PMS do tempo de compressão em outros cilindros e recebam injeção de combustível, iniciando o funcionamento do motor.

Nos motores de pequeno porte, pode-se instalar um motor de partida a ar comprimido, que funciona de modo similar ao motor elétrico. Geralmente, esta é a solução adotada em ambientes nos quais o uso de componentes elétricos 22 | engeworld | julho 2013

que possam produzir faíscas não é permitido por motivo de segurança.

A potência de partida dos motores a Diesel varia de 0,6 a 1,2 cv por litro de cilindrada do motor. São usados valores mais baixos para motores de maior cilindrada e vice-versa.

Devido ao consumo de energia durante as partidas, os motores a Diesel de até 200 cv utilizam sistema elétrico de 12 V. Em motores maiores são usados sistemas de 24 V.

Componentes elétricos Alguns motores a Diesel, especialmente os aplicados em grupos Diesel geradores, são dotados de um dispositivo elétrico de parada – em geral, um solenoide – que, dependendo do fabricante e do tipo do motor, trabalha com alimentação constante ou, em alguns casos, é alimentado somente no momento da parada o motor. Esse dispositivo, na maioria dos grupos geradores, está interligado a outros componentes de proteção.

Existem ainda motores equipados com ventilador acionado por embreagem eletromagnética, controlada por um termostato, que são ligados quando a temperatura da água aumenta.

Para manter as baterias em boas condições de funcionamento, é necessário repor a energia consumida pelo motor de partida, solenoide de parada e demais consumidores. Em alguns casos, como nos grupos geradores de emergência, um carregador/flutuador automático alimentado pela rede elétrica local mantém as baterias em carga durante o tempo em que o motor permanece parado. Nestas condições, as baterias estão permanentemente carregadas. Quando não se dispõe desse recurso, a carga das baterias é feita pelo gerador de carga, que é o alternador nos motores atuais.

A potência do alternador é determinada pelos receptores (iluminação, ventilador, parada, etc.), pelo tamanho da bateria e pela frequência de partidas.

Nos motores de médio porte, a potência do alternador situa-se entre 800 e 1.300W (35 e 55A). Deve-se evitar o funcionamento do alternador em vazio, desconectado dos terminais das baterias, pois nessas situações o regulador automático de tensão não atua e o alternador poderá gerar picos de tensão capazes de danificar os retificadores. Em alguns motores, o alternador funciona como um esticador da correia que aciona também a bomba d’água. Em outros casos, o alternador é acionado por uma correia independente. Em todos os casos, a tensão da correia deve ser verificada periodicamente e ajustada sempre que necessário.

Elementos para análise de desempenho – comparação de motores Para comparar os desempenhos dos motores, os seguintes elementos geralmente são considerados: 1. consumo específico de combustível (lb./hp.h ou g/cv.h) 2. pressão média efetiva (lb./in² ou Kg/cm²) 3. relação peso/potência (peso do motor/BHP) 4. potência por unidade de cilindrada (BHP/in³ ou BHP/cm³) A comparação depende do fim a que se destina o motor. Para motores de aviação, por exemplo, os elementos 1 e 3 podem ser os mais significativos, já para um motor estacionário, o consumo específico de combustível tem importância fundamental.

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Instrumentação

artigo

Oito passos para a seleção de um poço termométrico Mario Sergio Filippetti Diretor comercial para a América do Sul e administrador da Ashcroft Willy do Brasil

A

medição de temperatura de fluidos em ambientes dinâmicos, ou seja, sujeitos a pressão ou nos quais há a movimentação do fluido, exige a presença de um sensor de medição extremamente delicado dentro dos equipamentos ou tubulações. Se o sensor não estiver corretamente protegido e dimensionado, ele pode sofrer danos que impedem a leitura correta da temperatura ou, pior, que deixem escapar partes do sensor

para o interior ou que deixem vazar o conteúdo do processo para o exterior, colocando em risco a integridade do equipamento, do meio ambiente e até mesmo a vida dos operadores.

A proteção adequada nesses casos é feita por um acessório chamado poço termométrico. Este artigo expõe um método de oito passos para a correta seleção dos poços termométricos de acordo com a aplicação.

Definição do poço termométrico O poço termométrico, ou simplesmente poço, é uma barra metálica dotada de um furo central longitudinal cego, instalado permanentemente em um equipamento ou tubulação para permitir a introdução do sensor de um instrumento para medição ou controle da temperatura em seu interior, protegendo-o do contato com o fluido de processo.

poços termométricos

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O poço tem tripla função: Protege a haste de um termômetro ou outro instrumento de temperatura dos efeitos da corrosão causada por fluido quimicamente agressivo ao material da haste do instrumento, dos desgastes

provocados por fluidos abrasivos e de deformações na haste, causadas pelo fluxo do fluido com turbulência e/ou velocidade e/ou pressão excessivas.

Possibilita a retirada do instrumento de temperatura para manutenção sem a necessidade da paralização do processo, reduzindo os custos de manutenção dos instrumentos.

Uma vez que são instalados como parte do equipamento ou tubulação, evitam a perda de fluido de processo na retirada do instrumento para manutenção, diminuindo gastos com fluidos caros e aumentando a segurança, além de reduzir o impacto ambiental no caso de fluidos nocivos à saúde ou ao meio ambiente.

Existem basicamente três formas construtivas de poços: Fabricados em barra sólida com furo concêntrico e não passante (ideais para as aplicações dinâmicas).

Fabricados em barra sólida contendo dois ou mais segmentos quando o tamanho inviabiliza o processo de fabricação em uma única peça.

Fabricados a partir de um tubo unido a um soquete de conexão de um lado

e a uma ponta sólida do outro (usados somente para aplicações estáticas).

em tubulação. Os tipos mais comuns de flanges são:

Os poços estão disponíveis para aplicações de baixa demanda, altas pressões, altas temperaturas, ou aplicações de alta velocidade do fluido de processo, assim como para muitos outros serviços gerais da indústria. São selecionados em função da pressão, temperatura, velocidade de fluxo, densidade ou massa específica do fluido, vibração e parâmetros de corrosão. Os tipos básicos de poços incluem: roscados, soldados no soquete, soldados diretamente em equipamento ou tubulação, flangeados ou com conexão sanitária. O tipo roscado é geralmente o menos oneroso e o mais versátil. A correta seleção de um poço é crítica na maioria das aplicações, mas pode ser efetuada por meio dos oito passos listados a seguir.

Flanges de faces planas: normalmente utilizados quando o contraflange é feito a partir de uma peça fundida. Flanges de faces planas não devem ser acoplados com flanges de face com ressalto.

Flanges de face com ressalto: são comumente encontrados em aplicações de planta de processo. A face com ressalto tem uma textura para prender a gaxeta de vedação, colocada entre os dois flanges.

Flanges de união por anel: são utilizados em aplicações de alta pressão e/ou alta temperatura. Este flange tem um canal que aceita uma junta de anel de metal e, uma vez que os parafusos são apertados, fornece uma vedação metal com metal.

1.Conexão ao processo É a porção do poço que estabelece a ligação com o recipiente ou tubulação. Essas conexões podem ser do tipo roscada macho, com superfícies preparadas para a solda, constituídas por flanges para vedação mecânica de pressão, sanitária, etc.

São normalmente definidas pela finalidade do recipiente ou tubulação.

