Apostila de Métodos e Processos de Caldeiraria

Métodos e Processos de Caldeiraria.

Escola Senai “Mariano Ferraz”

1

Cálculo para dobramento- I

Dobramento em cilindro ou em anel.

Um curvamento correto depende da exatidão com que se calcula o tamanho do material a ser curvado e

do traçado feito com as medidas calculadas.

Para calcular a dimensão de uma chapa que será transformada em cilindro ou em anel é necessário

considerar três dados: o diâmetro interno, o diâmetro externo e a linha neutra da curva a ser feita.

Quando se curvam chapas com até 12mm de espessura, nota-se que o raio de curvatura é muito extenso

em relação à espessura; por essa razão, considera-se que a linha neutra passa pela metade da espessura

da chapa.

O primeiro cálculo a ser feito é aquele que envolve a linha neutra.

A linha neutra, chamada diâmetro médio, é a medida obtida pela soma do diâmetro interno e a espessura

do material, isto é:

Dm = Di + E

Ou também o resultado da subtração entre o diâmetro externo e a espessura.

Observe:

Dm = De - E

Encontrado o diâmentro médio, calcula-se o comprimento linear, chamado C, da chapa que quer se

curvar. Esse cálculo é feito com a aplicação da fórmula:

C = Dm . π

Vejamos um exemplo:

Calcular o desenvolvimento de um corpo cilíndrico com as seguintes dimensões:

L = 1000 mm (comprimento do cilindro)

Di = 420 mm

E = 3mm



2

C = Dm . π

C = (420 + 3) . π

C = 423 . π

C = 1328mm

Portanto, as dimensões da chapa são: 3 x 1000 x 1328

Outro exemplo:

Calcular o desenvolvimento de um corpo cilíndrico para um reservatório de ar comprimido com as

seguintes dimensões:

L = 2000mm

Di = 900mm

E = 16m Aplicando a fórmula, teremos:

C = Dm . π

C = (900 + 16) . π

C = 916 . 3,14

C = 2876mm

O comprimento da chapa a ser curvada é de 2876mm.

Quando se deseja calcular o desenvolvimento de meio corpo cilíndrico, utiliza-se o mesmo cálculo dividido

por 2. A fórmula será:

C = 2

. Dm π

Observe o exemplo:

Calcular o desenvolvimento de meio corpo cilíndrico com as seguintes dimensões:

L= 3000mm

Di = 1500mm

E = 20mm



3

Aplicando a fórmula, teremos:

C = 2

. mD π

C = 2

. 20) (1500 π+

C = 2

3,14 . 1520

C = 2

4772

C = 2386,4mm

O comprimento da chapa para meio corpo cilíndrico será de 2386mm.

Como acabamos de ver, as fórmulas para calcular o desenvolvimento de um corpo cilíndrico e de meio

corpo cilíndrico são:

C = Dm . π

C = 2

. Dm π

A seguir, faça você mesmo os exercícios propostos sobre dobramento de chapas.

1. Calcular o desenvolvimento de meio corpo cilíndrico com as seguintes dimensões:

L = 1500mm

Di = 200mm

E = 5mm

2. Calcular o desenvolvimento de um vergalhão cilíndrico para anel com as seguintes dimensões:

Di = 254mm

E = 12mm



4

Cálculo de desenvolvimento de cone A planificação de um cone pode ser feita segundo vários processos; um deles é baseado na prática e os outros envolvem cálculos. A planificação baseada na prática é utilizada para peças pequenas. Este processo contém a traçagem de planta e elevação, com base nas geratrizes e na divisão de circunferência da figura, bem como a traçagem da VG ou verdadeira grandeza.

Verdadeira grandeza é a medida real de uma parte inclinada da peça. Para determinar a VG, traça-se

um ângulo de 90º; na linha vertical marca-se a altura da peça e na linha horizontal, a distância

transportada da vista da planta. Os processos que envolvem cálculo são aplicados na planificação de peças de qualquer dimensão, porém, em especial de peças grandes. Os processos de cálculo são baseados na trigonometria, que é a parte da matemática que estuda os triângulos. Vejamos agora alguns dos processos mais comuns de cálculos para planificação do cone.

