Revista Engeworld Maio 2013

Ano 1 • Número 5 • 2013

Trocadores de calor Os diferentes tipos e um guia para auxiliar nas especificações técnicas

Entrevista Válvulas manuais

Materiais

Entenda os diferentes tipos, seu detalhamento, acessórios e aspectos de sua operação. (pág.10)

Nesta edição, saiba como essa disciplina atua nos projetos. (pág.36)

Ildo Sauer, diretor do IEE/USP, relata os problemas ligados aos modelos de exploração da energia no país. [pag.44]

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editorial O EPCista bem informado

O

rganizamos esta edição baseados em uma pluralidade de informações que poderá auxiliar EPCistsas a otimizarem o desenvolvimento de suas áreas e projetos. Assim sendo, a revista deste mês traz um extenso artigo sobre os tipos de trocadores de calor mais utilizados atualmente, incluindo suas especificações, o projeto do casco e seus arranjos. O artigo contém também um guia para auxiliar na seleção dos trocadores de calor mais adequados a determinadas aplicações. Um outro artigo sobre válvulas manuais detalha as construções e os acessórios deste item, além dos aspectos de seu funcionamento.

A revista traz ainda um texto técnico sobre a aplicação, as características e o manuseio do concreto flexível, mostrando a relação custo/benefício que pode ser obtida com o emprego do material.

A sequência da série de matérias iniciada no começo deste ano para o detalhamento de todas as etapas de implantação de projetos de grande porte aborda as atividades ligadas à área de materiais, uma vez que ela aparece ora incorporada a algumas disciplinas correspondentes, ora como uma disciplina com gerência independente, dependendo da estruturação das empresas.

Na entrevista deste mês, Ildo Sauer, ex-diretor executivo da Petrobras e atual diretor do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP), explica como os atuais modelos de exploração da energia se estabeleceram ao longo dos últimos séculos e aponta os problemas existentes no planejamento energético do país, que, apesar de possuir uma grande riqueza em fontes de energia natural, sofre a ameaça constante dos chamados apagões e “apaguinhos”.

Para Sauer, o país possui recursos e capacidade tecnológica para a geração de combustíveis e de energia elétrica a partir de fontes alternativas, mas não faz uso dos instrumentos que possam realizar de fato uma mudança na organização das áreas de petróleo e gás e do setor elétrico. O diretor do IEE/USP defende: “É preciso nos organizar, definir os papéis, reparti-los entre todos os setores, públicos e privados, para cumprir a tarefa necessária. Do contrário, a sociedade brasileira enfrentará dificuldades crescentes”.

Boa leitura!

Sandra L. Wajchman Publisher

Ano 1 • Número 5 • 2013

Trocadores de calor os diferenTes Tipos e um guia para auxiliar nas especificações Técnicas

enTreVisTa VálVulas manuais

maTeriais

Entenda os diferentes tipos, seu detalhamento, acessórios e aspectos de sua operação. (pág.10)

Nesta edição, saiba como essa disciplina atua nos projetos. (pág.36)

Ildo Sauer, diretor do IEE/USP, relata os problemas ligados aos modelos de exploração da energia no país. [pag.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 Daniela Atienza Guimarães Gerente Comercial 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 Fernando Siqueira Telefone/Fax: (11) 5084-0965 Celular: (11) 9 9292-2554 fernando.siqueira@ engeworld.com.br Direção de Arte Estúdio LIA / Vitor Gomes Engeworld Rua Tamoios, 302 - cj 01 Jd. Aeroporto / São Paulo - SP CEP: 04630-000 www.engeworld.com.br

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carta do leitor

Gostaria de parabenizar o trabalho de vocês, que para nós engenheiros que estamos especificando os equipamentos é muito importante.

Marcelo Kawakami Engenheiro Mecânico Promon Engenharia – Projeto Vanádio de Maracás

Excelente a nova Revista Engeworld. As empresas de engenharia estavam carente de literatura com uma linguagem simples e direta.

Realmente muito boa !!

PARABÉNS !!!

André Valério Engenheiro Mecânico - D&I Consórcio – SPS – TECAB/ Cabiúnas – Petrobras

Gostaria parabenizá-los pelo excelente e singular trabalho que vocês realizam.

Sou recém formada em engenharia mecânica e sinto uma escassez de bons veículos que vinculem notícias relacionadas ao mundo da engenharia.

Patrícia Godoy Vicente Engenheira Mecânica

É muito bom poder ter uma janela de visualização do mercado brasileiro para os engenheiros tupiniquins que vivem em terras estrangeiras e ainda mais feito através de um fácil acesso e com uma linguagem voltada para o nosso setor de Engenharia de Projetos para a Industria de Óleo & Gás e Mineração Jamim Santos Engenheiro Mecânico / PDG Chile, ficando Hatch - Chile

Mais uma ferramenta de trabalho para o nosso dia a dia. Os assuntos são tratados com objetividade e domínio técnico.

A Engenharia do Brasil agradece. A revista trata muito bem, assuntos relacionados a todas as disciplinas. Essa interatividade é fundamental para o sucesso de qualquer projeto.Parabéns pela iniciativa e pela qualidade do trabalho.Desejo muito sucesso a toda equipe!

Diego Cunha Engenheiro de Instrumentação Consórcio Construcap Estrutural - Projectus

Gostaria de parabenizar a revista! É uma revista de conteúdo técnico, porém expõe de forma objetiva e ilustrativa.

Paula Yamaoka Sanches Engenheira de Controle de Projetos 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.

Índice

06 notícias 10

TUBULAÇÃO - ARTIGO

16

MeCÂNICA - ARTIGO

Válvulas manuais: tipos e características

Trocadores de calor

36 MATERIAIS Disciplina ou setor de um projeto?

38 COLUNA QUALIDADE Controle estatístico de processos: alguém se habilita?

40 COLUNA SEGURANÇA Hazard and Operability Studies (HAZOP)

28 CIVIL – ARTIGO

42 Coluna RH

30 SOLDAGEM

44 ENTREVISTA

O que é concreto flexível?

Soldagem TIG

32

MATERIAIS - ARTIGO Corrosão em estruturas metálicas

Quebra de paradigmas: como os Recursos Humanos podem trabalhar esse tema?

O “planejamento” energético brasileiro

50 INFOGRÁFICO NR-13 - Caldeiras e Vasos de pressão

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notícias Assinado contrato para construção de módulos da P-74 e P-76 No mês passado a Petrobras assinou dois contratos para a construção de módulos de plantas de produção e processamento de óleo e gás e integração desses módulos nos cascos das unidades dos sistemas flutuantes de produção, ou FPSO, P-74 e P-76, destinados aos campos da Cessão Onerosa, no pré-sal da Bacia de Santos.

Os contratos preveem índice de conteúdo local de 65% nos serviços de construção de montagem dos módulos, 65% nos serviços de engenharia de detalhamento, 65% nos serviços de gerenciamento e de 71% para

o fornecimento de materiais. O serviço de instalação e integração dos módulos nos cascos terá 65% de conteúdo local.

O prazo contratual total é de 42 meses.

A produção do primeiro óleo da P-74 está prevista para o segundo semestre de 2016, e a da P-76, para o segundo semestre de 2017. O FPSO P-74 será a primeira plataforma concluída para a exploração do pré-sal nos campos da Cessão Onerosa, e a P-76, a terceira. Cada plataforma terá capacidade de produzir até 150 mil barris/ dia e comprimir 7 milhões m3 de gás natural/dia. A P-74 deverá operar nos campos de Franco 1, e a P-76 nos campos de Franco Sul, na Bacia de Santos.

Capacidade de geração de energia eólica nos EUA chega a 60 GW O setor eólico nos Estados Unidos encerrou o ano de 2012 com crescimento de 28%, ultrapassando a marca de 60 GW de capacidade total de geração de energia, a maior do mundo depois da China.

De acordo com o relatório anual da Associação Americana de Energia Eólica (AWEA), as novas fontes eólicas representaram 42% de toda a

Três novos parques eólicos foram inaugurados na BA A Chesf e a Brennand Energia inauguraram três novos parques eólicos na Bahia, no município de Sento Sé, no alto sertão. Com 40 aerogeradores, os parques Pedra Branca, São Pedro do Lago e Sete Gameleiras têm capacidade para gerar 90 MW. Segundo a Chesf, a energia dos parques está sendo escoada por meio de uma subestação coletora de 34,5/230 kV, uma linha de transmissão de 230 kV e 58 km de extensão, e por meio da conexão na subestação de Sobradinho de 230/500 kV. 6 | engeworld | maio 2013

nova energia disponibilizada no país, o melhor resultado já registrado para o setor. O relatório aponta que, nos EUA, 550 fábricas contribuem com 80 mil empregos diretos na prestação de serviços para o setor eólico.

Ainda segundo o relatório, mais de 6.700 turbinas eólicas foram construídas nos EUA em 2012, o suficiente para abastecer 3,5 milhões de residências. Com isso, o país passou a contar com 45.100 turbinas para atender 15,2 milhões de residências.

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Novas petrolíferas respondem por 20% das exportações brasileiras As empresas petroleiras estrangeiras respondem por pelo menos 20% das exportações brasileiras de petróleo.

No ano passado, na comparação com 2011, o conjunto dessas companhias aumentou em cinco pontos percentuais sua participação no total exportado de óleo bruto pelo Brasil e trouxe US$ 5,5 bilhões para a balança comercial do país. Com a nacional OGX, a exportação das companhias privadas alcançou US$ 5,7 bilhões, considerando a lista de maiores exportadores do país elaborada pelo Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior (MDIC).

Esse resultado é creditado ao aumento da produção de petróleo bruto por parte das estrangeiras, ao mesmo 8 | engeworld | maio 2013

Petrobras e Senai/ Firjan fecharam convênio para o desenvolvimento de simuladores virtuais A Petrobras e o Senai/Firjan assinaram um convênio para o desenvolvimento de simuladores e ambientes virtuais. Serão produzidos 14 novos simuladores de operações a serem utilizados para capacitação de profissionais da indústria de óleo e gás nos próximos cinco anos. O investimento de R$ 83,6 milhões é proveniente da aplicação de recursos associados aos investimentos obrigatórios em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) e em treinamento num montante de 1% do faturamento dos campos que pagam participação especial.

Os simuladores serão instalados no Núcleo de Treinamento Offshore Nelson Stavale Malheiro, em Benfica, no Rio de Janeiro, onde já existem outros três simuladores. Os novos simuladores buscam acelerar a curva de aprendizado das equipes de operação, de modo a atender à demanda de capacitação decorrente das novas unidades da Petrobras que entrarão em operação até 2020.

tempo em que a Petrobras diminuiu a exportação diária de barris. A participação estrangeira nas exportações deve seguir aumentando nos próximos anos.

De acordo com os números contabilizados pelo ministério, a Shell foi a empresa que mais exportou em 2012: US$ 1,4 bilhão, valor 34% maior do que no ano anterior. Contudo, quatro empresas no mínimo triplicaram as vendas ao exterior em 2012: Statoil (US$ 1,2 bilhão), Sinochem (US$ 808 milhões), BG Brasil (US$ 667 milhões) e GE Oil (US$ 292 milhões).