Para uso na indústria geral, a conexão roscada é a mais econômica e prática do ponto de vista da instalação.

poço roscado

A conexão flangeada é muito comum para a padronização do tipo de conexão

poço flangeado

Para a produção de alimentos, a conexão sanitária é a mais conveniente, uma vez que permite a retirada fácil do poço para limpeza quando há parada do processo, evitando contaminação por micro-organismos em eventuais interstícios formados em qualquer tipo de conexão. Os tipos mais comuns de conexão sanitária são: Triclamp: é um semiflange soldado ao poço acompanhado de uma garra para desconexão simplificada do processo. engeworld | julho 2013 | 25

Roscas SMS, DIN, etc.: é um semiflange soldado ao poço acompanhado de um anel com rosca fêmea para desconexão simplificada do processo.

extensão “U”, definida nos próximos passos, para a qual a extensão “T” será de 2’’). Extensões não padronizadas podem ser fornecidas, embora sejam sugeridos incrementos de 3’’ para proporcionar a inserção correta e combinar com comprimentos de haste padrão do instrumento.

poço com conexão sanitária

Para uso em fluidos nocivos à saúde, a conexão soldada é a mais conveniente por garantir a ausência de emissões do fluido para a atmosfera. Os tipos mais comuns de conexão soldada são soldada a soquete (unida à tubulação) e soldada diretamente no processo.

termômetro everyangle

5. Comprimento de inserção do poço

poço para solda

2. Tamanho da conexão ao processo É a medida da conexão do poço determinada segundo o tipo de conexão escolhida no passo anterior, do tamanho nominal do recipiente ou tubulação, e com a pressão interna do mesmo, devendo ser definida segundo os preceitos da norma técnica da conexão escolhida.

3. Dimensão de isolação É indicada como extensão “T” em desenhos de engenharia quando aplicável. Ela é usada quando o recipiente ou tubo em que o poço está inserido é isolado termicamente, e é o comprimento extra entre a conexão do processo e a conexão do instrumento de um poço, determinado pela espessura do isolante. A extensão “T” padrão é de 3’’ (exceto para poços com 2 ½’’ de 26 | engeworld | julho 2013

4. Comprimento de inserção do instrumento É comumente chamado de dimensão “C” e é na verdade uma especificação do termômetro e não uma especificação do poço. Este comprimento é frequentemente determinado em catálogos de poços por conveniência. É o comprimento medido desde o topo da rosca de montagem de um termômetro até o fim de sua haste. Para uma leitura mais precisa, recomenda-se que toda a parte sensível da haste do instrumento de temperatura seja imersa no fluido de processo, sendo que sua posição final deve ser o centro da região cuja temperatura se quer ler.

Comumente chamado de dimensão “U” é a porção do poço que se estende desde a conexão ao processo (por baixo da rosca) até a ponta do poço, que é inserida no processo. A dimensão “U” do poço é dada pela diferença entre o comprimento de inserção do instrumento “C”, calculado no passo quatro, somado à espessura da ponta do poço menos a extensão “T” menos o comprimento da conexão de processo do poço menos o comprimento da conexão do poço ao instrumento.

engeworld | julho 2013 | 27

As tabelas de corrosão dos fabricantes informam o material mais adequado para cada fluido de processo

terial do recipiente ou tubulação em que o poço vai ser instalado. As tabelas de corrosão dos fabricantes informam o material mais adequado para cada fluido de processo.

8. Configuração da extensão “U” É o formato da porção de um poço inserido no processo. A extensão “U” pode ser: Reta: é o estilo de extensão “U” original do projeto para um poço, e é adequado para baixas pressões e baixa velocidade do fluido.

6. Diâmetro do furo É o diâmetro interior do poço, dimensionado para acomodar a haste ou bulbo do instrumento de temperatura. Esta dimensão pode ser crítica, pois a tolerância deverá proporcionar fácil instalação do instrumento, além de um ajuste o mais próximo possível do perfeito para minimizar o retardamento térmico. O furo deve também ter o menor diâmetro possível para aumentar a resistência do poço. Os diâmetros de furo padrão são de 0,260” ou 0,385” (6,2 mm ou 8,2 mm), para acomodar as hastes do instrumento, as quais têm diâmetros de 1/4” ou 3/8” (6 mm ou 8 mm).

Para facilitar a transmissão de temperatura, uma pasta grafitada normalmente é usada para preencher o espaço entre a porção sensora da haste do instrumento de temperatura e o poço.

poço reto

Escalonada (com degrau): tem diâmetro de ponta significativamente reduzido, o que melhora a transferência de calor para o elemento sensor. Essa configuração faz com que o sensor tenha melhor resposta às alterações de temperatura do processo, porém, a extensão escalonada resiste a pressões ainda menores do que a reta.

7. Material construtivo A seleção baseia-se habitualmente na robustez e resistência à corrosão.

A seleção deve ser compatível com o fluido de processo, sua concentração e temperatura, bem como com o ma28 | engeworld | julho 2013

de resposta mais rápido do que uma extensão reta. A extensão cônica é recomendada devido à sua robustez superior e resistência à vibração.

poço escalonado

Cônica: tem ponta de diâmetro menor do que a base do poço, proporcionando maior rigidez e tempo

poço cônico

Para cálculo da resistência do poço à vibração causada pelo regime dinâmico do fluido de processo, escolha da configuração da extensão “U” e seu dimensionamento, são necessários os seguintes parâmetros: comprimento de insersão (calculado no passo cinco); diâmetro do furo da haste (calculado no passo seis); material (escolhido no passo sete); velocidade do fluido de processo em regime; viscosidade dinâmica do fluido de processo; massa específica do fluido de processo; temperatura máxima do fluido de processo; pressão de trabalho; pressão máxima do fluido de processo.

O cálculo é feito utilizando a norma ASME PTC 19.3 TW 2010, que oferece o melhor método para seleção do tipo de poço e o dimensionamento final em termos de resistência à vibração causada por regimes de fluxo turbulento.

Os melhores fabricantes oferecem o cálculo com memorial baseado na norma.

elétrica

artigo

O funcionamento dos inversores de frequência e parametrização

A

tualmente, a maioria dos motores encontrados nas aplicações industriais tem alimentação trifásica. O controle da velocidade e torque desses motores diretamente a partir da rede de energia exige a utilização de recursos específicos. Um dos meios de realizar esse tipo de controle é fazer uso do inversor de frequência.

Os inversores ou capacitores de frequência são dispositivos capazes de gerar tensões e frequências trifásicas ajustáveis para controlar a velocidade de um motor de indução trifásico.

Funcionamento Os inversores de frequência possuem uma entrada ligada à rede de energia comum de alimentação e uma saída aplicada ao dispositivo a ser alimentado, como um motor trifásico. Em seu primeiro estágio, o inversor possui um circuito retificador, que transforma a tensão alternada em contínua. Em um segundo estágio, ele realiza o processo inverso, transformando a tensão contínua em alternada (conversor) com a frequência requerida pela carga. entrda monofásica ou trifásica

inversor de frequência

motor

saída trifásica

ligação do inversor de frequência

LIGAÇÃO DO INVERSOR DE FREQUêNCIA Na rede de entrada, a frequência é fixa (60 Hz ou 50 Hz), e a tensão é transformada pelo retificador de entrada em contínua pulsada (retificação de onda completa). Um capacitor transforma essa tensão contínua pulsada em uma tensão contínua pura com valor aproximado de Vdc = √2 x Vrede.

Essa tensão contínua é conectada ciclicamente aos terminais de saída pelos dispositivos semicondutores do inversor, transistores ou tiristores, que funcionam como chaves estáticas. O controle desses dispositivos é feito pelo circuito de comando, para a obtenção de um sistema de tensão pulsada, cujas frequências fundamentais estão defasadas em 120°.

A tensão é escolhida mantendo a relação

tensão/frequência constante, o que resulta em uma operação com fluxo constante e na manutenção da máxima capacidade de sobrecarga momentânea do motor.

Configuração A configuração básica de um inversor apresenta os seguintes itens: Retificador: um bloco que retifica a energia trifásica (alternada) disponível na entrada para a alimentação do inversor.

retificador

engeworld | julho 2013 | 29

Inversor de potência: responsável por gerar a tensão trifásica de alimentação do motor usando a tensão contínua do bloco anterior. + T1

T2

T3

T4

T5

T6

saída para o motor

-

entrada de drive pwm

Proteção contra surtos: elementos como varistores, TVS e outros, destinados a proteger o dispositivo de falhas que podem ocorrer na rede de energia.

Proteção interna: bloco responsável pelo monitoramento das tensões presentes na saída do retificador. Diante de uma variação perigosa, o circuito sinaliza o bloco de controle para que ele possa fazer a proteção, desligando a alimentação, por exemplo.