Cálculo 1 As fórmulas mais usadas para o cálculo total de desenvolvimento de cone são:

h = dDa . D

−

R = 2

2

2D

h

+

r = 2

2

2d

b

+

onde: h = altura a = altura de peça (tronco do cone) b = complemento de a d = diâmetro menor D =diâmetro maior r = raio menor R = raio maior



5

Exemplo de cálculo 1: Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: a = 315 d = 120 D = 410

Solução:

h = mm3,445h120410315 . 410

dDa . D

=⇒−

⇒−

R =2

2

2D

h

+ ⇒ R =

22

2410

455

+ ⇒ R = 490

r = 2

2

2d

b

+ ⇒ r = ( ) 22 60315445 +− ⇒ r = 143mm

Cálculo 2 Fórmulas:

r = 2d



6

R = 22 hr +

D = 2 . R

α = D

d . 360

β = 360 - α

onde: h = altura R = raio maior r = raio menor d = diâmetro médio da peça D = diâmetro do desenvolvimento α = ângulo do desenvolvimento β = ângulo do recorte

Exemplo de cálculo 2 : Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: d = 1200 h = 500

Solução:

r = 600r2d

=⇒



7

R = 22 hr + =⇒R 22 500600 + 781R =⇒ D = 2 . R⇒ D = 1 562

α = D

d . 360 ⇒α = 276,5º

β = 360 - α ⇒ β = 83,5º

Cálculo 3 Fórmulas;

b = 2

dD −

g = 22 bh + = 2

2

2dD

h

−+

R = 2

2D

. g

⇒ R = b 2

D . g

α =( )

22

2dD

h

180 . dD

−+

−=

( )g

180 . dD −=

R180 . D

= r180 . d

P = 2R . sem2α

S = R

r . P

F = R .

α−

2cos1 e f = r.

α−

2cos1

onde:

h = altura

R = raio maior

r = raio menor

D = diâmetro maior

d = diâmetro menor

g = geratriz

b = diferença (inclinação)

S = corda do raio menor

P = corda do raio maior

α = ângulo do desenvolvimento



8

Exemplo de cálculo 3: Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: D = 1 250 d = 840 h = 1 628

Solucão:

b = ⇒−

2dD

b = 2

8401250 −⇒ b = 205

g = 22 bh + ⇒ g = 22 2051628 + ⇒ g = 1 641

R = 2b

D . g = ⇒

4101250.1641

R = 5003 ⇒ r = R - g ⇒ r = 3 362

α = R180 . D

⇒ α = 16413800 . 7

⇒ α = 45º

P = 2. R. sen ⇒2α

P = 2. 5003. sen 22,5º ⇒ P = 3829



9

r = R - g ⇒ r = 5 003 - 1 641 ⇒ r = 3 362

S = R

r .P ⇒ S =

50033362 . 3829

S = 2 573

Agora, faça sozinho os exercícios seguintes. 1. Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: a = 420 d = 230 D = 550

2. Calcular o desenvolvimento do cone abaixo. Dados: d = 1 739 h = 650



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Cálculo para dobramento em cantoneira O dobramento com aresta viva ou com pequeno raio em uma cantoneira é feito a partir de um corte em

ângulo em uma das abas. Esse corte é calculado em função da distância ou folga que deve ser traçada na

aba. A partir dessa linha de folga, traçam-se dois semi - ângulos, que são cada um da metade do ângulo

de dobra desejado e que determinarão a parte a ser cortada.

A folga é necessária para evitar a contração do material na aba interna. Se não for dada a folga, a aresta

interior se enrugará ao dobrar e o excesso de material é introduzido no corte da outra aba, impedindo o

perfeito dos cantos.

Se o corte for corretamente executado, o vértice do ângulo coincidirá com a linha neutra e sobrará espaço

suficiente para alojar o material que se enruga com o dobramento. Deste modo, os cantos se ajustam

perfeitamente.



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Para determinar a folga e o ângulo de corte na aba existe uma tabela que contém ângulos de dobra de 20

a 160 graus e espessura de abas que vão de 3 a 10 milímetros. Observe a tabela.

Determinação de folga e de ângulo de corte

Distância de "a" (folga) para espessura das

abas em mm de Ângulo

da dobra

Semi - ângulo

que se traça

Ângulo de corte da

meia - esquerda

da aba 3 4 5 6 8 10

20°

30°

45°

60°

75°

90°

105°

120°

135°

150°

160°

10°

15°

22,5°

30°

37,5°

45°

52,5°

60°

67,5°

75°

80°

160°

150°

135°

120°

105°

90°

75°

60°

45°

30°

20°

4,2

3,9

3,5

3,1

2,7

2,4

2

1,6

1,2

0,8

0,6

5,5

5,2

4,7

4,2

3,7

3,1

2,5

2,1

1,6

1,1

0,8

6,9

6,5

5,8

5,2

4,5

3,9

3,2

2,6

1,9

1,3

0,9

8,4

7,8

7,1

6,3

5,5

4,7

3,9

3,2

2,4

1,6

1,1

11,2

10,5

9,5

8,4

7,4

6,3

5,3

4,2

3,2

2,1

1,4

14

13,1

11,8

10,5

9,2

7,8

6,3

5,2

3,9

2,6

1,8

Vejamos agora como utilizar a tabela, a partir de um exemplo. Calcular a distância a para dobrar uma

cantoneira de 20mm x 20mm x 3mm, em ângulo de 30º.

