1a LISTA DE EXERCICIOS

1a LISTA DE EXERCICIOS

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1a LISTA DE EXERCICIOS – EQUIPAMENTOS ESTÁTICOS

Tubos Industriais 1. Como podem ser classificadas as tubulações dentro das instalações industriais. Comente cada classe. Processo – fluidos para processamento: óleo em refinarias e vapor em unidades de geração; Utilidades – Fluidos para atividades secundárias: sistemas de refrigeração, aquecimento, resfriamento, vapor para acionamento de máquinas; Instrumentação – Transmissão de ar comprimido para acionamento de instrumentos; Transmissão Hidráulica – Transmissão para acionamento de mecanismos hidráulicos; Drenagem – Condução dos diversos efluentes fluidos dos processos industriais. 2. Quanto ao material, as tubulações podem ser classificadas em três tipos, quais são? Fale sobre suas aplicações, vantagens e desvantagens. Para tubos metálicos:

a. ferrosos: aço carbono, aço liga, aço inoxidável, ferro fundido, ferro forjado, ferros ligados e ferro nodular; b. não ferrosos: cobre, latão, cobre-niquel, alumínio, níquel e ligas, metal monel, chumbo, titânio e zircônio. Para tubos não metálicos: materiais plásticos (cloreto de polivinil

(PVC), polietileno, acrílicos, acetato de celulose, epóxi, poliésteres, fenólicos etc), cimento-amianto (transite), concreto armado, barro vidrado (clay), elastômeros (borrachas), vidro, cerâmica, porcelana etc. Tubos de aço com revestimento interno: zinco, aços inoxidáveis, materiais plásticos, elastômeros (borrachas), ebonite, asfalto, esmaltes asfálticos, concreto, vidro, porcelana. Tubulações para água: agua doce (agua potável, agua de alimentação de caldeiras, agua industrial), água salgada e outras aguas agressivas, agua de incêndio, agua de irrigação; Tubulações para vapor: vapor superaquecido, vapor saturado, vapor exausto e vapor condensando; Tubulações para óleos: petróleo cru, produtos intermediários e finais do petróleo, óleos vegetais, óleos hidráulicos; Tubulações para ar: ar comprimido industrial e de instrumentação. Tubulações para gases: gás iluminação, gás natural, gases de petróleo, gases de síntese, gases de alto-forno, CO2, oxigênio, hidrogênio e etc; Tubulações para esgotos e drenagem: esgoto pluvial, lama de drenagem, esgoto industrial, esgoto sanitário, gases residuais e drenagem de emergência; Tubulações para fluidos diversos: produtos petroquímicos, produtos alimentícios, tintas, resinas, solventes, misturas refrigerantes, pasta de papel, produtos químicos diversos (ácidos, enxofre fundido, amônia, álcool, cloro, ureia, soda, sabões etc).

3. Quais são os quatro processos de fabricação de tubulações, como cada um funciona? Fabricação de tubos por Laminação:

a. Lingote aquecido acerca de 1200°C elevado ao laminador; b. O tubo passa pelos laminadores formados por rolos de cone duplo e é pressionado por uma ponteira também cônica; c. O tubo ainda quente passa por outros bancos de laminadores para reduzir suas dimensões e alongar seu comprimento; d. Neste momento o tubo possui uma série de defeitos como empenos e ondulações superficiais, este então passa por laminadores para regularizar; e. Para finalizar o tubo passar por acabamento sem processos de calibragem das dimensões, esta operação também é feita em laminadores. Fabricação de tubos por Extrusão:

a. Neste processo um tarugo maciço do material em alta temperatura é posto em uma câmara. b. Posteriormente, é furado por uma haste e forçado por uma prensa a passar por uma matriz que contém o formato da tubulação.