Driver: gera os sinais que excitam os transistores de potência de saída.

Auto-boost: monitora as condições de carga do motor, determinando o nível de tensão que deve ser aplicado para gerar o torque necessário à aplicação.

Programação: trata-se de um painel com informações gerais, como avisos de erro, pelo qual é realizada a programação do modo de funcionamento do motor.

Interface (I/O): bloco por meio do qual o inversor se comunica com dispositivos externos, como computadores ou microprocessadores ligados a sensores.

Controle (I): neste bloco são tomadas as decisões em função da programação e dos sinais externos e internos.

Controle e chaveamento (II): o bloco de controle gera pulsos que atuam sobre os transistores de chaveamento.

30 | engeworld | julho 2013

As formas de onda e frequência do sinal gerado por este circuito determinam a velocidade e a potência aplicada ao motor.

Vantagens e desvantagens O inversor de frequência possibilita o controle do movimento do motor de corrente alternada (CA) por meio da variação da frequência elétrica, e também provoca uma variação na tensão de saída para que seja respeitada a característica tensão/frequência (V/F) do motor, não produzindo aquecimento excessivo quando o motor opera em baixas rotações.

Em frequências de operação acima

Esta região de operação é conhecida como região de enfraquecimento de campo devido à redução do fluxo ou campo do motor da nominal, o acionamento ocorre com perda de torque. O inversor promove a elevação da frequência sem aumentar o valor da tensão aplicada, fazendo com que haja uma redução no fluxo do motor, o que gera uma redução no conjugado disponível. Esta região de operação é conhecida como região de enfraquecimento de campo devido à redução do fluxo ou campo do motor.

Os tipos de inversores Os inversores se dividem em escalares e vetoriais. Ambos possuem uma mesma estrutura de funcionamento, mas se diferenciam pelo modo como o torque é controlado.

Inversor escalar Os inversores escalares baseiam-se em equações de regime permanente, que mantêm constante a relação V/F. Eles apresentam um desempenho dinâmico limitado, sendo usualmente empregados em tarefas simples, como o controle da partida e da parada, e sua utilização é crítica sob baixas rotações.

Inversor vetorial Esses inversores baseiam-se em equações dinâmicas do motor. Embora sua programação de controle seja mais complexa que a do escalar, ele apresenta desempenho dinâmico superior.

Esse tipo de inversor realiza a variação da tensão e da frequência, otimizando o torque em qualquer condição de rotação (baixa ou alta).

De modo geral, é como se ele parametrizasse a cada ms uma relação V/F para cada nova situação. Por meio de correntes de magnetização e rotórica do motor, o inversor controla a relação V/F. A técnica permite que eles sejam empregados em tarefas complexas, que exigem grande precisão e dinâmicas rápidas em termos de controle.

Normalmente, um tacômetro, ou um encoder, são utilizados como sensores de velocidade, formando uma “malha fechada” de controle. Existem, porém, inversores vetoriais “sensorless”, que não utilizam sensores de velocidade externos.

Os inversores vetoriais necessitam da programação de todos os parâmetros do motor, como resistências elétricas, indu-

Para facilitar o set up, alguns inversores dispõem de sistemas de ajustes automáticos, conhecidos como auto tunning tâncias e correntes nominais do rotor e do estator. Para facilitar o set up, alguns inversores dispõem de sistemas de ajustes automáticos, conhecidos como auto tunning.

Instalação Os terminais identificados como: R, S, e T (ou Ll, L2, e L3), referem-se à entrada trifásica da rede elétrica. Para pequenas potências, são comuns os inversores apresentarem entrada monofásica e saída trifásica.

Para diferenciar a entrada da rede para a saída do motor, a saída (normalmente) é indicada por U, V e W. A potência e os bornes de comando devem ser consultados no manual do fabricante. Os principais bornes são as entradas (analógicas ou digitais) e as saídas (geralmente digitais).

Cuidados de instalação As precauções abaixo melhoram o funcionamento do inversor e evitam que ele interfira em outros equipamentos. os inversores não resistem à ligação invertida de entrada da rede elétrica (trifásica ou monofásica) com a saída trifásica para o motor; o aterramento elétrico deve estar bem conectado, tanto ao inversor como ao

motor, e o calor do aterramento não deve ser superior a 5 (IEC536); o tamanho do cabo entre a interface de comunicação (RS 232 ou RS 485) e o PC deve ser o menor possível; recomenda-se evitar ao máximo, misturar, em um mesmo eletroduto ou canaleta, cabos de potência e cabos de comando; o inversor deve ser alojado próximo a “orifícios” de ventilação. Nos casos em que a potência é muito elevada, o dispositivo deve ser submetido a ventilação ou exaustão; a rede elétrica deve ser confiável e não ultrapassar variações de ±10% em sua amplitude; é recomendável utilizar cabos de comando devidamente blindados, sempre que possível; os equipamentos de controle (PLC, CNC, PC, etc.), que operam em conjunto com o inversor, devem possuir um “terra” em comum; o uso de arruelas e parafusos adequados garantem a boa fixação do instrumento ao painel, evitando que ele seja submetido a vibrações mecânicas.

Além disso, muitos inversores utilizam o próprio painel em que são fixados como dissipador de calor e sua má fixação pode causar o aquecimento excessivo do dispositivo; o uso de supressores de ruídos elétricos são recomendados para as aplicações em que há contadores e bobinas agregadas ao funcionamento do inversor.

Parametrização “Parametrizar” um inversor é programá-lo para uma determinada modalidade de operação, e os principais parâmetros encontrados são: engeworld | julho 2013 | 31

Normalmente, optase por um inversor com capacidade de corrente igual ou um pouco superior à corrente nominal do motor Parâmetro P009: Liberação de alteração de parâmetros Ajuste 0: somente os parâmetros P001 a P009 podem ser alterados.

Ajuste 1: os parâmetros de P001 a P009 podem ser alterados e os demais podem ser somente lidos.

Ajuste 2: todos os parâmetros podem ser alterados, exceto P009, que “reseta” ao ser desligado.

Ajuste 3: todos os parâmetros podem ser alterados.

Parâmetro P084: Tensão nominal do motor Programa a tensão nominal do motor.

Parâmetro P083: Corrente nominal do motor Programa a corrente nominal do motor. Esse valor é usado pelo sistema de proteção contra sobrecarga.

Parâmetro P003: Frequência mínima de saída Programa a frequência mínima de saída (entre 0 e 650 Hz).

Parâmetro P013: Frequência máxima de saída

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Parâmetro P003: Tempo de parada (rampa de desaceleração) Programa o tempo de parada.

Parâmetro P076: Frequência de chaveamento PWM Programa a frequência do circuito PWM que, em alguns tipos, pode variar a cada 2 kHz. Deve ser escolhido o menor valor possível para evitar interferências eletromagnéticas (EMI). No entanto, o uso de frequências muito baixas pode fazer com que ruídos audíveis sejam produzidos no circuito.

Programa a frequência máxima de saída (entre 0 e 650 Hz).

Parâmetro P031: Frequência de JOG Programa a frequência do JOG (impulso), um recurso usado para fazer uma máquina funcionar sob velocidades muito baixas, facilitando o posicionamento de peças antes dela entrar em funcionamento normal.

Parâmetro P002: Tempo de partida (rampa de aceleração) Programa a rampa de aceleração, ou seja, o tempo que o motor leva para atingir a velocidade máxima (entre 0 e 650 segundos).

Dimensionamento

Velocidade

V

Velocidade nominal

rampa de aceleração

t

Capacidade do inversor Para definir o “tamanho” do inversor é preciso saber qual é a corrente do motor (e qual a carga) que ele acionará. Normalmente, opta-se por um inversor com capacidade de corrente igual ou um pouco superior à corrente nominal do motor. A tensão, tanto do inversor quanto do motor, deve ser igual à da rede de alimentação.

Referências [1] BRAGA, N. C. Os inversores de frequência (MEC125), s/d Disponível em http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/ automacaoindustrial/5443-mec125. Acesso em 22 jun. 2013.