Mesmo com o aumento, a Petrobras segue sendo a principal exportadora do país. Dos US$ 27,8 bilhões gerados pelas exportações de companhias petrolíferas no ano passado, US$ 22,1 bilhões foram para o caixa da estatal (sem considerar as vendas da Petrobras Distribuidora). O valor foi 3,5%

menor do que o registrado em 2011.

O montante embarcado pelas estrangeiras, por outro lado, aumentou 38%, considerando as maiores exportadoras do setor.

O aumento da demanda interna por combustíveis fez a Petrobras utilizar mais petróleo bruto para refino, enfraquecendo as exportações. Ao mesmo tempo, a produção de barris de petróleo da estatal passa por um período de estagnação. Por meio da assessoria de imprensa, a empresa informou que a perspectiva deste ano é de “produção diária de 2 milhões de barris por dia, com variação de até 2% para cima ou para baixo”. Ano passado, por exemplo, a empresa produziu 2% a menos de barris de petróleo bruto e aumentou o volume de refino em 4,5%, tomando parte do produto cru antes utilizado para exportação.

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Tubulação

artigo

Válvulas manuais: tipos e características indústria, pois sua utilidade é primordial em diversas situações e em diferentes etapas em inúmeros processos industriais.

Tipos de válvulas manuais As válvulas manuais são classificadas em vários tipos, segundo o desenho do corpo e os movimentos do obturador e da haste. Neste artigo, serão destacadas as seis principais válvulas manuais aplicadas em processos, são elas: globo, borboleta, esfera, guilhotina, gaveta e macho.

Válvulas do tipo globo Rogério Dias Gimenes Técnico em Instrumentação Industrial.

Atualmente, cursa o último semestre de Engenharia Elétrica e trabalha como docente no Senai-SP na área de Instrumentação Industrial.

N

os processos industriais, as válvulas manuais permitem o bloqueio total ou a passagem de fluidos para tubulações auxiliares, bypasses, tubulações de descarte, tubulações de descarga em tanques auxiliares de processo ou mesmo em reatores de processo, de acordo com a posição do obturador, que geralmente é manipulado para bloqueio total ou passagem total do fluido. Elas também são largamente utilizadas para a operação manual das plantas em situações de emergência e falta de energia.

De modo geral elas continuam a ser empregadas em larga escala em todo o tipo de

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As válvulas do tipo globo são as mais utilizadas e possuem corpo e internos, castelo e acionador do tipo volante. O deslocamento de sua haste é linear e é provocado pela manipulação do volante, que é proporcional à abertura da mesma.

As válvulas do tipo globo são indicadas para operar diversos tipos de fluidos nas mais diferentes condições de processo, o que faz com que a resistência e robustez mecânica dos seus itens varie, principalmente dos flanges, corpo, castelo e internos como, por exemplo, em linhas de vapor numa temperatura média de 300ºC e pressão em torno de 40 bar.

Dependendo da propriedade corrosiva do fluido utilizado como, por exemplo, ácido cloroacético, todos os itens de construção da válvula devem ser fabricados em materiais especiais. As partes metálicas devem ser feitas de titânio, e as partes plásticas, de teflon (PTFE).

A válvula do tipo globo é aplicada principalmente nas indústrias química, petroquímica, de geração de energia, óleo e gás, criogenia, siderúrgicas e metalúrgicas. Ela é ideal para gases, vapores, água quente, fluidos térmicos em geral, óleos térmicos, óleos combustíveis e também aquecidos, fluidos de resfriamento, amônia, água de processo, vácuo e fluidos corrosivos diversos.

Ao mesmo tempo em que ela é a mais utilizada de uma maneira geral, é a que possui a maior diversidade de materiais de construção, fabricantes, tipos especiais, opções e variações.

De acordo com cada aplicação, ela terá um modelo específico para sua função, por isso, é sempre importante verificar todas as características do fluido, sua pres-

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são e temperatura de operação, densidade, viscosidade, porcentagem de sólidos em suspensão etc.

O custo/benefício é outro item que deve ser observado, pois, de acordo com cada aplicação, o custo das válvulas do mesmo tipo e dimensões pode variar devido aos materiais empregados na sua fabricação e também de acordo com sua classe de pressão e temperatura.

Válvulas do tipo borboleta Basicamente as válvulas do tipo borboleta consistem em corpo tipo anel circular, sendo que em seu interior existe um disco entre dois mancais, que faz a função de obturador. A sede da válvula borboleta é a própria parede interna do corpo. O desenho mais comum do seu corpo é o tipo wafer, o qual é fixado à tubulação entre flanges. O deslocamento da haste é rotativo e provocado pela manipulação de uma alavanca.

A válvula do tipo borboleta possui construções diversificadas e é feita de materiais diferentes. Ela é fabricada em material standard, sem revestimento, mas

também pode ser fabricada com corpo revestido internamente com diversas opções de material, incluindo teflon e neoprene, assentos tipo composto, metal-elastômero ou assento tipo metal-metal e outros.

Essa válvula é aplicada principalmente nas indústrias farmacêutica, alimentícia, de bebidas, têxtil, química, petroquímica, de geração de energia, saneamento (tratamento de água, esgoto e efluentes industriais), fertilizantes, siderúrgicas, usinas de açúcar e álcool etc. Esse tipo de válvula também pode ser utilizado na área de utilidades prediais e agricultura como ar-condicionado, linhas de incêndio e irrigação.

Ela é indicada para água de processo, água desmineralizada, água potável, lácteos, óleos alimentícios, sucos, ácidos, antioxidantes, aminas, álcool etílico e anidro, cerveja, mel, refrigerantes, garapa, azeites, glicerina, fermentados, tinturas, esmaltes, solventes, aromáticos, efluentes de todos os tipos, entre outros.

Apesar de a válvula borboleta ser largamente empregada nos mais distintos tipos de indústria, ela possui uma limitação que é em relação aos diâmetros inferiores a 2”, nos quais sua aplicação não é recomendada.

Ela também pode ser fabricada com diferentes materiais, principalmente, suas partes molhadas, que são a parede interna do corpo e o disco obturador que, dependendo do fluido, é fabricado em material especial ou revestido como acontece com a parede interna do corpo.

Válvulas do tipo esfera A válvula do tipo esfera é constituída por um corpo, cujo interior aloja uma esfera oca que atua como obturador, permitindo a passagem do fluxo de forma suave. Ela possui assentos normalmente fabricados em teflon, acoplados aos dois lados da esfera. O deslocamento de sua haste e obturador por consequência é rotativo, sendo 12 | engeworld | maio 2013

O deslocamento de sua haste e obturador por consequência é rotativo, sendo provocado geralmente por uma alavanca. provocado geralmente por uma alavanca.

A válvula do tipo esfera possui construção variada quanto aos seus materiais. Seu obturador (do tipo esfera) geralmente é fabricado em aço inoxidável, seu corpo pode ser produzido a partir de materiais como bronze ou PVC. Ela é ideal para fluidos químicos e corrosivos, fluidos pastosos, viscosos, fibrosos e sujos.

Essa válvula é aplicada principalmente nas indústrias de papel e celulose, química, petroquímica, óleo e gás, saneamento (tratamento de água), fertilizantes, geração de energia, automobilística e irrigação.

Muitas vezes, o alto custo de uma válvula esfera não permite sua aplicação em processos mais simples, nos quais o fluido a ser manipulado possui baixa viscosidade, é limpo, não corrosivo, atóxico e opera dentro de pressões e temperaturas baixas.

O investimento em uma válvula do tipo esfera é pago quando ela é aplicada em fluidos com características anormais como pastas, vapores, fibras, lamas, gases corrosivos e líquidos corrosivos, entre outros fluidos agressivos. Em situações de processo brandas, o custo do seu investimento leva bastante tempo para ser pago.

Válvulas do tipo guilhotina A válvula do tipo guilhotina possui uma construção bastante simples, e é

formada basicamente por corpo, haste, obturador e volante.

Essa válvula foi originalmente projetada para a indústria de papel e celulose, embora hoje em dia sua aplicação tenha atingido outras indústrias como a de mi-

neração, química, de geração de energia, saneamento e usinas de açúcar e álcool.

O deslocamento de sua haste é linear e acionado por um volante ou alavanca.

As válvulas do tipo guilhotina podem atender aos mais diferentes processos devido às diversas opções de materiais usados em sua construção e algumas inovações tecnológicas na sua concepção.

Ela é aplicada principalmente nas indústrias de papel e celulose, mineração, saneamento (tratamento de água, esgoto e efluentes), química, fertilizantes, ração animal, aglomerados, cimento e derivados, geração de energia, usinas de açúcar e álcool, óleo e gás e petroquímica.

Essa válvula é indicada para polpa de celulose, aparas, polpa de minério, água de processo, álcool anidro, efluentes de

todos os tipos, óleo contaminado, alguns tipos de ácidos e líquidos com alta porcentagem de sólidos em suspensão.

A válvula do tipo guilhotina é também a mais utilizada em silos verticais de armazenagem de sólidos e granulados, encontrados nas indústrias de fertilizantes, cimento e derivados, química, ração animal, aglomerados e em usinas de açúcar e álcool.

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Válvula do tipo gaveta As válvulas do tipo gaveta possuem corpo e internos, castelo e acionador do tipo volante. O deslocamento de sua haste é linear, acionado por um volante.

As válvulas do tipo gaveta são, de certa forma, uma boa solução para muitos processos. Elas geralmente possuem construções robustas e podem ser fabricadas em materiais distintos conforme as características do fluido.

Ela é aplicada principalmente nas indústrias de saneamento (tratamento de água, esgoto e efluentes), química, fertilizantes, ração animal, cimento e derivados, petroquímicas, siderúrgicas, metalúrgicas e irrigação.

Ela é indicada para água quente, água de processo, efluentes de todos os tipos, condensados, fluidos térmicos, fluidos de resfriamento, fluidos químicos bifásicos, alguns tipos de polpa de minério, fluidos com porcentagem baixa de sólidos em suspensão, oleum etc.

Ela possui um ótimo custo/benefício, se especificada corretamente para aplicações industriais em que é aplicada.

Válvulas do tipo macho A válvula do tipo macho é constituída por um corpo e seus internos, anel de reajustagem, tampa com batentes e acionador tipo alavanca. Ela possui deslocamento rotativo e seu interior aloja um obturador do tipo plugue cônico vazado, que depende de um torque de giro reduzido e garante o ajuste da vedação em linha, permitindo a passagem do fluido transversalmente sem gerar perdas de carga e possibilitando a mesma vazão a montante e a jusante da válvula.

Ela possui diversos tipos de construção, acessórios e inúmeras vantagens, tais como corpo monobloco, ausência de espaço morto, é livre de manutenção, auto-lubrificada, tem 100% de estanqueidade e permite a fácil montagem de atuadores pneumáticos.