c. Em seguida o tubo passa por laminadores para regularizar suas medidas. Fabricação de tubos por Fundição: Neste processo o material do tubo, em estado líquido, é despejado em moldes especiais, onde solidifica adquirindo a forma final de tubulação; este processo utiliza ferros fundidos ou materiais não ferrosos, os moldes podem ou não ser centrifugados (girar enquanto solidifica). Fabricação de tubos com costura:

a. Soldagem longitudinal: Para pequenos e médios diâmetros (até

450mm) utiliza-se bobinas, neste processo a chapa passa por rolos conformadores deformando-se até o formato da tubulação e então é feito a costura. Neste caso normalmente usa-se soldagem por resistência elétrica;

Para grandes diâmetros, usa-se chapas avulsas que são conformadas por prensas ou por calandras, deixando-as no formato da tubulação para a soldagem. Neste casa normalmente usa-se soldagem por arco submerso ou TIG. b. Soldagem Helicoidal: Neste caso uma bobina é enrolada em formato helicoidal e então soldado formando a tubulação. A soldagem pode ser feita por dentro e por fora ou somente por fora, a depender da qualidade desejada.

Normalmente usa-se arco submerso. Normalmente este processo é utilizado para tubulação de grandes diâmetros e submetidas a baixas pressões; 4. Fale sobre as tubulações de aço-carbono, vantagens e desvantagens, faça um paralelo com as tubulações de aço inoxidáveis e ferro fundido. Entre todos os materiais industriais existentes, o aço carbono é o que apresenta menor relação custo/resistência mecânica além de possuir ótimas qualidades. VANTAGENS: Soldabilidade; Maleabilidade; Baixo custo. Por todos estes motivos, o aço carbono é chamado de “material de uso geral”. DESVANTAGENS: O aço-carbono é um material de baixa resistência à corrosão, por esta razão, é quase sempre necessário o acréscimo de algumas sobre espessura para com bater a corrosão, seja este interna ou externa. O contato direto com o solo causa não só a ferrugem como uma corrosão por pites penetrantes, que é mais grave em solos úmidos ou ácidos, o que deve ser sempre evitado.

Existem duas classes principais de aços inoxidáveis para tubulação: Auteníticos (não magnéticos) e Ferríticos (magnéticos). Os auteníticos são os mais importantes, possuem grande resistência a corrosão e à fluência. Estes aços também apresentam comportamento dúctil a baixíssimas temperaturas (em torno de -195°C); Os aços inoxidáveis em geral (exceto os estabilizados e os de baixo carbono) estão sujeitos a sensitização, quando submetidos a temperaturas acima de 450°C, provocando corrosão intergranular. Os tubos de ferro fundido são usados para condução de: Água doce e salgada; Gás;

Rejeitos industriais com particulado sólido; Esgoto; Em condições normalmente de: Baixa pressão; Temperatura ambiente; Baixos esforços mecânicos.

Normalmente são fabricados com diâmetros a partir de 2” até 24”. Assim, a relação que pode-se construir entre tubulações de aço inoxidável e de ferro fundido e que são empregadas em ambiente que necessitam de tubulações com alta resistência a corrosão. Porém, critérios de projeto como ductibilidade e não contaminação da tubulação com o fluido são mais favoráveis ao escolha de tubulações de aço inoxidável já quando se trata de baixo custo, facilidade de execução e disponibilidade mais de produto de prateleira é mais interessante a escolha de tubulação de ferro fundido.

5. Quais são os principais materiais não ferrosos utilizados na fabricação de tubulações? Comente suas aplicações e características. Não ferrosos: cobre, latão, cobre-niquel, alumínio, níquel e ligas, metal monel, chumbo, titânio e zircônio. Aplicações:

Cobre e suas ligas: Fabricam tubos com uma grande variedade desses materiais, como: cobre, latão (cobre-zinco) e cobre-níquel. Estes tubos apresentam boa resistência a corrosão e boa condutividade térmica. Podem ser empregados em linhas de gás, ar comprimido, água salgada e ácidos diluídos. Não podem ser usados com produtos alimentícios ou farmacêuticos;

Alumínio e suas ligas: São tubos muito leves, boa resistência a corrosão e alta transferência de calor. É amplamente utilizado para linhas de baixas temperaturas, pois são mais baratos que alguns aços liga e suportam temperaturas de até-270°C. Porém, devidos seu baixo ponto de fusão, não podem ser aplicados para temperaturas acima de 200°C. Características: em geral os materiais não-ferrosos apresentam maior curto em comparação com os aços-carbono, porém apresentam peculiaridades que justificam seu uso em casos específicos, tais como: Condutividade térmica; Resistência a corrosão e Leveza.