[2] FATESP. Apostila: Inversores de frequência, s/d. Disponível em www.faculdadedavilamatilde.com.br/publicacoes/INVERSOR2.PDF Acesso em 23 de jun. 2013 [3] MARQUES, L. C. S. Apostilas. In: Oficina de Elétrica e Eletrônica II Inversores de Frequência, s/d. Disponível em http://coral.ufsm.br/desp/ luizcarlos/aula2of2.pdf. Acesso em 23 de jun. de 2013.

mecânica

artigo

Características de projeto e construção dos vasos de pressão

O

s vasos de pressão são todos os reservatórios, de qualquer tipo, dimensão e finalidade, destinados ao armazenamento de fluidos (líquidos e gases).

Eles devem ser projetados para resistir com segurança a pressões internas e externas, e constituem um conjunto importante de equipamentos que abrangem os mais variados usos.

O projeto e a construção deles envolve uma série de cuidados especiais e exige o conhecimento de normas e ma-

teriais adequados para cada tipo de aplicação. São considerados equipamentos de grande periculosidade e qualquer falha neles pode resultar em acidentes.

Classificação Os vasos de pressão podem ser classificados como sendo sujeitos ou não a chama, dependendo da presença ou da ausência de fogo. Os tipos não sujeitos a chama são destinados ao armazenamento e acumulação (torres de destilação fracionada, retificação, absorção, reatores, esferas de armaze-

namento de gases e os trocadores de calor). Já os tipos sujeitos a chama são as caldeiras e os fornos.

Ambos utilizam um invólucro estanque, externo e contínuo, para conter o fluido pressurizado, denominado “parede de pressão”, que pode ser simples ou múltipla, e apresentar diferentes formatos, dependendo das dimensões e da finalidade do equipamento.

Além da parede de pressão, os vasos possuem outras partes que não são submetidas a pressão, como o suporte.

Os equipamentos não sujeitos a engeworld | julho 2013 | 33

chama são empregados em três categorias de uso geral, que incluem a armazenagem de gases sob pressão, o processamento de gases e líquidos e a acumulação intermediária de gases e líquidos em processos industriais.

Quase sempre os gases são armazenados sob forma liquefeita para garantir o maior armazenamento possível do material no menor volume disponível. Os gases podem ser mantidos em estado liquefeito por pressurização em temperatura ambiente. Nestes casos, seus reservatórios de armazenagem são os vasos de pressão. Eles também podem ser liquefeitos sob pressão atmosférica, desde que mantidos sob temperatura inferior a de seu ponto de ebulição, em reservatórios que não são considerados vasos de pressão.

Inúmeras transformações físicas e reações químicas são efetuadas em ambiente sob pressão. Para isso, são empregados processos de destilação fracionada, retificação, absorção, torres de bandejas ou de recheios, além de diversos reatores para craqueamento, reforma, dessulfurização e alcoilação de produtos de petróleo, para reações de catálise, e para outras reações efetuadas sob pressão.

Alguns processos destinados à separação de óleos e água, e de gases e líquidos, são realizados sob vácuo em vasos de pressão, também chamados de vasos separadores, que trabalham sujeitos à pressão atmosférica externa.

Nos processos realizados sob pressão, geralmente, é necessária a acumulação intermediária de líquidos ou gases entre as etapas do processo ou entre um processo e outro para estabilizar a operação. Isso compensa as variações transitórias de vazão ou de nível e evita que os fluidos sejam des34 | engeworld | julho 2013

comprimidos e recomprimidos para a etapa seguinte, o que seria um desperdício de energia. Essa acumulação intermediária também é realizada em vasos de pressão.

Em geral, os casos empregados no armazenamento de pequenos volumes (até 100 m3) são cilíndricos, e os equipamentos destinados a grandes volumes são esféricos. Para as demais finalidades, são usados vasos cilíndricos verticais ou horizontais, ou cilíndricos modificados, que contêm dois ou mais corpos cilíndricos e transições cônicas.

A maioria dos trocadores de calor trabalha sob pressão e, por tanto, também são considerados vasos de pressão. Quase todos esses equipamentos têm casco cilíndrico horizontal. Para permitir uma grande superfície de troca de calor, o que aumenta a eficiência do aparelho, quase todos têm feixes tubulares, de modo que um dos fluidos circula por dentro dos tubos e o outro, pelo lado de fora.

A faixa de variação de pressões e de Trocador de calor

Os gases podem ser mantidos em estado liquefeito por pressurização em temperatura ambiente temperaturas de trabalho dos vasos é extensa. Existem vasos trabalhando desde o vácuo absoluto até cerca de 4.000 kg/cm2 (ou 400 MPa), e desde próximo ao zero absoluto até temperaturas de 1.500ºC. Da mesma forma, é enorme a quantidade de fluidos que podem estar contido nos vasos, incluindo praticamente todos os de uso industrial (líquidos, gases, mistura de líquidos e gases, líquidos ou gases com sólidos em suspensão).

A maioria dos trocadores de calor trabalha sob pressão e, por tanto, também são considerados vasos de pressão Formato e posição A parede de pressão de um vaso compõe-se basicamente do casco e dos tampos de fechamento.

O casco dos vasos de pressão tem sempre o formato de uma superfície de revolução.

Salvo raras exceções, quase todos os vasos apresentam formas cilíndricas, cônicas ou esféricas. Também são usadas combinações dessas três formas, isto é, um único vaso pode apresentar, por exemplo, vários cascos cilíndricos e cônicos. Outro formato que pode ser empregado é o toroidal, principalmente para secções de concordância.

Quanto à posição de instalação, os vasos de pressão podem ser verticais, horizontais ou inclinados. O formato e a posição de instalação do equipamento devem ser determinados de acordo com a finalidade ou o serviço a ser exe-

cutado. Os vasos verticais são usados principalmente quando é necessária a ação da gravidade para o seu funcionamento ou para o escoamento de fluidos. Eles tendem a ser mais caros do que os horizontais, principalmente quando apresentam grande comprimento, mas ocupam uma área menor de terreno.

Os vasos horizontais são usados, entre outros casos, em trocadores de calor e na maioria dos vasos de acumulação. Os vasos inclinados são pouco utilizados e costumam ser empregados apenas quando o serviço exige.

Eles são usados, por exemplo, no escoamento por gravidade de materiais difíceis de escoar.

A maior parte dos vasos possui

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Vaso de pressão esférico

casco cilíndrico. O formato permite o aproveitamento de chapas inteiras em sua fabricação, sendo o mais fácil de produzir. Ele também é o mais fácil de transportar e funciona bem na maioria das aplicações.

Quando a vazão ao longo do vaso é aproximadamente a mesma em todas as seções transversais, o casco é um cilindro simples. Quando houver diferenças grandes de vazão entre uma seção e outra, para diferentes pontos de entrada e saída de fluidos, são usados cilindros compostos, constituídos por dois ou mais corpos cilíndricos de diferentes diâmetros, interligados por seções cônicas ou toroidais de concordância, para manter a velocidade geral de escoamento dos fluidos (aproximadamente) constante – uma condição exigida pela maioria das reações e transformações de processo.

O formato esférico permite menor espessura de parede e menor peso, 36 | engeworld | julho 2013

além da igualdade de condições de pressão e de volume contido. Os vasos esféricos, no entanto, têm uso restrito a operações de armazenamento, são caros, difíceis de fabricar, ocupam grandes áreas e raramente podem ser transportados inteiros. Por isso, os vasos esféricos somente são utilizados em aplicações de grandes dimensões, sendo empregados para a armazenagem de gases sob pressão.

O formato cônico é empregado para secção de transição entre dois corpos cilíndricos de diâmetros diferentes. Embora sejam raros, são também usados os formatos de esferas múltiplas e ovoide. Os vasos cilíndricos horizontais ou verticais podem ser geminados, com dois ou mais vasos de mesmo diâmetro formando um único conjunto. Essa disposição resulta na economia de tampos, suportes e espaço, e pode ser vantajosa quando a pressão pelo lado convexo

do tampo intermediário é moderada.