Ideal para vácuo, sistemas de combate a incêndio, gases, vapores, condensados, fluidos pastosos em alta temperatura, aplicações nas quais a válvula precisa possuir camisa de aquecimento, fluidos químicos, corrosivos, viscosos, fibrosos, sujos com sólidos em suspensão, petróleo bruto, fluidos multifásicos etc.

Ela é aplicada principalmente nas indústrias de papel e celulose, química, petroquímica, alimentícia, utilidades, óleo e gás, saneamento (tratamento de água), fertilizantes,

geração de energia, mineração e criogenia.

Atende a classes de pressão de até 900 # e a temperaturas em torno de 300ºC.

Considerações finais As válvulas manuais mencionadas neste artigo são as principais e mais utilizadas dentro da indústria de um modo geral.

Existem muitos outros tipos de válvulas manuais, que também são utilizadas na indústria, porém, em menor escala. Essas outras válvulas manuais são empregadas em aplicações residenciais, hospitalares, científicas, navais, aeronáuticas etc. Muitas delas tornaram-se tradicionais em algumas aplicações fora do ambiente industrial, uma vez que são aproveitadas e adaptadas para uso específico em outros ambientes.

Referências [1] SENAI. Dispositivos de Medição e Controle II / Válvulas de Controle. Senai: Santos, 1990 [2] SENAI. Elementos Finais de Controle. Senai: Santos, 1999.

[3] MARKS. Manual del Ingeniero Mecânico, s/d.

[1] BRAY CONTROLS; AZ ARMATUREN; FLOWSERVE. Catálogos e manuais técnicos de válvulas diversas, s/d.

[1] GIMENES. R. D. Válvulas de Controle. In: Revista Mecatrônica Atual, 23, agosto/setembro de 2005, Editora Saber.

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MECÂNICA

artigo

TROCADORES DE CALOR Especificação dos trocadores de calor

Por Fabio Alessio Romano Dionisi

O

Diretor de Engenharia da DuPont

permutador de calor é um equipamento no qual dois fluidos com temperaturas diferentes trocam calor através de uma interface geralmente metálica. Portanto, um fluido cede calor, sob a forma de calor sensível ou latente, para outro mais frio. As aplicaDesignação Condensador Condensador parcial Resfriador Resfriador de água gelada Vaporizador Refervedor Aquecedor Gerador de vapor /Caldeira Caldeira de recuperação de calor Trocador de calor Evaporador

16 | engeworld | maio 2013

ções dos trocadores de calor vão desde os aparelhos domésticos até os equipamentos industriais de grande porte.

Por segurança e confiabilidade, o TEMA e o ASME apresentam normas e prescrições detalhadas para o projeto dos popularmente chamados casco e tubos, mas eles também podem ser classificados

quanto aos tipos de fluxo, divididos em contracorrente, cruzado e paralelo.

Trocador contracorrente Esse tipo de trocador se beneficia de sua superfície de transferência, pois requer menor área para um dado serviço e

Descrição do processo de operação Realiza a total condensação de um determinado vapor (gases são incondensáveis).

Realiza a condensação parcial de um determinado vapor.

Faz o resfriamento de uma corrente de processo, por meio do uso de água de resfriamento ou ar.

Faz o resfriamento de uma corrente de processo, pelo uso de água gelada (por meio das torres de resfriamento) ou outro meio refrigerante.

Vaporizar ou evapora um líquido totalmente ou parcialmente, usando vapor (steam) ou fluido térmico.

Fornecer calor a uma coluna de destilação, pela vaporização parcial ou total do produto de fundo da coluna.

Aquecer um determinado fluido pela adição de calor sensível ao mesmo.

Produz vapor de aquecimento (steam) pela queima de um combustível.

Produz vapor de aquecimento (steam) pelo aproveitamento de uma corrente de processo sob alta temperatura.

Nome genérico dado a um equipamento de troca térmica, normalmente do tipo feixe tubular.

Trocador de calor usado para evaporar um determinado fluido tendo em vista sua concentração.

atinge o máximo de recuperação de calor. O limite de temperatura que o fluido frio pode atingir é a temperatura de entrada do fluido quente, que, para o fluido quente, é a temperatura de entrada do fluido frio. Por essa característica, ele tende a ser escolhido por razões econômicas. Dependendo do caso, a temperatura final do fluido frio pode ser maior que a temperatura final do fluido quente.

Trocador de fluxo cruzado Seu design de entrada e saída economiza espaço, o que é importante em áreas de processo congestionadas.

A maneira como os fluxos se cruzam

reduz a possibilidade de obter alta eficiência e introduz a formação de zonas frias, nas quais pode ocorrer condensação de vapores e, consequentemente, corrosão. Portanto, é menos eficiente que o contracorrente, mas assim como este, o trocador de fluxo cruzado é de passe simples (tanto para o lado do casco quanto para o lado dos tubos), e é tipicamente usado no interior de dutos para recuperar o calor contido nos gases de combustão.

Trocadores de fluxo paralelo Os fluidos quente e frio fluem na mesma direção, ou seja, ambos

O limite de temperatura que o fluido frio pode atingir é a temperatura de entrada do fluido quente, que, para o fluido quente, é a temperatura de entrada do fluido frio.

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O rendimento dos trocadores de fluxo paralelo é menor que o dos demais, uma vez que a temperatura de saída do fluido frio não pode exceder a temperatura de saída do fluido quente, por isso, ele não é considerado quando se deseja apenas recuperar calor. entram e saem pelo mesmo lado. O rendimento dos trocadores de fluxo paralelo é menor que o dos demais, uma vez que a temperatura de saída do fluido frio não pode exceder a temperatura de saída do fluido quente, por isso, ele não é considerado quando se deseja apenas recuperar calor.

Ele possui a vantagem de ser utilizado com objetivos específicos, como: • Evitar que a temperatura do metal do trocador de calor atinja o ponto de orvalho dos gases em esfriamento se houver a presença de vapores ácidos nos gases, uma vez que eles podem ser condensados e atacar o equipamento; • Evitar que a temperatura de uma das correntes (streams) ultrapasse um dado limite quando o processo de troca precisa ser mais “gentil” que o do contracorrente;

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• Reduzir o efeito de degradação térmica dos produtos durante a troca térmica; • Para evitar que a troca térmica não ultrapasse um dado limite.

Os tipos de trocadores 1-Trocador feixe tubular (TEMA) A publicação da Associação de Fabricantes de Trocadores Tubulares (TEMA) contém normas e prescrições detalhadas para o projeto deste tipo de trocador, cobrindo também os requisitos quanto à segurança dos mesmos. Eles são designados por letras quanto ao tipo de casco, tubos e espelhos utilizados. Por exemplo, tipos L, M, N (espelho fixo), tipo W (espelho flutuante), tipos P, S, T (cabeçote flutuante) etc. Os tubos geralmente são feitos de materiais distintos e mais nobres que os do casco. Quando a diferença de temperatura é grande entre os extremos, ocorre uma dilatação diferencial entre o feixe tubular e o casco, que pode comprometer a integridade física do equipamento. Para evitar esse tipo de problema, juntas de expansão podem ser instaladas no casco ou podem ser usados trocadores com espelho flutuante ou com cabeçote flutuante.

Feixe tubular fixo (L, M, N) Por ser o mais simples de todos, os feixes tubulares têm baixo custo inicial. As vantagens de sua aplicação incluem: reduzido perigo de vazamento, uma vez que todas as juntas do casco são eliminadas; diâmetro mínimo de casco (para uma dada área de troca e mesmo número de tubos); o BEM é muito usado para altas pressões no lado do tubo e para altas dilatações

devido às grandes DT (por isso, ele é muito utilizado como refervedor); por serem tubos retos, são fáceis de remover e limpar; o AEL é mais fácil de ser fabricado do que qualquer outra unidade com múltiplos passos.

Dentre os tipos L, M e N, este último costuma ser o mais barato, pois tem menos flanges, menos peças usinadas e utiliza tubos em sua fabricação. Os tipos AEL e NEN (ou CEN) são os que apresentam acesso mais fácil do lado dos tubos. O espelho duplo pode ser necessário para evitar vazamentos cruzados entre o tubo e o casco.

Suas limitações são impossibilidade de limpar mecanicamente o lado do casco; necessidade de realizar flushing para fazer limpeza; o fato de a colocação de baffles ser mais difícil do que nos cascos de feixes removíveis; incremento do custo quando o diferencial de temperatura é significativo, devido à necessidade de inserir juntas de expansão no casco para compensar a diferença de dilatação entre o casco e o feixe tubular; e o alto custo da mão de obra empregada na usinagem das peças necessárias à sua fabricação.

Trocador tubo “U” O tipo U tem a mais simples construção mecânica entre os trocadores de calor de feixe removível e, portanto, é o mais barato entre eles. O feixe de tubos U está livre para se expandir no casco e não requer juntas de expansão para alívio por expansão térmica.

Outra vantagem é que ele pode ser usado em serviços de alta pressão. Comparado a outros trocadores do tipo feixe tubular, seu número de juntas é reduzido, apresentando menos vazamentos.

O tipo BU é muito usado como aquecedor de tanques do tipo API. Os tipos

O trocador tubo – U tipo baioneta é uma boa solução para os problemas de expansão térmica, pois seus tubos estão livres para expandirse ou contrair-se, além do mais, seus tubos são removíveis. baioneta e BU são usados como aquecedores de tanques para sucção de bombas, como, por exemplo, em sistemas de óleo combustível, nos quais a viscosidade é alta em temperatura ambiente e o fluido é aquecido para escoar para a bomba.

Em geral, esse tipo de trocador só é usado para serviços limpos, uma vez que a limpeza da curva U é difícil de ser realizada por métodos mecânicos. Seus tubos são de difícil substituição quando avariados, além do mais, os trocadores com diâmetros muito grandes têm dificuldade para suportar os tubos. A colocação de baffles é difícil em comparação aos trocadores de feixe de tubos retos; eles apresentam espaços mortos que reduzem a troca, e fluidos com suspensão sólida podem gerar problemas de erosão em suas curvas.

O trocador tubo – U tipo baioneta é uma boa solução para os problemas de expansão térmica, pois seus tubos estão livres para expandir-se ou contrair-se; além do mais, seus tubos são removíveis, o que facilita sua manutenção e limpeza. Eles são utilizados para aquecimento das sucções de bombas nos ca-

sos de fluidos viscosos, para diminuição da viscosidade, e sua construção mais comum é do tipo BEU. Trocador feixe tubular – tampo flutuante São os tipos P, S e T (W é feixe tubular flutuante), e os mais sofisticados dentre os cascos e tubos. Este trocador tem tubos retos presos a espelhos localizados em cada uma de suas extremidades. Um desses espelhos é livre para se mover, fornecendo a expansão térmica requerida entre os tubos e o casco.

Eles são de fácil limpeza, pois permitem acesso no lado do casco, podem ter o feixe tubular removido e são muito usados como refervedor.

O tipo BES, mais barato que o AES, é empregado em aplicações de altas pressões no lado do tubo, embora o fluido tenha de ser limpo devido ao difícil acesso no lado dos tubos. Já o tipo AES é o mais empregado entre esses trocadores por proporcionar acesso fácil aos tubos e ao casco.