6. Com relação as tubulações plásticas, quais suas vantagens e desvantagens perante outros materiais? Cite pelo menos dois tipos de plásticos e suas características quando aplicados na fabricação de tubulações. Vantagens:

Pouco denso;

Alta resistência a corrosão; Baixo custo; Baixo coeficiente de atrito;

Facilidade de fabricação; Baixa condutividade térmica. Desvantagens:

Baixa resistência ao calor; Baixa resistência mecânica;

Pouca estabilidade dimensional; Alto coeficiente de dilatação (15 vezes maior que o aço);

Alguns plásticos são facilmente inflamáveis; Polietileno: É o termo plástico mais leve e o mais barato. Tem boa resistência aos ácidos minerais e água salgada. Material combustível de baixa resistência mecânica com limites de temperatura variando entre 30° a 80°C. Usado na fabricação de tubos flexíveis (mangueiras) de baixo custo;

Cloreto de Polivinil (PVC): Termo plástico de grande uso, sua resistência mecânica é equivalente ao polietileno, porém com resistência mecânica mais elevada. Pode trabalhara uma faixa de temperatura entre 40 a 65°C. Podem ser fabricados tubos rígidos ou flexíveis com várias aplicações como: água, esgoto, ácidos e outros produtos corrosivos; Acrílico Butadieno estireno (ABS), Acetato e celulose: São termo plásticos de qualidades semelhantes ao PVC usados em tubos de pequeno diâmetro, ambos combustíveis. Epóxi: Material termo estável de uso em grandes diâmetros. Os tubos têm a parede de construção laminada, em camadas sucessivas da resina plástica e fibras de vidro. Possuem propriedades mecânicas melhores em relação a outros plásticos, boa resistência à corrosão, queimam lentamente e suportam temperaturas até 150°C. Válvulas Industriais

7. Quais as funções que podem ser realizadas por válvulas? Cite e comente.

Regulagem da vazão de um produto, adequando-a a uma determina da condição de processo solicitada.

Bloqueio da passagem de um produto, permitindo a remoção de equipamentos para atividades de manutenção. Alívio, a partir de um valor predefinido, da pressão de um sistema industrial, permitindo o restabelecimento de condições seguras num processo. Alinhamento de um fluido, de um equipamento a outro, permitindo apenas um sentido de escoamento, isto é, impedindo o seu retorno. 8. As válvulas de bloqueio são utilizadas em tubulações industriais com a finalidade primordial de permitir a passagem do fluido ou interrompê-lo, não sendo adequadas para a regulagem de um fluxo. São exemplos de válvulas de bloqueio as válvulas a) Borboletas e de diafragma b) De diafragma e de esfera c) Globo e de Agulha d) Gaveta e globo e) Gaveta e de esfera

9. Classifique as seguintes válvulas:

10. As válvulas são empregadas na indústria como elementos finais de controle de variáveis como nível, vazão e pressão. A esse respeito, afirma-se que: a) o castelo alongado com aletas é utilizado quando a temperatura do fluido é muito baixa ou criogênica.

b) o engaxetamento é inserido no atuador da válvula para garantir sua lubrificação.

c) o atuador é o componente que fornece a força para a atuação da válvula. d) a válvula globo não é utilizada para fluidos limpos, isentos de sólidos em suspensão.

e) válvulas tipo esfera têm baixas capacidades de vazão. 1. Descreva e cite exemplos de válvulas de bloqueio, regulagem, retenção e de controle de pressão. VÁLVULAS DE BLOQUEIO