As dimensões que caracterizam um vaso de pressão são o diâmetro interno (D) e o comprimento entre tangentes (CET). O diâmetro interno é a distância medida entre as faces internas da parede e se aplica a qualquer formato do vaso. O comprimento entre tangentes (CET) é o comprimento total do corpo cilíndrico, ou a soma dos comprimentos dos corpos cilíndricos e cônicos sucessivos, e se aplica apenas aos vasos com corpos cilíndricos ou cilíndricos compostos. As “linhas de tangência”, que limitam o comprimento entre tangentes, são as linhas traçadas, próximo dos extremos do vaso, na tangência entre os corpos cilíndricos e os tampos de fechamento. Nos vasos em posição vertical, a linha de tangência inferior é usada como plano de referência para todas as cotas verticais.

Tampos Os tampos são as peças de fechamento dos cascos cilíndricos dos vasos de pressão. Eles podem apresentar vários formatos, sendo mais comuns os elípticos, torisféricos, hemisféricos, cônicos e planos.

O tampo elíptico tem teoricamente as seções transversais como uma elipse geométrica perfeita. No tampo elíptico “normal”, a relação de semieixo é 2:1, isto é, o diâmetro do tampo é quatro vezes a sua altura. Ele pode ser quase sempre construído com chapas da mesma espessura do casco cilíndrico do vaso, porque a sua resistência à pressão interna é praticamente igual à do cilindro de mesmo diâmetro.

Os tampos torisféricos são constituídos por uma calota central esférica (crown), de raio Rc, e uma seção toroidal de concordância (knuckle), de raio

A construção de tampos hemisféricos de grandes diâmetros se dá por meio da soldagem das partes entre si Rk. Eles são mais fáceis de fabricar do que os elípticos, mas são também menos resistentes que os tampos elípticos de mesmo diâmetro e com mesma rela-

ção de semieixos.

O tampo hemisférico é o mais resistente de todos, podendo ter cerca da metade da espessura de um casco cilíndrico de mesmo diâmetro, mas tende a ser difícil de construir.

Ele é empregado em vasos horizontais em geral, vasos verticais de grandes diâmetros (maiores que 10 m), quando as condições de processo permitirem, e em vasos pequenos e médios para altas pressões. Neste último caso, o tampo é integralmente forjado.

A construção de tampos hemisféricos de grandes diâmetros se dá por meio da soldagem das partes entre si.

O tampo tradicionalmente usado para as tampas de espelhos flutuantes de trocadores de calor é fabricado

com chapas prensadas e tem o formato de uma calota esférica. Esses tampos têm geralmente a calota soldada a um flange aparafusado, sendo facilmente removíveis.

Os tampos cônicos, embora fáceis de construir, são pouco utilizados por serem menos resistentes que os já citados.

Em geral, eles são usados como tampo inferior de vasos que necessitam de esvaziamento rápido e completo ou que trabalham com fluidos difíceis de escoar, como os viscosos ou com sólidos em suspensão. Esses tampos podem apresentar concordância toroidal na ligação com o cilindro.

Existe uma grande variedade de tampos planos, sendo mais comum o de flange cego aparafusado, removível.

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A margem ou sobreespessura para corrosão (corrosion allowance) é um acréscimo de espessura destinado a ser consumido pela corrosão (ou erosão) Transição de formato e espessura Qualquer transição de formato ou espessura na parede de pressão de um vaso resulta em distribuição irregular e concentração de tensões na região de transição. Quanto maior a mudança de forma ou de espessura, mais graves são seus efeitos.

Na ligação de um corpo cilíndrico a um tampo hemisférico de mesmo diâmetro, a transição de formato é pequena, desde que haja uma tangência perfeita. Nestes casos, pode-se admitir que a concentração de tensões e flexão na parede do vaso estão dentro de limites aceitáveis, não sendo necessário, nem exigido pelas normas, reforços ou precauções adicionais.

Para a ligação de um corpo cilíndrico a um tampo elíptico ou torisférico, a transição de formato é mais drástica, por isso, há uma pequena seção cilíndrica integral junto ao tampo, isto é, há uma distância entre a linha de tangência e a linha de solda.

Entre os tampos cônicos e as transições tronco-cônicas entre dois corpos cilíndricos, há uma severa transição de 38 | engeworld | julho 2013

formato na ligação com os cilindros, que é mais acentuada quanto maior é o ângulo do vértice do cone.

Espessuras de cascos e de tampos A espessura da parede de um vaso de pressão deve ser, no mínimo, o maior valor entre a espessura mínima necessária calculada para resistir à pressão (interna ou externa) e aos demais carregamentos atuantes sobre o vaso (ec), a margem ou sobre-espessura para corrosão (C) e a espessura mínima de resistência estrutural (es).

Esta última espessura visa garantir a estabilidade estrutural do vaso para permitir sua montagem e evitar o colapso pelo próprio peso ou pela ação do vento. A espessura de resistência estrutural pode prevalecer sobre a espessura calculada para os vasos de diâmetro muito grande e para pressões muito baixas.

Recomenda-se adotar para a espessura mínima estrutural, o valor dado pela seguinte fórmula, com o mínimo de 4 mm; es = 2,5 + 0,001 Di +C em que: Di é o diâmetro interno (mm) da parte considerada do vaso.

Logo, deve-se escolher o maior valor entre: 4 mm ou es = 2,5 + 0,001 Di + C A margem ou sobre-espessura para corrosão (corrosion allowance) é um acréscimo de espessura destinado a ser consumido pela corrosão (ou erosão) ao longo da vida útil prevista para o vaso. Em teoria, essa espessura é o produto da taxa anual de corrosão (mm/ ano) dividido pelos anos de vida útil considerada. É prática usual adotar os seguintes valores de margem para

corrosão em vasos de aço-carbono ou aços de baixa liga: meios pouco corrosivos: 1,5 mm; meios medianamente corrosivos (normais): 3 mm; meios muito corrosivos: 4 a 6 mm.

Esses valores podem ser empregados quando não for possível estabelecer índices confiáveis para a taxa anual de corrosão. A margem para corrosão só pode ser dispensada nos casos em que a corrosão for reconhecidamente nula ou desprezível, ou quando houver pintura ou revestimento anticorrosivo adequado.

O código ASME, seção VIII, divisão 1, exige as seguintes espessuras mínimas para as partes do vaso sujeitas à pressão: vasos de aço de alta resistência (parte UHT): 6,4 mm; vasos para água, vapor ou ar comprimido (qualquer material): 2,4 mm; vasos em geral, não incluídos nos casos acima: 1,6 mm.

O código ASME, seção VIII, divisão 2, exige as seguintes espessuras mínimas para as partes do vaso sujeitas à pressão: partes em aço-carbono ou aços de baixa liga: 6,4 mm; partes em aços inoxidáveis ou em metais não ferrosos: 3,2 mm

Espessuras nominais (comerciais) Devem ser adotadas como espessuras nominais (comerciais) os seguintes valores: 4,75; 6,30; 8; 9,50; 11,20; 12,50; 14; 16; 17,50; 19; 20,60; 22,40; 23,60; 25,00; 28,60; 31,50; 34,90; 37,50; 41,30; 44,40; 47,50; 50 (mm).

Para espessuras superiores a 50 mm, devem ser adotados valores inteiros em milímetros, de acordo com ASTM A-20.

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coluna qualidade Verificação e análise crítica de projetos

N

este mês, iniciarei a abordagem de um assunto que com frequência é alvo de interessantes e acaloradas discussões em empresas de vários segmentos e tamanhos: as diferenças entre “análise crítica de projeto e desenvolvimento” e “verificação de projeto e desenvolvimento”, requisitos 7.3.4 e 7.3.5 da norma ABNT NBR ISO 9001:2008, respectivamente.

Apesar de claramente estabelecidos, em muitas ocasiões são encontradas dificuldades práticas na aplicação e cumprimento desses requisitos.