O tipo P é mais caro por demandar peças usinadas e por ser mais pesado. O tipo S é mais barato, pois o casco apresenta diâmetro menor que os demais desta classe. O tipo T possui um diâmetro de casco maior que o requerido pelo tipo S. No Tipo S a expansão dos tubos deve ser maior que a do casco; já no tipo T, tanto faz.

Suas limitações incluem a identificação frequente de zonas mortas e problemas de vazamentos através das juntas.

Os trocadores do tipo BES normalmente são mais baratos que o BET com bonnet, porém, são mais caros que o BET com flange cego na extremidade.

Os tipos BES costumam ser mais baratos que o AES e são usados para altas engeworld | maio 2013 | 19

pressões no lado dos tubos, mas o acesso aos tubos tende a ser mais complicado.

O tipo P costuma apresentar mais peças usinadas que os tipos S e T, mas também é mais pesado que os demais, o que o torna mais caro.

2-Trocador duplo-tubo De forma geral, o trocador duplo-tubo é o mais econômico e o mais flexível.

Sua operação e manutenção também são mais fáceis e ele pode ser facilmente expandido ou reduzido por meio da incorporação ou retirada de elementos.

Suas aplicações mais comuns são em projetos com pressões de até 15.000 psig; líquidos viscosos (µ> 100 cp); baixas vazões; baixas quantidades de troca de calor; áreas de troca entre 2 ≤ a ≤ 50 m2, sendo que sua área de troca pode ser aumentada com o uso de aletas, o que eleva também o coeficiente global de troca térmica.

No entanto, ele apresenta uso limitado em unidades que requeiram grandes superfícies, eles também necessitam de grandes espaços para instalação e materiais que provocam incrustações não devem ser usados com duplo tubo aletado.

A principal desvantagem do duplo-tubo é a pequena superfície de transferência em cada forquilha, além do mais, seus Figura 1

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coeficientes de troca não são grandes, embora as aletas possam melhorar essa deficiência. Por outro lado, eles são fáceis de limpar e de esterilizar. (Figura 1) 3 -Trocador spiral-plate Geralmente o fluido quente entra pelo centro da unidade e segue de dentro para fora dele. O fluido frio entra perifericamente e flui em direção ao seu centro. Dessa forma, obtém-se um fluxo contracorrente.

Esse tipo de trocador costuma ser utilizado para lamas, devido aos altos coeficientes globais de transferência, por causa da turbulência; para fluidos viscosos (µ > 100 cp); quando há cruzamento de temperatura, pois atinge o perfil contracorrente mas de modo mais econômico que o trocador casco e tubo; em locais em que o espaço é limitado; quando os materiais são caríssimos, uma vez que apresentam menor área (menos material) e são mecanicamente mais simples que os casco e tubos.

Ele tem superfície máxima de troca térmica entre 140 e 150m²; sua pressão máxima de projeto é de 150 psig; e sua limpeza é limitada a jatos d’água, flush out ou limpeza química. Danos por corrosão ocorridos nesse tipo de trocador não podem ser reparados. Sua estrutura também não permite a confecção de grandes unidades, daí, sua limitação de área de troca ser de 150m², e o

Os trocadores do tipo BES normalmente são mais baratos que o BET com bonnet, porém, são mais caros que o BET com flange cego na extremidade. material usado na sua construção é o mesmo para os dois lados. (Figura 2) 4-Trocador de placas Este trocador é composto por uma série de placas colocadas paralelas entre si. Aplicações: no uso de materiais caros para construção, a combinação de alto coeficiente de troca e baixo custo de fabricação, oferece resultados econômicos significativos sobre o casco e os tubos; este tipo não é fabricado em aço carbono; uso para lamas devido aos altos coeficientes, desde que se tenha certeza de que não ocorrerá plugueamento e nem erosão.

Esse tipo de trocador também permite que se obtenham cruzamentos dos perfis de temperatura (característica do

500

Figura 2

Connection between condenser and column top flange

Seal leg

fluido contracorrente). O fluxo contracorrente é obtido de maneira mais econômica em comparação ao tipo casco e tubo, sendo seu uso recomendado para a recuperação de calor.

Por serem compactos, são usados quando existe limitação de espaço e sua área de troca pode ser facilmente aumentada pela adição de mais placas.

Por ser possível realizar a sua limpeza total, ele é muito usado nas indústrias bioquímica e de alimentos. Ele também impossibilita a contaminação entre as duas correntes de fluidos, pois os vazamentos ocorrem sempre para o meio externo (exceto em caso de furos nas placas); tem capacidade para atingir um fluxo turbulento nos canais

Esse tipo de trocador também permite que se obtenham cruzamentos dos perfis de temperatura (característica do fluido contracorrente). com números de Reynolds tão baixos quanto dez, implicando uma diferença básica de eficiência entre eles e os trocadores do tipo feixe tubular. Ele também pode trabalhar com pequenas diferenças de temperatura

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Figura 3

do conjunto mecânico e seu assembling pode ser complexo (linearidade, robustez, alinhamento etc.). Algumas dessas limitações já foram solucionadas com o uso de trocadores de placas compactos totalmente soldados, que, ainda assim, apresentam possibilidade de limpeza. (Figura 3) 5-Trocador espiral Usados em aplicações de altas pressões (7.500 psi), em locais em que há limitação de espaço, para baixas vazões e para áreas de trocas pequenas. Suas limitações incluem área de troca máxima ≤ 25m² (podendo chegar a 50 m² em casos excepcionais); seus tubos não podem ser limpados mecanicamente; e ele apresenta baixos coeficientes de transferência. (Figura 4) 6-Air cooler A vantagem econômica de usar um air-cooler depende dos seguintes fatores: • quantidade e qualidade da água disponível; • temperatura do ar ambiente, bem como da água

(approach) entre a saída do fluido quente e a entrada do fluido frio, devido à sua grande eficiência térmica.

Suas limitações dizem respeito à máxima pressão de projeto de 150 psig; em geral, seu uso é limitado à máxima temperatura de operação de 150°C, embora já seja possível especificá-la em 230ºC. Por estarem em contato com os fluidos, as juntas devem ser compatíveis com eles; não apresentam vantagens econômicas quando usados como vaporizadores ou condensadores; em geral, a área de troca é limitada a 350m²/unidade; por terem muitas juntas, não são adequados para o manuseio de materiais letais, tóxicos e inflamáveis; áreas grandes demandam muito esforço 22 | engeworld | maio 2013

Figura 4

Usados em aplicações de altas pressões (7.500 psi), em locais em que há limitação de espaço, para baixas vazões e para áreas de trocas pequenas. de resfriamento disponível; • temperatura do fluido, tanto na entrada quanto na saída; • pressão de operação; • custo dos materiais de construção; • custos de manutenção e operação; • localização física e espaço disponível para colocação do trocador.

Mesmo com pressões e temperaturas elevadas de operação, esses trocadores costumam apresentar a forma mais simples de construção. Eles eliminam problemas associados ao uso de água de resfriamento (corrosão, algas, tratamento, incrustação etc.); são excelentes para remover altas temperaturas, especialmente aquelas acima de 90ºC; demandam menos manutenção que um feixe tubular; suas aletas podem ser limpadas com ar comprimido; seus custos operacionais são menores; ele não apresenta problemas de vibração e tende a usar espaços menores que os demais.

Suas desvantagens incluem alta limitação quanto à temperatura de saída do fluido de processo; aplicação para gases limitada devido aos baixos coeficien-

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Figura 5

1. Fan 2. Fan ring 3. Plenum

bem menor do que a do lado dos tubos. Já o two-pass shell permite o cruzamento de temperatura.

4. Nozzle 7. Drive assembly 5. Header 8. Column suport 6. Tube bundle 9. Inlet bell

tes de troca; investimento menor; seu uso junto a fluidos tóxicos, letais ou inflamáveis é perigoso; no caso de vazamentos, o fluido escapa para a atmosfera; é inadequado para serviços com vácuo, embora seja usado nesse tipo de aplicação; tem limitações devido à perda de carga; (Figura 5) Seu uso é compensado quando: TQ,out – T air,in ≥ 15-30°C LMTD ≥ 40 a 50°C

Outros fatores a serem considerados nos trocadores tipo casco-tubo Projeto do casco Single-pass e two-pass shell O single-pass é o mais comum, mas seu uso é restrito às condições em que não há cruzamento de temperatura.

O two-pass é usado para serviços nos quais pode ocorrer cruzamento de temperatura e nos quais há limitações de espaço que excluem o uso de dois ou mais cascos em série e, também, quando a vazão no lado do casco é 24 | engeworld | maio 2013

Split-flow e divided-flow São usados em serviços em que o coeficiente de troca térmica do lado do casco não é controlador e deseja-se obter uma baixa perda de carga no lado do casco. Apesar de demandar área de troca, por causa da troca de calor desejada, trocas com o coeficiente global de transferência reinante com a metade do comprimento do tubo podem ser obtidas.

Chicanas (baffles) e placas de suporte para os tubos (Figura 6) Os segmentos simples com corte na horizontal são usados para fase simples; os segmentos simples com corte na vertical são usados para duas fases (líquido-vapor ou líquido-sólido em suspensão).

O segmento duplo é usado para uma baixa perda de carga; o segmento duplo Figura 6

O segmento completo é utilizado para dividir o trocador em duas sessões (fluxo dividido com dois passes em cada sessão, no lado do casco). com corte na horizontal é usado para fase simples e baixa perda de carga; o segmento duplo com corte na vertical é usado para duas fases (líquido-vapor ou líquido-sólido em suspensão) e baixa perda de carga.

O segmento completo é utilizado para dividir o trocador em duas sessões (fluxo dividido com dois passes em cada sessão, no lado do casco). O segmento longitudinal é usado para configurar o passe duplo em um trocador

Figura 7 Tube Flow O.D

Flow Tube O.D Pitch L L ch Pit Diamond Square Pitch

Pitch In-Line Squere Pitch

Tube Flow O.D

Flow Tube O.D

h

Pitc

Tubos • Diâmetro: eficiência térmica e considerações econômicas requerem o menor diâmetro possível. O objetivo é maximizar a relação área de troca/ diâmetro de trocador. Entretanto, seu limite prático é o requerimento de limpeza mecânica: ¾” para tubos

retos, 1” para tubos em U, 5/8” para líquidos limpos para aqueles em que a limpeza química, se necessária, é possível e suficiente.

• Comprimento: quanto mais longo o tubo, mais barato é uma dada superfície. Seis metros ou 20 ft são considerados o comprimento máximo para os tubos quando a limpeza mecânica é requerida.

• Arranjo: a forma triangular é a que melhor favorece os coeficientes de troca no lado do casco e fornece maior área de troca para um dado diâmetro, entretanto, a forma quadrada que deve ser usada quando se requer limpeza mecânica. Esta última também apresenta DP menor, contudo, seus coeficientes de película são menores.

ch Pit

Arranjo dos tubos (tube pitch) Tipo square: tem fácil limpeza mecânica, gera baixos DP, mas os coeficientes de troca são piores.