Descrição: destinam-se apenas a estabelecer ou interroper o fluxo, ou seja só devem trabalhar completamente abertas ou completamente fechadas. Válvula de gaveta é usada inicialmente para serviço on-off. A válvula é fechada por uma face plana, uma cunha vertical que desliza para baixo através da válvula para bloquear. É a válvula de uso mais generalizado, mas que com a aparição de válvulas mais leves e mais baratas (esfera e borboleta, principalmente), seu uso é cada vez menor. Válvula macho A válvula macho é usada inicialmente para serviços on- off e alguns serviços de controle. Ela controla o fluxo por obturador em forma de cone-cilíndrico com uma janela no centro que alinha com a caminho do fluxo da válvula permitindo a vazão. Uma virada de quarto de volta bloqueia a passagem do fluxo. São aplicadas nos serviços de bloqueio de gases (em qualquer diâmetro, temperatura ou pressão) e, também, no bloqueio rápido de água, vapor e líquidos em geral, inclusive com sólidos em suspensão (pequenos diâmetros e baixas pressões). Válvula de esfera é similar no conceito da válvula macho mas usa uma esfera rotativa com uma furação transpassante no centro dela que permite uma passagem sem perda de carga na posição aberta e fecha o fluxo quando é girada em 90 graus para bloquear a passagem do fluido. É usada para controle modulante e on-off. VÁLVULAS DE REGULAGEM

Descrição: são destinadas especificamente para controlar o fluxo, podendo trabalhar em qualquer posição de fechamento parcial.

Válvula globo realiza seu controle por um obturador que encosta numa sede localizada no centro da válvula. Subindo o obturador a válvula abre, permitindo a passagem do fluxo. A válvula globo é a mais comum utilizada para serviços de controle precisos. Causam, em qualquer posição de fechamento, fortes perdas de carga, devido às mudanças de direção e turbilhonamento do fluido dentro da válvula. Válvula agulha é um controle de volume que restringe o fluido em linhas pequenas. O fluido passa através da válvula faz uma curva de 90° passa dentro do orifício que é vedado por um obturador com a forma de um cone muito fino. São válvulas para regulagem fina de líquidos e gases, em diâmetros de até 2". Válvula borboleta são operadas, garantindo uma total estanqueidade, ou para controle de fluxo, quando parcialmente abertas. As grandes vantagens do seu uso são: menor custo, pouco peso, pequeno espaço, grande diâmetro, alta confiabilidade compressões elevadas. Podem ser manuais ou com controle pneumático. Válvula mangote é particularmente usada por abrasivos ou líquidos com grande quantidade de sólidos em suspensão. Ela veda por meio de um ou mais elementos flexíveis, como um tubo de borracha, que pode ser pressionado para fechar o fluxo. Válvula diafragma fecha por meio de um diafragma flexível presa a um compressor. Quando o compressor é abaixado pela haste da válvula, o diafragma veda e corta o fluxo. A válvula diafragma suporta fluidos corrosivos, erosivos e trabalhos com sujeiras. Não possuindo fendas o que garante o não acumulo de partículas. VÁLVULAS DE RETENÇÃO

Descrição: que permitem o fluxo em um só sentido. Válvula de retenção de levantamento o fechamento é feito por um tampão semelhante aos das válvulas globo. Esse tampão é mantido suspenso, afastado da sede, por efeito da pressão do fluido sobre a face inferior. Caso haja tendência à inversão do sentido do fluxo, a pressão do fluido sobre a face superior do tampão, aperta-o contra a sede, interrompendo o escoamento. Válvula de retenção de portinhola, que são tipo mais usual. O fechamento é feito por uma portinhola que se assenta no orifício da válvula. Embora, a perda de carga seja elevada, costuma ser menor que a introduzida por válvulas de retenção de levantamento, porque a trajetória do fluido é retilínea. Válvulas de retenção de esfera são semelhantes às válvulas de retenção de levantamento, porém, neste caso, o tampão é substituído por uma esfera. É a válvula de retenção de fechamento mais rápido. Válvulas de pé são instaladas na extremidade livre da linha, ficando mergulhadas dentro do líquido no reservatório de sucção. Elas impedem o esvaziamento do tubo de sucção da bomba, colocada acima do reservatório, eliminando a necessidade do escoamento cada vez que a bomba é posta em funcionamento.

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