Por motivos didáticos, será explorado inicialmente o que diz a ISO 9001:2008 com relação ao item 7.3.5 – Verificação de projeto e desenvolvimento. O texto é: “A verificação deve ser executada conforme disposições planejadas (ver 7.3.1), para assegurar que as saídas do projeto e desenvolvimento estejam atendendo aos requisitos de entrada do projeto e desenvolvimento. Devem ser mantidos registros dos resultados da verificação e de quaisquer ações necessárias (ver 4.2.4).”

Para facilitar a análise, o texto acima será dividido em três partes.

No trecho “A verificação deve ser executada conforme disposições planejadas (ver 7.3.1)”, a norma estabelece que as verificações sejam 40 | engeworld | julho 2013

executadas conforme previstas no planejamento do projeto e desenvolvimento, estabelecido no início de suas atividades, conforme exigências do item 7.3.1 – Planejamento de projeto e desenvolvimento. Tal exigência pode ser atendida de várias formas, dentre as quais destacam-se as seguintes: incluir explicitamente as atividades de verificação de projeto e desenvolvimento no cronograma ou plano de cada novo desenvolvimento, especificando os momentos em que elas devem ser realizadas; estabelecer via procedimentos documentados e de forma genérica, válida para todos os desenvolvimentos, as etapas após as quais as verificações devem ser realizadas.

A forma de atendimento escolhida deve refletir as necessidades e peculiaridades da organização, tais como quantidade de novos desenvolvimentos, simultaneidade de projetos em desenvolvimento, ciclo/duração das atividades, etc. Qualquer que seja a forma selecionada é preciso assegurar que as verificações sejam planejadas e executadas em momentos específicos e não de forma aleatória ou de acordo com o andamento das atividades do projeto e desenvolvimento.

O trecho “...para assegurar que as saídas do projeto e desenvolvimento estejam atendendo aos requisitos de entrada do projeto e desenvolvimento” trata da parte central do requisito, ou seja, assegurar pelas verificações que os requisitos de entrada do projeto e

Zell Ambiental

desenvolvimento sejam efetivamente atendidos por meio das saídas de projeto e desenvolvimento, expressas via projetos/desenhos, especificações, memoriais de cálculo e várias outras diferentes formas.

Assim, para cada um dos requisitos de entrada de projeto e desenvolvimento (expressos por meio das exigências do cliente, legais e/ou, estatutárias, exigências normativas, etc., explícitos ou não), deve-se verificar que seus requisitos tenham sido atendidos.

Com isso, o escopo das verificações fica limitado ao conjunto de requisitos de entrada do projeto, o que leva à terceira parte do texto: “Devem ser mantidos registros dos resultados da verificação e de quaisquer ações necessárias (ver 4.2.4).”

Esses registros devem ser elaborados e mantidos para evidenciar o atendimento aos requisitos de entrada. Nos casos em que os resultados mostram o não atendimento a um ou mais requisitos, as ações corretivas apropriadas devem ser definidas, registradas e implantadas, e novas verificações devem ser executadas até que as respectivas falhas de atendimento sejam eliminadas.

O cumprimento de todos os requi-

O cumprimento de todos os requisitos garante ao cliente que suas necessidades e exigências, refletidas nas saídas de projeto e desenvolvimento, foram atendidas sitos garante ao cliente que suas necessidades e exigências, refletidas nas saídas de projeto e desenvolvimento, foram atendidas.

Todavia, outras exigências e necessidades como prazos de desenvolvimento, custos, qualidade das soluções, etc., não são necessariamente asseguradas pelas verificações de projeto e desenvolvimento. Para isso, é necessário que outras atividades sejam realizadas. É o que veremos no próximo mês, quando discutiremos as exigências da “Análise crítica de projeto e desenvolvimento”.

Engenheiro mecânico formado pela Escola de Engenharia Mauá, Sérgio Roberto Ribeiro de Souza tem 28 anos de experiência no desenvolvimento de projetos para Gestão Empresarial, possui Certificação Bkack Belt pela ASQ (American Society for Quality) e é sócio-diretor da Quality Way Consultoria.

Líder no desenvolvimento de soluções ambientais e de segurança, a Zell Ambiental comercializa uma grande variedade de equipamentos e serviços para: Detecção Fixa e Portátil de Gases, Monitoramento da Qualidade da Água e de Metais em Água, Análise de Gases (CEM’s), Monitoramento de Particulados e Monitoramento de Radiação NãoIonizante, além de Suporte Técnico Especializado.

Entre em contato e solicite um orçamento!

(11) 2187-9355 | zell@zell.com.br

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coluna rh Avaliação de desempenho: uma importante ferramenta de gestão

A

valiar o desempenho de um profissional é uma tarefa importante em grandes, médias e, por vezes, pequenas empresas. Existem muitas formas de fazer esse tipo de avaliação, mas, antes de mais nada, é preciso entender os motivos que levam organizações a avaliarem seus funcionários.

O mercado está cada vez mais competitivo e exigente com os padrões de qualidade de seus serviços e produtos, o que tem levado as empresas a buscarem os melhores talentos para compor o seu quadro de profissionais e a acompanharem o desenvolvimento dessas pessoas para que cresçam e tragam mais lucratividade aos negócios.

O fato de um empregado contratado ter sido indicado e ter apresentado referências positivas não significa, necessariamente, que ele será um sucesso na posição. Ele pode trazer danos e prejuízos para a empresa caso seu processo de evolução não seja devidamente observado por seus gestores.

O profissional também precisa mensurar seu desempenho segundo as métricas da empresa e avaliar se sua conduta e seu comportamento diário atendem aos requisitos mínimos asso-

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ciados aos valores da organização.

Avaliar o desempenho de uma pessoa não significa determinar se ela atinge ou não as metas propostas, mas se ela desempenha “minimamente” o papel que lhe foi destinado na contratação.

Os métodos mais praticados atualmente no mercado consistem na avaliação por definição de metas e resultados e na avaliação por competências.

No primeiro modelo, a empresa estabelece que seus funcionários elenquem junto aos gestores alguns objetivos a serem concretizados no decorrer do ano.

Para tanto, as partes conciliam metas

mensuráveis, desafiadoras e agregadoras, mas possíveis de serem atingidas. No segundo modelo, a empresa emprega, primeiramente, a gestão por competências para, depois, implantar a avaliação nos mesmos moldes do primeiro modelo.

Na maioria das situações, isso não é feito e as empresas desenham competências essenciais e norteiam a avaliação de seus funcionários segundo esses pilares.

Em ambos os formatos adotados, a área que faz a interface entre gestores e liderados é a de Recursos Humanos.

Desde a implantação da avaliação até seu fechamento, tudo deve ser alinhado

com a alta administração da empresa, a qual deve acreditar com seriedade no processo e dar credibilidade para que todas as etapas aconteçam com êxito.

Já trabalhei em empresas diferentes e pude observar a aplicação dos dois modelos. Não há como dizer qual é o melhor ou o pior, mas pude chegar a cinco conclusões: toda a empresa deve ser avaliada e não apenas os cargos gerenciais ou estratégicos, pois o resultado é um processo em cadeia e não uma conquista individual; a presidência e as diretorias devem se envolver desde o início no processo, principalmente no que tange a mensuração do desempenho para a busca da qualidade e lucratividade; deve haver um processo inicial de comunicação corporativa que explique o por qual razão será implantada a avaliação e onde se pretende chegar com tal prática; o modelo a ser implantado deve ser bem analisado para não se tornar mais uma ferramenta sem sentido na empresa e sem a credibilidade dos funcionários; durante o processo de implantação, os gestores devem ser treinados em práticas de feedback para saberem como tratar

seus subordinados e como apresentar uma comunicação clara e transparente.

Sobre este último item, é possível proporcionar um treinamento de ferramentas de coaching na gestão para ajudar líderes a agirem em situações de resistência no momento em que fazem críticas.

Em relação à forma como a avaliação deve ser aplicada, algumas empresas conseguiram implantar o modelo online, no qual todos os dados são lançados pelo avaliado e avaliador eletronicamente, sem riscos de se perderem ou de serem fraudados. No entanto, ainda existem aquelas que aplicam a avaliação em papel.