Triangulares: tem perdas mais altas de carga, coeficientes de troca melhores, se o fluido for sujo, apresenta necessidade de limpeza química, não permite limpeza mecânica, comporta mais tubos para um dado Ø de casco do que o tipo square. (Figura 7)

Pitch L Pitch L h Pitc Triangular Pitch In-line Triangular Pitch Apex Vertical (Apex Horizontal) L= Ligement

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Dimensões padrões para tubos: (D.E.): ½”; ¾”; 1”; 1 ¼”; 1 ½” BWG’s: 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18 Localização do fluido • Viscosidade: maiores taxas de transferência são conseguidas colocando o fluido viscoso no lado do casco, uma vez que a turbulência ocorre deste lado com Re menores que aqueles requeridos no lado dos tubos.

• Fluidos letais, inflamáveis ou tóxicos: em geral, o fluido tóxico é colocado no lado dos tubos para minimizar os vazamentos externos (para o meio ambiente).

• Vazão: a colocação do fluido de menor vazão no lado do casco geralmente

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resulta em um design mais barato, uma vez que a turbulência ocorre no lado do casco com Re menores que aqueles requeridos no lado dos tubos.

• Corrosão: são usados menos materiais nobres quando o fluido corrosivo é colocado do lado dos tubos.

• Incrustação (fouling): a colocação do fluido que provoca incrustações no lado dos tubos minimiza este problema, pois a maior velocidade tende a reduzi-lo.

Tubos retos são fisicamente mais fáceis de serem limpos mecanicamente. A limpeza química pode ser mais bem realizada do lado dos tubos (no lado do casco ocorre by-passing).

• Temperatura: para altas temperaturas são aplicadas as mesmas indicações usadas para os materiais nobres, pois é mais barato que o fluido quente passe

O tipo placas-espiral é usado para baixas vazões de fluidos muito viscosos com altos ranges de temperatura. pelos tubos.

• Pressão: o posicionamento do fluxo de alta pressão no lado dos tubos requer menos componentes para alta pressão.

Perda de carga: obtêm-se maiores coeficientes de troca no lado dos tubos, pois pode-se usar uma velocidade maior uma vez que (Leq) tubo < (Leq) casco.

Condições de projeto Design pressure (Pd) Em geral, usa-se o maior valor entre os critérios: Pd = 1,10 x P operação, máx e Pd = P operação, max + 25 psig.

Se houver a possibilidade de ocorrer vácuo, o trocador também deve ser especificado para full vacuum.

Design temperature (Td) São usados os valores: Td = T operação, máx +30°F e Td = T operação, mín – 30°F (para baixas temperaturas).

Guia de seleção Obviamente, a abordagem sobre a escolha do tipo mais adequado de trocador é genérica. De forma geral, dois fluidos estão envolvidos nessa escolha.

Ambos podem ser de processo, mas quando somente um deles é de processo, o outro tende a ser de vapor (steam), fluido térmico para aquecimento (dowtherm), água para resfriamento (cooling water), água gelada (chilled water) ou ar para resfriamento.

Um fator dominante costuma ditar o tipo de trocador a ser utilizado. Por exemplo, nas indústrias bioquímicas, farmacêuticas e de alimentos, as demandas por limpezas são constantes, então, é utilizado o tipo de trocador de placas, que pode ser totalmente desmontado.

O tipo placas-espiral é usado para baixas vazões de fluidos muito viscosos com altos ranges de temperatura.

Considerando a superfície de troca, tem-se que: • o trocador tipo feixe tubular costuma ser o mais econômico para superfícies com de 50m²; • os trocadores do tipo duplo-tubo e serpentina costumam ter menores custos associados quando usados em superfícies com

menos de 50m²; • é usado o tipo serpentina para áreas inferiores a 2m².

Quanto à pressão, têm-se as seguintes considerações: •acima de 150 psig: os tipos placa espiralada e o de placas ficam praticamente excluídos, devido ao perigo de vazamentos. Nestes casos, é quase mandatório o uso do feixe tubular, principalmente por segurança; • na presença de vácuo os mais indicados são os feixes tubulares ou duplo tubos.

• entre 10 e 400 Kgf/cm²g: feixe tubular ou duplo tubo; • acima de 400 Kgf/cm²g: duplo tubo.

Ao considerar integridade mecânica, faixas de pressão e temperatura, versatilidade em serviço, o feixe tubular costuma ser a melhor escolha.

Na especificação do equipamento mais adequado, é importante responder às seguintes questões: • qual será a consequência da falha do equipamento?

• qual o espaço disponível?

• é permitido ter vazamentos?

• poderá haver corrosão?

• haverá abrasão?

• qual será a necessidade de manutenção do equipamento?

• o equipamento deve ser calculado como sendo um vaso de pressão?

• se houver contaminação, ela será prejudicial?

• o que poderá acontecer se um fluido entrar em contato com o outro?

• qual o tipo de serviço a ser realizado?

• quais as condições de partida, operação e parada da planta?

• haverá dilatação térmica elevada?

• quais os dados de pressão, temperatura, viscosidade etc.? engeworld | maio 2013 | 27

civil

artigo

O que é concreto flexível?

Luciana Luigia T. Napolitano Engenheira civil, coordenadora de projetos e sócia proprietária da STEC Engenharia e Consultoria.

C

om os desafios cada vez maiores para obtenção de menores custos e prazos de execução de obras civis de infraestrutura, surgiu no mercado uma opção bastante singular: o concreto flexível, ou Concrete Clouth (CC). O nome “concreto flexível” sugere de imediato, contradições nos conceitos sobre concreto, considerado material rígido com grande capacidade para resistir a esforços de compressão. Mas é exatamente nessa contradição de conceitos que as melhores características são aproveitadas para o uso adequado desse material.

Concrete Clouth O Concrete Clouth foi desenvolvido por uma empresa britânica a partir de uma tecnologia que utiliza um composto químico único e inovador que permite uma utilização do concreto de forma diferenciada.

O concreto flexível é composto por uma mistura seca de concreto, acondicionado em um tecido tridimensional tramado com matriz de fibras de polipropileno que ao ser hidratado, endurece, formando uma camada de concreto resistente e durável.

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Proteção de encostas

Esse material de rápida aplicação e, portanto, com relação custo/benefício bastante significativa quando comparada ao concreto tradicional, tem diversas aplicações comprovadas internacionalmente.

Uma das faces do concreto tem revestimento em PVC que lhe confere uma superfície lisa e impermeável. A outra face do concreto foi projetada para ser uma superfície permeável, onde se executa a hidratação.

Ele pode ser encontrado no mercado brasileiro em três espessuras comerciais: CC5 = 5 mm; CC8 = 8 mm; CC13 = 13 mm.

Os CC são fornecidos em rolos paletizados embalados individualmente, e podem ser usados em valas para escoamento de água; estabilização de encostas férrea, autoestradas, áreas de risco; forração de diques e aquedutos; proteção contra erosão em praias; controle de avanço de flora/mato; contenção de vazamentos e enchentes; estabilização de trincheiras e fossos; escadas hidráulicas; canaletas de drenagem; canais de drenagem; proteção de valas; proteção de encostas; proteção de taludes; contenções de encostas ferroviárias.

Para a correta aplicação desse produto, basta preparar a base de assentamen-

O Concrete Clouth foi desenvolvido por uma empresa britânica a partir de uma tecnologia que utiliza um composto químico único e inovador que permite uma utilização do concreto de forma diferenciada.

Reparos emergenciais

to, desenrolar o material no local de aplicação, fixá-lo por meio de grampos de ferro, parafusos ou rebites e proceder com a hidratação.

Reparos emergenciais Em 24 horas o concreto atinge 80% da cura e em 48 horas está pronto para ser utilizado, sendo que ele pode atingir resistência de 40 MPa. Por ser flexível, ele se adapta facilmente a diversas situações, além de apresentar fácil manuseio e rápida aplicação. Sua moldagem pode ser executada até duas horas após a hidratação.

Seu uso é apropriado para intervenções em área urbanas, e sua utili-

zação confere aumento na segurança dos trabalhadores e moradores de locais com alto risco de acidentes. Ele também pode ser aplicado sob chuvas intensas e permite a instalação em locais de difícil acesso.

O concreto flexível é à prova de fogo (Euroclass B), durável, e sua resistência é similar à do basalto, sendo que sua durabilidade pode chegar a 25 anos.

A composição do concreto flexível contém menos carvão do que o tradicional, o que o torna um produto ecologicamente correto. Com a sua praticidade, flexibilidade, rapidez de instalação e baixo custo, o novo material pode agregar muito às obras de infraestrutura.

Proteção de para muro de ala

À prova de fogo

Concrete Clouth

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Soldagem Soldagem TIG A técnica é aplicada a uniões que demandam altíssima qualidade e na soldagem de metais sensíveis à oxidação.

A

sigla TIG corresponde às iniciais das palavras inglesas Tungsten Inert Gas, usadas para indicar soldagens feitas com gás inerte e eletrodo de tungstênio. Ela é mais frequentemente usada em aços resistentes ao calor, aços inoxidáveis e metais altamente sensíveis à oxidação, como titânio e alumínio.

A soldagem TIG utiliza um eletrodo sólido de tungstênio não consumível. Durante o processo de soldagem, tanto o eletrodo como o arco e a área em volta da poça de fusão da solda são protegidos por uma atmosfera de gás inerte. Quando um metal de enchimento é necessário, ele é adicionado no limite da poça de fusão.

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Esse tipo de soldagem surgiu da necessidade de estabelecer processos de união mais eficientes para materiais de difícil união, como o alumínio e magnésio, usados principalmente pela indústria aeroespacial. Com o tempo, a soldagem TIG se tornou popular e o gás hélio, usado como gás de proteção, foi substituído pelo argônio para torná-la mais barata. Seu aperfeiçoamento deu origem a um processo de alta qualidade, com custo relativamente baixo e que pode ser usado em diversas aplicações.

Características Esse método de soldagem se caracteriza pela ausência de respingos e escórias, o que evita trabalhos posteriores de limpeza. A sua

aplicabilidade pode ser realizada em espessuras finas (a partir de 0,3 mm), com ou sem material de adição.

O arco elétrico garante ao processo estabilidade e concentração, podendo ser utilizado em todas as posições de soldagem e tipos de junta. Seu uso também permite a obtenção de um acabamento suave e liso, por produzir uma linha de solda limpa e de alta qualidade.

Outras vantagens estão listadas a seguir: apresenta soldas de boa qualidade, geralmente livres de defeitos, com ótimas propriedades mecânicas e bom acabamento superficial; permite excelente controle na penetração de passes de raiz; pode produzir excelentes soldagens autógenas (sem adição) sob alta velocidade; permite o controle preciso das variáveis da soldagem; pode ser aplicada a praticamente todos os metais usados industrialmente, inclusive metais dissimilares; seu controle não depende da fonte de calor ou do material de adição.

A técnica também é empregada em juntas de alta qualidade em indústrias nucleares, químicas, aeronáuticas e de alimentos. Além de ser muito utilizada no segmento de tubulações, uma vez que o gás argônio cria uma proteção na área da soldagem.

O processo, no entanto, também possui suas limitações: requer soldadores altamente qualificados;

apresenta taxas de deposição inferiores quando comparado aos processos que usam eletrodos consumíveis; há necessidade de maior destreza e coordenação do operador em relação às soldagens SMAW e GMAW; é menos econômico que os processos de eletrodos consumíveis para espessuras de 10 mm; há dificuldade em manter a proteção em ambientes turbulentos; vazamentos no sistema de refrigeração podem causar contaminação, porosidade (sopro) ou deflexão do arco, como em outros processos; baixa produtividade devido à reduzida taxa de deposição de material.

A soldagem O processo manual de soldagem TIG é considerado um dos mais difíceis de ser realizado entre todos os utilizados pela indústria devido à necessidade de destreza do operador, que precisa manter um pequeno arco e garantir que o eletrodo não toque na peça de trabalho. Os equipamentos para soldagem manual são tocha de soldagem com eletrodo de tungstênio, fonte de energia e gás de proteção, sendo que o gás de proteção utilizado é o argônio, hélio ou a mistura dos dois.

Diferentemente dos processos MIG/ MAG, não existe soldagem com eletrodo de tungstênio em atmosfera não protetora, ou “gás ativo”, logo, não existe um processo “TAG”, pois o uso de gás ativo oxidaria o próprio eletrodo de tungstênio.

gás inerte, cujo fluxo é direcionado por um bocal que circunda o eletrodo. O arco elétrico é ignitado por um gerador de faísca (conhecido como gerador de alta frequência ou AF) entre o eletrodo e a peça. O eletrodo representa apenas o terminal de um dos polos e não é adicionado à poça de fusão (eletrodo não consumível).

São utilizados eletrodos de material de alto ponto de fusão e de alta emissão termiônica. Para a solda de aço, cobre, níquel, titânio e outras, é utilizada uma corrente contínua com polaridade direta (eletrodo conectado ao terminal negativo), aquecendo menos o eletrodo se comparado com a polaridade inversa.

O alumínio e suas ligas são normalmente soldados com corrente alternada.

Ela fornece um arco que limpa a chapa no ciclo positivo, permitindo ao metal fluir facilmente.

Podemos dividir os equipamentos usados na soldagem TIG em dois tipos: direct corrent (corrente contínua): na

solda TIG significa que o eletrodo estará conectado ao terminal negativo, aquecendo menos o eletrodo quando comparado à situação inversa. Ela é utilizada para soldar aço, aços inoxidáveis, cobre, níquel, titânio, cromomolibdênio etc. alternate corrent (corrente alternada): nesse tipo de soldagem teremos o eletrodo alternando entre positivo e negativo, proporcionando um balanceamento do calor entre o eletrodo de tungstênio e a peça a ser soldada, removendo inclusive a camada de óxidos gerada durante o ciclo positivo, o que permite que o metal flua facilmente.

Essa opção é perfeita para soldagens de materiais não ferrosos, tais como alumínio e magnésio juntamente com suas ligas.

A utilização da soldagem TIG proporciona ao soldador um grande controle da solda, muito acima do que o proporcionado por processos com eletrodos revestidos ou MIG/MAG. Com todo esse controle, é possível obter soldagens extremamente resistentes e com acabamento de altíssima qualidade.

Como funciona uma solda com o processo TIG? O arco elétrico se estabelece entre a peça de trabalho e um eletrodo de tungstênio. A poça de fusão e o eletrodo são protegidos contra os efeitos do ar atmosférico por um engeworld | maio 2013 | 31

Materiais

artigo

Corrosão em estruturas metálicas

A

corrosão é um processo de deterioração de material, que pode ser facilmente encontrada em obras metálicas, nas quais produz alterações prejudiciais e indesejáveis. O aço oxida quando em contato com gases nocivos ou umidade, necessitando, por isso, de cuidados específicos que prolonguem sua durabilidade. Uma vez que o produto da corrosão é um elemento diferente do material original, a liga perde qualidades essenciais, tais como resistência mecânica, elasticidade, ductilidade, qualidade estética etc. Em certos casos, quando a corrosão está em níveis elevados, sua remoção torna-se impraticável, sendo a prevenção e o controle as melhores formas de evitar esse tipo de problema.

Tipos de corrosão Corrosão uniforme É o tipo de corrosão mais comum (e o mais facilmente controlável) e consiste na formação de uma camada visível de óxido de ferro pouco aderente em toda a extensão do perfil, o qual é caracterizado pela perda uniforme de massa e consequente diminuição da secção transversal. Esse tipo de corrosão ocorre devido à exposição direta do aço carbono a ambientes agressivos e à falta de um sistema protetor.

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Em geral, o sistema protetor pode se romper durante o transporte ou o manuseio da peça, devendo ser rapidamente reparado, antes que ocorra a formação de pilhas de ação local ou aeração diferencial.

Dependendo do grau de deterioração da peça pode-se apenas realizar uma limpeza superficial com jato de areia e renovar a pintura antiga. Em corrosões avançadas, deve-se optar pelo reforço ou substituição dos elementos danificados. Em qualquer um dos casos, é preciso realizar a limpeza adequada da superfície danificada.

A corrosão uniforme pode ser evitada por meio da inspeção regular da estrutura e o uso de ligas especiais como aço

Dependendo do grau de deterioração da peça pode-se apenas realizar uma limpeza superficial com jato de areia inoxidável. Sua localização é uma das mais simples e permite que sejam evitados problemas com serviços de manutenção preventiva.

Corrosão galvânica Esse tipo de corrosão ocorre devido à formação de uma pilha eletrolítica

quando são utilizados metais diferentes.

As peças metálicas podem se comportar como eletrodos e promover efeitos químicos de oxidação e redução. É fácil encontrar contato entre diferentes metais em construções. A galvanização ocorre em parafusos, porcas e arruelas. Algumas torres metálicas de transmissão de energia, por exemplo, são inteiramente constituídas de elementos galvanizados, com esquadrias de alumínio indevidamente encostadas na estrutura. Existem ainda diversos outros casos decorrentes da inadequação de projetos.

Esse tipo de corrosão é evitada por meio do isolamento dos metais ou do uso de ligas com valores próximos na série galvânica. Uma forma muito utilizada nesses casos é a proteção catódica, que consiste em fazer com que os elementos estruturais se comportem como cátodos de uma pilha eletrolítica com o uso de metais de sacrifício. Dessa forma, a estrutura funcionará como agente oxidante e receberá corrente elétrica do meio, sem perder elétrons para outros metais.

Corrosão uniforme

Corrosão galvânica

Corrosão por lixiviação Outra forma de ataque às superfícies é a corrosão por lixiviação, a qual forma lâminas de material oxidado e se espalha por baixo dele até atingir camadas mais profundas. O combate a essa floculação normalmente é feito por meio de tratamento térmico.

Corrosão por erosão Ocorre em locais turbulentos nos quais o meio corrosivo se encontra em alta velocidade, aumentando o grau de oxidação das peças. É possível encontrar esse problema em locais que conteengeworld | maio 2013 | 33

nham esgotos em movimento, despejo de produtos químicos (indústrias) ou ação direta de água do mar como em portos, pontes e embarcações. Nesses casos, a corrosão pode ser diminuída com o uso de revestimentos resistentes, proteção catódica, redução do meio agressivo e materiais resistentes à corrosão.

Corrosão sobre tensão Esse problema é resultante da soma de tensão de tração e um meio corrosivo. Essa tensão pode ser proveniente de encruamento, solda, tratamento térmico, cargas etc.

Normalmente, regiões tencionadas funcionam como ânodos em relação ao resto do elemento e tendem a concentrar a cessão de elétrons. Com o tempo, surgem microfissuras, que podem acarretar o rompimento brusco da peça antes da percepção do problema.

Corrosão por pontos Altamente destrutiva, esse tipo de corrosão gera perfurações em peças sem uma perda notável de massa e peso da estrutura. Por isso, ela pode ser difícil de ser detectada em estágios iniciais, uma vez que sua degradação superficial é pequena quando comparada à profundidade que ela pode atingir.

A corrosão por pontos normalmente ocorre em locais expostos a meios aquosos, salinos ou com drenagem insuficiente. Ela pode ser ocasionada pela deposição concentrada de material nocivo ao aço, por pilha de aeração diferencial ou por pequenos furos que possam permitir a infiltração e o alojamento de substâncias líquidas na peça.

Para evitar esse tipo de ataque, as peças não devem acumular substâncias na 34 | engeworld | maio 2013

superfície e todos os depósitos encontrados devem ser removidos durante as manutenções. A intervenção deve ser realizada com base no estado em que o processo corrosivo se encontra. Deve-se efetuar a limpeza no local e, se a estrutura não estiver comprometida, pode-se cobrir o furo aplicando sobre ele um selante especial. É importante a experiência do fiscal devido à possibilidade de se necessitar de uma intervenção mais complexa, com reforço da estrutura ou até mesmo substituição de peças.

Corrosão por pontos

Corrosão por frestas Ocorre em locais nos quais duas superfícies estão em contato ou estão muito próximas (0,025 a 0,1 mm). Devido à tensão superficial da água, esta se aloja nas fendas disponíveis e tende a causar pilhas de aeração diferencial, onde a concentração de oxigênio nas bordas é superior à concentração da área mais interna da fenda, transformando-a em uma região anódica.

Como consequência, o processo de corrosão se concentra na parte mais profunda da fresta, dificultando o acesso e o diagnóstico do problema.

Em geral, esse tipo de corrosão afeta somente pequenas partes da estrutura, sendo, portanto, mais perigosa que a corrosão uniforme, cujo alarme é mais visível.

Se a corrosão estiver em estágio inicial, pode-se recorrer à limpeza superficial, secagem do interior da fenda e vedação com um líquido selante, aplicando-se posteriormente um revestimento protetor. Se a corrosão estiver em nível avançado, torna-se necessário, como nos outros processos, o reforço ou a substituição das peças.

Corrosão por frestas

Corrosão por ranhuras

Corrosão em ranhuras Todos os defeitos que contenham cantos vivos, locais para depósito de solução aquosa ou exposição do material não protegido podem vir a apresentar esse tipo de corrosão. Por seu tamanho diminuto, as ranhuras muitas vezes passam despercebidas em manutenções e se tornam visíveis somente quando o material oxidado aflora na superfície.

Riscos, gretas e pontos parafusados, entre outros, são enquadrados nesse tema e recebem uma solução semelhante à corrosão por frestas.

É importante realizar a limpeza da superfície danificada, removendo todas as impurezas do local. Por não serem em geral muito degradantes, essas ranhuras podem ser pintadas, o que garante a interrupção da corrosão.

São conhecidos diversos modos de evitar corrosões, porém, para cada

tipo existe um método que melhor se aplica à correção delas. Em geral, os processos de prevenção exigem investimentos e são realizados com as peças ainda em ambiente industrial. Outros meios, como revestimentos, são feitos no local da obra e também garantem a qualidade da peça.

Referências CESEC/UFPR: Centro de Estudos de Engenharia Civil da Universidade Federal do Paraná – Portal Metálica.