Nestes casos, deve-se tomar cuidado ao dar a alguém a responsabilidade de avaliar. A área de Recursos Humanos tem um papel fundamental nesse processo, principalmente, por balizar a avaliação e oferecer o suporte necessário aos avaliadores e avaliados, norteando os caminhos para o sucesso do processo. Avaliar o desempenho de alguém vai muito além de dizer quem está caminhando a favor ou contra o vento, pois consiste em conduzir os trabalhos para que o resultado seja satisfatório para a empresa, os gestores e os profissionais.

Cynthia Chazin Morgensztern é psicóloga e coach graduada pela Universidade Mackenzie, além de pós-graduada em Gestão Estratégica de Pessoas e com MBA em Gestão Educacional. Possui dois títulos de educação continuada na Faculdade Getúlio Vargas nas áreas de administração e economia e acumula 15 anos de experiência na área de Recursos Humanos de empresas nacionais e multinacionais.

Site: www.primeirovoce.com E-mail: cynthia@primeirovoce.com

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entrevista O impacto dos processos administrativos na rotina de engenheiros

C

erca de três anos atrás, enquanto cursava especialização em Gestão de Projetos, na Universidade Presbiteriana Mackenzie, a engenheira civil Fabiola Monteiro Ramos identificou uma crise de entidade entre os profissionais de áreas técnicas que atuavam em empresas fornecedoras de pacotes do tipo EPC ou turnkey em

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razão do grande número de atividades administrativas desempenhadas por eles. Fabiola levou a sério o tema e desenvolveu uma pesquisa na área intitulada “Gestão de projetos num contexto de processos administrativos”.

Segundo Fabiola, as dificuldades atuais são resultado de uma problemática bastante conhecida, ocorrida na década de 1990, com a crise na área

de Engenharia no Brasil, que teve um forte impacto na área industrial, levando as empresas de Projetos de Engenharia, Construtoras, Montadoras Industriais ou de Plataformas de Petróleo a se adaptarem a uma nova modalidade de contratação: o EPC, ou turnkey. Hoje, os gerentes em ambientes de projeto EPC devem administrar toda uma gama de profissionais com diferentes formações: humanas, exatas e até biológicas, devido às exigências de ambulatórios em canteiros de obras.

Em entrevista à Engeworld, Fabiola fala sobre os problemas detectados durante a realização do trabalho e explica como aplica o conhecimento adquirido ao longo da pesquisa na STEC Engenharia e Consultoria, na qual é sócia-diretora. A empresa realiza projetos multidisciplinares, atuando na área industrial, comercial e residencial.

ENGEWORLD - O que motivou a pesquisa?

FABIOLA - Na época, eu trabalhava em uma grande epecisista, na Petrobrás, e era job líder na área civil, sendo responsável por arquitetura, fundação, estruturas de concreto, estruturas metálicas, drenagem, ar-condicionado e arruamentos. A pesquisa nasceu a partir de uma conversa que tive com o meu chefe a respeito do tempo gasto em atividades administrativas.

ENGEWORLD - Como a pesquisa foi realizada e quais foram os resultados obtidos?

FABIOLA - Foi realizada uma pesquisa junto a alguns engenheiros. Eles

foram questionados sobre suas atividades diárias, o propósito dessas atividades e o tempo despendido em tarefas administrativas e técnicas.

Eles também avaliaram a aderência de suas ações ao propósito da atividade deles no projeto e o impacto das práticas de gestão de projetos em empreendimentos turnkey em termos de qualidade, produtividade, pontualidade e o controle de escopo do empreendimento. Para os dois últimos itens (aderência ao propósito da atividade e o impacto das práticas de gestão na qualidade, produtividade e pontualidade dos serviços e controle do escopo) foi solicitado que

A pesquisa nasceu a partir de uma conversa que tive com o meu chefe a respeito do tempo gasto em atividades administrativas

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os profissionais atribuíssem notas de um a cinco, considerando a nota um como sem aderência ou ruim, e a nota cinco como com perfeita aderência ou ótima. A maioria dos engenheiros entrevistados declarou utilizar, em média, 67 % do tempo em tarefas administrativas. A avaliação da aderência ao propósito das atividades em projeto comparada às atividades realmente exercidas resultou em média três, indicando que a maioria dos profissionais não se identifica com as atividades realizadas no seu dia a dia porque o mapeamento dos recursos, que define todas as atividades que um profissional deve exercer no seu dia a dia não é efetuado por pessoas que conhecem plenamente as atividades que realmente são exercidas ou por causa da falta de profissionais, que é um reflexo da utilização de equipes muito reduzidas.

ENGEWORLD - Qual foi a sua percepção desses profissionais no decorrer das suas entrevistas?

FABIOLA - A maioria das pessoas que trabalha em EPC, principalmente, nos empreendimentos de grande porte, tende a apresentar uma crise de identidade (resultante de um conflito entre como elas se enxergam e como o mundo as vê ou como elas gostariam que o mundo as visse). Quanto maior a empresa, maior a crise. O pessoal que trabalha em empreendimentos de menor porte, comerciais ou até residenciais, tendem a se voltar mais para as questões técnicas no dia a dia. Aqueles que trabalham nos grandes empreendimentos ou em empresas de maior porte têm que produzir relatórios e controles, o que acaba gerando esse conflito nos profissionais formados em áreas técnicas.

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ENGEWORLD - Depois de analisar esses dados, quais são os principais desafios impostos à gestão de projetos?

FABIOLA - Um dos desafios é o custo, porque os projetos são pouco valorizados hoje em dia, mas o principal

O pessoal que trabalha em empreendimentos de menor porte, comerciais ou até residenciais, tendem a se voltar mais para as questões técnicas no dia a dia

desafio é o prazo. O que se nota bastante é que com a implantação do PMBOK, muitos profissionais certificados, mas com pouca experiência, estão atuando como gerentes ou coordenadores sem o conhecimento necessário à atividade de gerência ou de elaboração de um projeto. É claro que existem exceções, mas muitos deles são líderes em atividades que não dominam e não focam a coordenação em atividades que não são produtivas no andamento do empreendimento, principalmente do projeto.

ENGEWORLD - Como o conhecimento adquirido com a pesquisa é usado no dia a dia da sua empresa?

FABIOLA - Ao fazer o cronograma de um projeto ou proposta, consideramos sempre os entregáveis. A partir daí, pensamos em um cronograma adequado para a execução de projeto, considerando sempre as outras disciplinas para vinculá-las ao projeto da melhor maneira possível.

Arquitetura

Disciplinas de um projeto

A sensibilidade da técnica, a arte do equilíbrio Priscila Forster

Renata Tim

Arquiteta na CFPS Engenharia e Projetos

Arquiteta na Odebrecht

A

arquitetura é uma disciplina a meio caminho da técnica e da arte.

Há obras de profunda beleza e pouca funcionalidade ou conforto, e outras perfeitamente funcionais, porém, sem apelo estético, e nenhuma delas pode ser considerada uma obra de arquitetura.

O bom arquiteto é aquele que consegue equilibrar técnica e estética, gerando um edifício agradável e funcional.

Segundo o arquiteto e urbanista Lúcio Costa (1902-1998): “Arquitetura é antes de mais nada construção, mas construção concebida com o propósito primordial de ordenar e organizar o espaço para de-

terminada finalidade e visando a determinada intenção. E nesse processo fundamental de ordenar (...) há sempre, para cada caso específico, certa margem final de opção entre os limites - máximo e mínimo - determinados pelo cálculo, preconizados pela técnica, condicionados pelo meio, reclamados pela função ou impostos pelo programa, - cabendo então ao sentimento individual do arquiteto (...) escolher (...) a forma plástica apropriada a cada pormenor em função da unidade última da obra idealizada.

A intenção plástica que semelhante escolha subentende é precisamente o que distingue a arquitetura da simples construção.”

Um projeto de arquitetura começa sempre a partir das necessidades de um cliente, que pode ser uma pessoa física, uma empresa ou uma outra disciplina (mecânica, processo, instalações etc.), ou seja, um cliente interno.