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engeworld | maio 2013 | 35

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, ge36 | engeworld | maio 2013

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.

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

coluna qualidade Controle estatístico de processos: alguém se habilita?

C

omecei minha carreira na área da qualidade por volta de 1984, como “Facilitador” (uma espécie de consultor interno) em uma empresa que, na época, era a maior fabricante de autopeças da América Latina.

Participei de uma equipe com cerca de 20 colaboradores, que foram exaustivamente treinados para se tornarem especialistas internos em Qualidade Total, suas ferramentas, filosofias, metodologias e, em especial, estatística.

Logo nas primeiras semanas de trabalho, fui apresentado ao CEP (Controle Estatístico de Processos), uma filosofia que, na época, estava no centro das atenções do mundo da qualidade e era um dos pontos centrais de qualquer programa de qualidade, e sua implantação era uma exigência de todas as grandes montadoras norte-americanas.

Nos primeiros contatos com esse novo conceito fiquei impressionado ao ver como ferramentas tão simples como os gráficos de controle permitiam aos times envolvidos, não só identificar imensas oportunidades de melhoria nos processos que estudavam, mas, principalmente, tinham o poder de integrar todos os envolvidos por meio de uma linguagem simples e facilmente compreendida.

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Com o passar do tempo e a gradual substituição dos programas de Qualidade Total pela implantação das normas da série ISO9000, o CEP foi perdendo espaço, até chegarmos aos dias de hoje, em que são raras as empresas que dele fazem uso.

Apesar de a gestão de processos ter sido adotada por um grande número de empresas, estas parecem não eleger o CEP como metodologia para controlar, monitorar e melhorar seus projetos, ainda que a sua correta utilização já tenha demonstrado uma grande capacidade de promover melhoria e aprendizado.

Talvez tenha predominado a visão de que CEP e gráficos de controle são a mesma coisa, e que somente são aplicáveis a processos industriais, mas isso, de forma alguma corresponde à realidade. O CEP, como filosofia, reúne conceitos universais, que podem ser aplicados a processos de qualquer natureza e dimensão.

Entre os pontos que, ao meu ver, fazem do CEP uma filosofia tão poderosa, destaco: a identificação e separação das causas comuns de causas especiais de variação.

Como sabemos, cada uma delas produz efeitos distintos sobre o processo e, por isso, devem ser tratadas de formas também distintas. Isso não é possível se não formos capazes de separá-las; o “Pensamento Estatístico”, a base sobre a qual sua abordagem se desen-

volve, nos orienta a atuar a partir da observação dos padrões de variação do processo, ou seja, com base em fatos, nos obrigando a deixar de lado o famoso e prejudicial “achismo”, ao qual estamos tão acostumados; por último, saliento a forma como sua aplicação pode se transformar em uma poderosa ferramenta de linguagem e comunicação entre os diversos níveis envolvidos.

Infelizmente, e digo com algum saudosismo, parece que não sobraram muitos adeptos e amantes do CEP para dar hoje um novo impulso à sua aplicação: quem se habilita?

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.

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engeworld | maio 2013 | 39 © Terex Corporation 2013. Terex é uma marca comercial da Terex Corporation nos Estados Unidos da América e em muitos outros países.

coluna segurança Hazard and Operability Studies (HAZOP)

A

tualmente uma das técnicas de gerenciamento de riscos mais aplicadas no desenvolvimento de um projeto é o HAZOP (Hazard and Operability Study) – uma metodologia fundamental para a análise de problemas de operabilidade de processos, que permite a tomada de ações corretivas, a verificação de oportunidades de melhorias e a redução de risco das operações.

A técnica identifica tanto problemas que podem comprometer a segurança das instalações e dos colaboradores, quanto aqueles que podem interferir na continuidade operacional da instalação ou perda de especificação do produto Palavras-guias

Não, nenhum Menos Mais, maior Também, bem como Parte de Reverso Outro que , senão 40 | engeworld | maio 2013

Todo o processo de HAZOP envolve o mapeamento e a documentação dos processos, que são objeto de análise, e o adequado gerenciamento de modificações e de equipes de trabalho, as quais são formadas por multiprofissionais com conhecimentos do projeto, processos, operações, manutenções, segurança e meio ambiente etc.

A metodologia é baseada em um procedimento que gera perguntas de maneira estruturada e sistemática por meio de um conjunto de palavras-guias, aplicadas a pontos críticos do sistema em estudo para identificação dos desvios. Uma vez encontradas as causas e consequências de cada tipo de desvio, é possível propor medidas para controlar ou eliminar o perigo, ou para sanar o problema de operabilidade da instalação.

As palavras-chaves/palavras-guias são Desvios considerados

Negação do propósito do projeto (ex.: nenhum fluxo) Decréscimo quantitativo (ex.: menos fluxo) Acréscimo quantitativo. (ex.: mais fluxo) Acréscimo qualitativo (ex.: também) Decréscimo qualitativo. (ex.: parte do fluxo) Oposição lógica do propósito do projeto (ex.: fluxo) Substituição completa (ex.: outro que)

A metodologia é baseada em um procedimento que gera perguntas de maneira estruturada e sistemática por meio de um conjunto de palavrasguias, aplicadas a pontos críticos do sistema em estudo para identificação dos desvios aplicadas às variáveis identificadas no processo (pressão, temperatura, fluxo, composição, nível etc.), gerando os desvios que nada mais são que os riscos potenciais.

A ferramenta pode ser utilizada em diferentes estágios da “vida” de uma instalação, sendo que o ideal é utilizá-la na fase de projeto de novos sistemas/unidades, quando já se dispõe de fluxogramas de engenharia e de processo de instalação ou durante modificações ou ampliações dos sistemas/ unidades de processo. Porém, ela pode ser utilizada também como revisão geral de segurança de unidades em operação.

Não se pode executar o HAZOP de uma planta antes de dispor dos diagra-

proposta de diretrizes para a gestão dos riscos e ações de emergência, tanto ambientais como de segurança do trabalho mas de tubulação e instrumentação, pois o estudo deverá contemplar todas as modificações oriundas das análises para evitar gastos desnecessários.

Vantagens da utilização da ferramenta: • melhoria do desempenho operacional da empresa, dentro de condições seguras; • melhoria da qualidade do projeto sob os aspectos da segurança do trabalho e meio ambiente; • proposta de diretrizes para a gestão dos riscos e ações de emergência, tanto ambientais como de segurança do trabalho; • identificação de questões ligadas à qualidade do produto e da manutenção associadas a desvios operacionais.

Com 10 anos de experiência como engenheira de segurança do trabalho, em empresas de grande porte, Daniela Atienza Guimarães é diretora adjunta da APAEST (Associação Paulista de Engenheiros de Segurança do Trabalho) e docente do curso de Engenharia de Segurança do Trabalho da FEI (Faculdade de Engenharia Industrial).

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coluna rh Quebra de paradigmas: como os Recursos Humanos podem trabalhar esse tema?

R

ecentemente assisti a uma palestra muito interessante sobre o tema “Quebra de paradigmas”, na qual o apresentador abordou qual deve ser o papel do novo líder frente às corporações e a importância da área de Recursos Humanos como um facilitador desse processo.

Quem ainda não se ambientou à expressão citada, deve se recordar de alguma situação em que uma mudança significativa ocorreu, indicando que algo novo transpõe o antigo, criando novas versões, ideias, oportunidades ou até mesmo valores.

Algumas corporações realizam a quebra de paradigmas de forma natural, principalmente aquelas voltadas aos ramos de tecnologia e telecomunicações, que precisam inovar constantemente seus microcomputadores e telefones celulares. Na realidade, se prestarmos atenção, quem pede por mudanças e atualizações somos nós.

A geração atual, mais conhecida como Y, quer tudo para ontem, na mão, com fácil acesso e “touch screen”.

Não existe mais teclado, mouse com fio, grandes notebooks ou celulares sem acesso a internet. No mundo moderno

No mundo moderno quem manda é a tecnologia e quanto mais exigimos facilidades, mais rápido a tecnologia nos obedece, acelerando o mercado de consumo e garantindo lucros expressivos. quem manda é a tecnologia e quanto mais exigimos facilidades, mais rápido a tecnologia nos obedece, acelerando o mercado de consumo e garantindo lucros expressivos. No entanto, quando falamos de relacionamento, a regra não funciona tão bem assim. Um exemplo disso é quando a área de Recursos Humanos precisa contratar um trainee ou um jovem recém-formado e o gestor da vaga quer uma pessoa focada em resultado, mas que saiba aguardar o tempo necessário para se desenvolver e crescer.

Aí encontramos um exemplo típico de quebra de paradigmas: como fazer as

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gerações anteriores entenderem que o jovem rápido e comprometido de hoje não é o mesmo de dez anos atrás? Este profissional quer acensão dinâmica, feedback diário do trabalho, reconhecimento com bonificação e, principalmente, tecnologia em suas mãos.

O desafio da área de RH é fazer este líder compreender as diferenças entre as gerações e a tal da quebra de paradigmas. É preciso sensibilizar, mostrar o novo cenário, criar sessões de convivências que valorizem os tipos de profissionais que caminham juntos e têm momentos diferentes de vida. Algumas técnicas utilizadas são contratação de palestras, treinamentos e comunicação estratégica para driblar o tema com êxito e tranquilidade.

Eu poderia citar vários exemplos, mas prefiro concluir o tema indicando quatro benefícios de se vencer paradigmas no âmbito corporativo:

1 2

A quebra de paradigmas amplia o campo de visão do ser humano e, consequentemente, desperta no profissional seu talento criativo; A troca de experiências entre diferentes gerações surge a partir do momento em que os profissionais mostram-se dispostos

a vencer as barreiras impostas por crenças e valores. Isso porque cada geração sempre terá algo a acrescentar e quando se somam as experiências de todos os integrantes do time, o resultado final pode ser demasiadamente positivo;

3

Ela permite a sobrevivência da organização, a qual necessita acompanhar o ritmo das inovações tecnológicas e, para tanto, acreditar que as mudanças são altamente necessárias em todas os modelos de gestão;

4

A quebra de paradigmas faz com que o líder trabalhe junto aos seus liderados de forma mais eficaz, aproveitando todo o potencial deles para a conquista de resultados e de caminhos gloriosos, investindo na boa colheita de todos e não apenas de um pequeno grupo de trabalho.

Destaco a área de Recursos Humanos como fortalecedora deste tema e facilitadora de um conceito que vive entre nós há anos, mas que nunca foi tão forte e agressivo como hoje. Boa sorte a todos!

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 “planejamento” energético brasileiro

G

raduado em Engenharia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, mestre e doutor em Engenharia Nuclear pela Universidade Federal do Rio de Janeiro e pelo Massachusetts Institute of Technology, respectivamente, com livre-docência pela Universidade de São Paulo, onde é professor titular, Ildo Sauer, ex-diretor executivo da Petrobras, dirige agora o Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP).