A lista de necessidades do cliente se chama Programa e abrange os ambientes necessários ao edifício, suas áreas, suas características especiais de altura, isolamento térmico ou acústico, ventilação, iluminação, além do cumprimento de normas aplicáveis de acessibilidade e requisitos de segurança, por exemplo. A partir do Programa, o arquiteto começa a organizar os espaços para atender as necessidades de uso específico, que otimizem o fluxo de circulação dentro do edifício, respeitando as limitações legais e físicas do terreno em que é implantado. O principal objetivo da fase de concepção conceitual do projeto é garantir a funcionalidade do projeto e o conforto e saúde do usuário.

As fases de um projeto de arquitetura podem ser bem delineadas e concretizadas como: • projeto conceitual; • projeto básico; • projeto executivo; • projeto legal. engeworld | julho 2013 | 47

A partir da definição conceitual do projeto, suas fases são comuns a todas as disciplinas: há um projeto básico, no qual se indicam dimensões e layouts internos, cortes e elevações do edifício, que é o ponto de partida para a elaboração do projeto pré-executivo. Esta é a fase intermediária entre o básico e o executivo, que é onde entram as informações das demais disciplinas, como cálculo e dimensões reais de estrutura, dutos de ar condicionado, tamanhos e áreas de manutenção ao redor de equipamentos, associados à definição dos materiais utilizados no projeto tanto para construção como para acabamento. Após a fase de compatibilização das informações interdisciplinares começa o projeto executivo com o detalhamento e ajustes finais dos desenhos.

Durante esse processo, acontece ainda a elaboração do projeto legal, que serve de base para a documentação de licenças e aprovações governamentais e ambientais.

Em geral, o projeto legal é feito após o básico para adiantar o processo de aprovações da planta; como sempre há mudanças e alterações, no final do executivo, é feita uma revisão e atualização dos documentos para a obtenção da licença de operação.

O projeto de arquitetura envolve a elaboração e o desenvolvimento dos seguintes documentos: • critérios de projeto; • memoriais descritivos; • especificações técnicas; • plantas de implantação; • plantas de layout; • plantas dos pavimentos; • planta de cobertura; • plantas de paginação de piso e de forro; • cortes gerais e setoriais; • elevações; • ampliações de áreas molhadas; • detalhes construtivos.

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A arquitetura, em função da sua pluralidade de atuação, é extremamente versátil e participa em tipos variados de projetos, em maior ou menor grau.

Dependendo do tipo do projeto, a arquitetura é a disciplina mandatória e tem sob sua responsabilidade o layout geral da planta, como ocorre, por exemplo, em uma indústria farmacêutica ou automobilística, em que o arranjo de equipamentos e os fluxos de máquinas e de pessoas são pontos extremamente importantes. Por outro lado, um projeto para uma planta petroquímica ou de mineração requer um suporte muito menor da disciplina de arquitetura, que terá escopo predominante nas áreas administrativas, prédios de apoio e subestações. Nos prédios de processo, ela participa em menor escala para garantir a segurança de acessos e circulações e os níveis adequados de ventilação e iluminação dos prédios, definidos segundo os tipos de fechamento e cobertura recomendados pela arquitetura.

A complexidade e multidisciplinaridade dos projetos atuais exigem que a comunicação entre todos os envolvi-

dos seja eficiente. As principais disciplinas com as quais a arquitetura tem interface direta nos projetos são: • civil (metálica, concreto e infraestrutura); • elétrica; • mecânica; • tubulação; • processo; • instrumentação.

A modelagem 3D, que nos últimos anos tem se tornado cada vez mais comum, facilita muito essa interface e ajuda na detecção de interferências e na compatibilidade dos projetos de cada disciplina. Os modelos 3D de hoje não são apenas volumes ou meras imagens bonitas, realistas e humanizadas. Até a nomenclatura mudou: o sistema de modelagem integrada e interdisciplinar se chama BIM (Building Information Modeling). São modelos dinâmicos e inteligentes, a partir dos quais pode-se extrair quantitativos de materiais, estudar eficiência energética por meio da simulação de insolação e desempenho, determinar sequências de construção vinculadas ao planejamento/cronograma e prin-

cipalmente ao custo da obra. Os softwares de modelagem estão cada vez mais poderosos e se tornaram aliados dos projetistas na busca pela redução de erros, interferências e problemas da obra. O grande desafio de hoje, especialmente no mercado brasileiro, é a capacitação de profissionais nesses sistemas e a criação de bibliotecas de materiais, objetos, equipamentos e conjuntos adequados à realidade. Existem até empresas especializadas exclusivamente no assunto, que customizam bibliotecas e realizam o treinamento de pessoas-chave nos escritórios para o desenvolvimento de projetos utilizando essa tecnologia.

Isso mostra que existe pela frente um cenário de desafios gerado por mudanças e fatores como: Cenário tecnológico - o advento da tecnologia BIM está se tornando rapidamente o padrão para novos projetos e mudando a forma como estes são desenvolvidos e documentados, gerando a possibilidade de entregas mais rápidas e completas. Isso permite aos arquitetos e projetistas explorarem novas possibilidades e conceberem soluções mais rápidas e otimizadas, como por exemplo, a tendência de se pensar em projetos modularizados com uso de itens pré-fabricados fora do local da construção, o que aumenta a velocidade e reduz erros no campo.

Expectativas dos clientes - cada vez mais os clientes recorrem a consultores especializados e esperam receber com maior rapidez (em função do advento tecnológico) um produto de alta qualidade e com precisão de informações agregadas.

Cenário econômico – o atual cenário econômico mundial, seus reflexos no Brasil, juntamente com a política interna de investimentos, reduz e/ou posterga o desenvolvimento de novos grandes projetos e, para os trabalhos menores que

Os softwares de modelagem estão cada vez mais poderosos e se tornaram aliados dos projetistas na busca pela redução de erros, interferências e problemas da obra estão em andamento ou se iniciam no contexto de uma economia desafiante, tempo é dinheiro! Geralmente, grande parte da proposição de valor de um novo projeto é a velocidade com que este chegará ao mercado.

Concorrência - a escassez de projetos no mercado aumenta o nível de concorrência e força as empresas a reverem seus custos.

Esses fatores, somados a vários outros menores, forçam todos a repensar a maneira de projetar, afastando pensamentos tradicionais para a resolução da equação: tempo x qualidade técnica agregada à tecnologia x custos.

Isso tudo sem nunca perder de vista o processo criativo e lembrando que, como já mencionado, o bom arquiteto é aquele que consegue equilibrar técnica e estética gerando edifícios agradáveis e funcionais, dentro do prazo, custo e qualidade esperados pelo cliente.

Para aqueles dispostos a aceitarem desafios, nunca houve momento mais desafiador para ser arquiteto. Existem talentos e ferramentas para fazer uma enorme diferença, basta apenas estar disposto a usá-los. engeworld | julho 2013 | 49

infografia Classificação IP O código ou classificação IP (Ingress Protection) especifica o grau de proteção de equipamentos elétricos do ingresso de materiais sólidos e líquidos.

O valor IP é normalmente formado por dois numerais: Primeiro Numeral 0 1 2 3 4

Protegido contra Não protegido Objetos sólidos maiores que 50 mm Objetos sólidos maiores que 12 mm Objetos sólidos maiores que 2,5 mm Objetos sólidos maiores que 1 mm

Segundo Numeral 0 1 2

Protegido contra Não protegido Quedas verticais de gotas d’água Quedas de gotas d’água para inclinação de 15º

3

Água aspergida

4

Projeções d’água

5

Poeira

5

Jatos d’água

6

Totalmente protegido

6

Ondas do mar

7

7

Imersão

8

8

Submersão

IP54

“5” representa o nível de proteção contra objetos sólidos.

“4” descreve o nível de proteção contra líquidos (água).

W: Letra suplementar indicada para uso em condições atmosféricas específicas.

X: Usada em lugar de um dos números, caso haja apenas uma classe de proteção.

exemplo

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