Em entrevista concedida à Engeworld, Sauer fala como os modelos de exploração da energia se estabeleceram no mundo e no Brasil e faz críticas contundentes à ineficiência do planejamento energético do país. É ele quem introduz o tema: “Há quase um século dois grandes caminhos se cristalizaram para atender a uma necessidade social da apropriação da energia. Na mobilidade de pessoas e circulação de mercadorias, os combustíveis líquidos, derivados de petróleo, se impuseram 44 | engeworld | maio 2013

por razões técnicas e econômicas.

No sistema urbano, industrial e da força motriz, a energia elétrica acabou predominando. Essas duas formas substituíram o carvão, que comandou a Revolução Industrial, impulsionando os teares e as fábricas, e depois, os trens e os navios, que proveram a circulação de mercadorias e pessoas com uma velocidade muito grande. Na transição do século XIX para o século XX, aquelas duas formas (petróleo e energia elétrica) se impuseram, mas isso não quer dizer que permanecerão para sempre”. Sauer continua: “Depois de disputar e suplantar o álcool e o carro elétrico, o petróleo dominou, a partir de 1910 e principalmente 1911, quando o craqueamento catalítico se impôs. A partir daí, grandes conglomerados, formados por grupos que detinham as tecnologias, se aliaram ao sistema financeiro e praticamente dividiram o mundo entre eles.

A indústria automobilística se consolidou de um lado. A elétrica se consolidou do outro e formou uma associação que produzia

equipamentos de conversão das formas naturais de energia em eletricidade, para a geração, transmissão, distribuição e uso final de toda a cadeia de produtos da chamada linha branca. O sistema econômico que se estruturou nessas condições ainda atua hoje aí substancialmente.”

Zell Ambiental

ENGEWORLD - O que faz com que a energia tenha papel tão relevante?

Sauer - Com a Revolução e após a Revolução Industrial ficou muito claro que a apropriação social da energia nas estruturas sociais de produção e circulação é que permitiram o incremento extraordinário da produtividade social do trabalho, a explosão populacional do mundo, o processo de urbanização, industrialização e também, na agricultura, da chamada agroindustrialização. De forma que, com milhões de habitantes, sem essa organização da produção, nós não estaríamos aqui.

Esse é o contexto em que nós nos encontramos. Hoje, não existe falta de fontes de energia no mundo, nem para a mobilidade de pessoas e circulação de mercadorias, tampouco para a produção de eletricidade. O que está em discussão no mundo inteiro, e também no Brasil, é a apropriação de fontes que atendam aos atributos para a estrutura social, hoje hegemônica, de

A menor reserva conhecida de recursos (finitos) é a do petróleo e é a mais disputada ainda exatamente por ser a que com menos capital e menos trabalho permite apropriar mais energia, gerando mais excedente econômico. produção, isto é, que possam ser mobilizadas e apropriadas por processos de produção com menos capital e trabalho diretamente aplicado. A menor reserva conhecida de recursos (finitos) é a do petróleo e é a mais disputada ainda exatamente por ser a que com menos capital e menos trabalho permite apropriar mais energia, gerando mais excedente econômico. E isso continua sendo a grande questão: quais são as formas naturais de energia que podem ser captadas com menos capital e menos trabalho, e agora, adicionalmente, atendendo aos requisitos da regulação ambiental?

ENGEWORLD - E qual é a situação brasileira?

Sauer - No Brasil também não há falta de energia. Temos um enorme potencial hidráulico, da ordem de 250.000 MW, dos quais, pouco mais de

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.

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100.000 MW estão desenvolvidos ou em desenvolvimento. Só em terra, são estimados em cerca de 300.000 MW em energia eólica e ainda há potencial offshore. Temos ainda bagaço de cana e outras fontes de biomassa, energia fotovoltaica, o petróleo do pré-sal e o gás de folhelho (ou shale gas), associado a ele. Recursos naturais não faltam; o que falta no país é organização da produção: organização institucional, empresarial, planejamento, e também estruturação das cadeias produtivas com a apropriação ao máximo de tecnologias locais para gerar mais emprego e renda. O cenário brasileiro é relativamente confortável, embora hoje vivamos, mais uma vez, depois de doze anos, a ameaça de encontrar dificuldades em garantir o suprimento de eletricidade, dependendo da chuva nos próximos oitos meses para garantir que

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cheguemos até dezembro, quando as chuvas normalmente voltam, sem ter que fazer cortes.

ENGEWORLD - O risco de falta de energia é real?

Sauer - O risco é relativamente pequeno, mas ele existe, e é bem maior do que seria confortável ou justificado pelas tarifas que pagamos.

A tragédia brasileira, nesse caso, é que estamos queimando diesel, gás natural liquefeito importado e gás natural local a níveis de quase R$ 880 milhões por mês. De outubro do ano passado até dezembro deste ano, quando possivelmente a chuva voltará, cerca de R$ 12 a 13 bilhões terão sido queimados às custas da população e do Tesouro Nacional para substituir água e vento. Se o governo tivesse planejado a expansão adequa-

Hoje, as usinas eólicas do Brasil, nas condições atuais, são plenamente competitivas e, talvez, tenha a fonte mais abundante e barata para gerar eletricidade. damente, com critérios de operação, teríamos mais usinas hidroelétricas e eólicas, sem estarmos sob a ameaça de que, eventualmente, mesmo com todo esse custo, o atendimento da demanda não seja plenamente possível, especialmente no Nordeste nos meses de agosto a dezembro.

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Fizemos uma grande festa, e eu participei dela, em favor da autossuficiência em petróleo, que só durou um ano (2006) e tudo isso poderia ser diferente.

ENGEWORLD - Qual seria a alternativa para nós?

Sauer - Pequenas centrais hidrelétricas, potencial eólico, cogeração com gás natural e outras fontes. Os custos da energia eólica, graças ao esforço internacional e também do Brasil, tem tido uma queda vertiginosa. Hoje, as usinas eólicas do Brasil, nas condições

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atuais, são plenamente competitivas e, talvez, tenha a fonte mais abundante e barata para gerar eletricidade. Só que para serem utilizadas elas têm que ser complementadas com reservatórios de acumulação ou com usinas térmicas de reserva que podem atender complementarmente nos períodos de baixa eolicidade. Tudo o que nós vemos aqui na USP mostra claramente que há uma tendência de complementaridade entre a disponibilidade de água das chuvas e de ventos. Quando aumenta a chuva, há pouco vento, e vice-versa. Isso mostra que continuamos dotados da melhor carteira de recursos naturais no Nordeste nos meses de agosto a dezembro.

ENGEWORLD - E quanto ao petróleo e gás?

Sauer - A Petrobras está em crise porque foi manipulada para prover gasolina e diesel abaixo do custo de importação. Houve uma coordenação na

expansão da frota de carros flex para, teoricamente, ajudar o país a sair da crise de 2008, mas não houve, até agora, uma ação coordenada para incrementar a produção de etanol, e para os usineiros brasileiros é mais vantajoso exportar o etanol para os EUA. É evidente que em geral há mais valor em substituir petróleo, dado o seu elevado preço, que é diferente de custo.

Hoje o petróleo é produzido na Arábia Saudita por US$ 1 o barril; no Brasil, seu custo direto, sem a transferência de impostos e taxas (só capital de trabalho), varia de US$ 10 a US$ 15 por barril, dependendo das condições de produção, e ele está valendo US$ 100 no mercado.

No caso brasileiro, temos, além do petróleo do pré-sal, o gás associado a ele.

O Brasil provavelmente tem recursos elevados. O que tem faltado, tanto no setor elétrico quanto no de derivados de combustíveis, é planejamento e visão estratégica do sistema energético

Acesso total à sua obra

para fazer com que ele se organize para atender a demanda.

Ainda nessa questão do petróleo é que se criou todo um problema nacional em torno dos royalties, que eram de 5 a 10% e no futuro poderá chegar a 15% do valor do petróleo, mas o excedente econômico, descontado capital e trabalho direto, incluindo, portanto, os impostos, é da ordem de US$ 80 por barril. Agora, estamos brigando pelo que fazer com 10% e estamos ignorando os outros 70% e mobilizando todo o Congresso Nacional e imprensa nessa discussão.

Fizemos uma grande festa, e eu participei dela, em favor da autossuficiência em petróleo, que só durou um ano (2006) e tudo isso poderia ser diferente. Vejo com apreensão o quadro em que vivemos na área de energia.

ENGEWORLD - O sr. vê algum movimento na tentativa de organizar a produção nacional?

Sauer - Fizemos uma grande festa, e eu participei dela, em favor da autossuficiência em petróleo, que só durou um ano (2006) e tudo isso poderia ser diferente. Vejo com apreensão o quadro em que vivemos na área de energia. Por um lado, vejo grandes recursos, grande capacidade tecnológica e espaço, mas por outro, não vejo os instrumentos para uma mudança profunda na forma como organizamos o setor de gás natural, petróleo e o setor elétrico como um todo. É preciso nos organizar, definir os papéis, reparti-los entre todos os atores, públicos e privados, para cumprir a tarefa necessária.

Do contrário, a sociedade brasileira enfrentará dificuldades crescentes.

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engeworld | maio 2013 | 49

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infografia

NR-13 Caldeiras

e Vasos de Pressão Esta NR deve ser aplicada aos seguintes equipamentos: Qualquer vaso cujo produto “PV” seja superior a 8, onde “P” é a máxima pressão de operação em kPa e “V” o seu volume geométrico interno em m³, incluindo:

1 2

Permutadores de calor, Evaporadores e similares Vasos de pressão ou partes sujeitas a chama direta que não estejam

dentro do escopo de outras NR, nem do item 13.1(Caldeiras a vapor) desta NR

3 4 5

Vasos de pressão encamisados, incluindo Refervedores e Reatores Autoclaves e Caldeiras de fluido térmico que não o vaporizem

Vasos que contenham fluido da classe “A”, listados abaixo, independente das dimensões e do produto “PV”.

Fluidos classe “A” Fluidos inflamáveis Combustível com temperatura superior ou igual a 200º C Fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm Hidrogênio Acetileno

50 | engeworld | abril 2013

Jaraguá Presença e competência em todas as etapas do Empreendimento.

Integrando tecnologia de ponta e competência técnica em todas as etapas do empreendimento, a Jaraguá está há 55 anos no mercado. Desde então, ela está presente no dia a dia do brasileiro, participando da cadeia de transformação de produtos nos mais diversos segmentos, como o petroquímico, óleo e gás, energia, bioenergia, navipeças, defesa, mineração, nuclear, papel e celulose, dentre outros.

Sua capacidade de produção, aliada à alta tecnologia e flexibilidade para desenvolver projetos específicos, permitem à Jaraguá fornecer desde um único equipamento até plantas completas em regime EPC e Turn-Key. A Jaraguá possui unidades distribuídas por cinco cidades do Brasil: Sorocaba, Itapevi e Osasco, no estado de São Paulo, Marechal Deodoro, no estado de Alagoas, e Ipojuca, em Pernambuco - todas trabalhando em sinergia, colaborando com o desenvolvimento local e, consequentemente, com o progresso do Brasil.

+55 15 2102.9000 www.jaraguaequipamentos.com

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