Procura-se na tabela o ângulo de dobra; 30°; portanto, o semi - ângulo a ser traçado em cada um dos

lados da linha de folga é de 15°; o ângulo de corte na aba é de 150° e a distância da folga para a

espessura de 3mm é de 3,9mm.

Deve-se notar que quanto maior for a espessura da aba, maior será a distância da folga.

Por outro lado, a distância da folga será menor se o ângulo de dobra for maior.

Quando não se dispõe de tabela ou quando as medidas não se encontram na tabela, é possível calcular a

folga por meio de uma fórmula:

a = º360 . S. πα

Onde:

a = folga

s = espessura da aba

α = ângulo de corte

π = 3,14



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Exemplo:

Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 30mm x 30mm x 4mm em ângulo de 60°, com

ângulo de corte de 120°.

a = °

πα

360 . . S

a = °/

/

360 3,14 . º120 . 4

a = 360

1507,2

a = 4,18 ou 4,2mm

O ângulo de corte é sempre a diferença entre o ângulo de dobra e a medida da semicircunferência, ou

seja, 180°. Assim, como se pode ver na tabela, para um ângulo de dobra de 20º, o ângulo de corte será a

diferença entre 180 e 20m, isto é, 160°.

Veja agora exemplos de traçado e corte de um ângulo e de ângulo obtuso.

Ângulo agudo Ângulo obtuso

Conhecendo a fórmula de cálculo para a folga da aba, você pode agora fazer os exercícios que seguem.

a = °

πα

360 . . S

1 Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 22mm x 22mm x 3mm, em ângulo de 130°, com


2 Calcular a distância a para dobrar uma cantoneira de 38mm x 38mm x 4,7mm, em ângulo de 90°, com




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Cálculo para curvamento de tubos O cálculo do material necessário para o curvamento de um tubo é semelhante ao cálculo para dobramento em ângulo de chapas; esse cálculo também envolve raio mínimo, diâmetro interno ou externo, diâmetro médio e ângulo de dobra e é executado quando não constar dimensão do raio de dobramento no projeto. Vamos comparar agora os dois cálculos, um para chapas, outro para tubos. O diâmetro médio de uma chapa a ser curvada é calculado a partir da espessura do material que é somada ao diâmetro interno ou subtraída do diâmetro externo. Dm = Di + E Dm = De - E O diâmetro interno é calculado também a partir da espessura do material multiplicada pelo coeficiente dado por uma tabela. Assim, o resultado será o raio mínimo que, multiplicado por 2, dará o diâmetro interno. Di = Rm. 2 Com estes dados, chega-se à fórmula final de comprimento da parte curvada de chapa que é:

C = Dm . 360

α π° ⋅

°

No caso de curvamento de tubos, as fórmulas são praticamente as mesmas, apenas com uma diferença: em vez de partir da espessura do tubo, o que se leva em conta é o diâmetro externo do tubo. Assim, para conhecer o raio mínimo também se consulta uma tabela em que o diâmetro do tubo deve ser multiplicado por coeficientes dados para cada material. Veja. Raio mínimo de curvamento Material do tubo Coeficiente Raio mínimo Aço sem costura Aço com costura Aço inox sem costura Aço inox com costura Cobre Latão Alumínio

1,5 2,5 2,5 3,5 1,5 2,0 2,5

D . 1,5 D . 2,5 D . 2,5 D . 3,5 D . 1,5 D . 2,0 D . 2,5

Pela tabela pode-se perceber que os tubos de aço ou de aço inoxidável apresentam coeficientes diferentes porque podem ser fabricados com costura ou sem costura. Já os de cobre, latão e alumínio são fabricados por extrusão ou por laminação, segundo o processo Mannesmann, e não apresentam solda. Nota-se também que, para tubos com costura, o raio mínimo é maior a fim de evitar que os esforços aplicados na região da solda ocasionem a ruptura do material. Vejamos agora um exemplo de cálculo. Calcular o comprimento da parte curvada de um tubo de aço com costura, com diâmetro externo de 6mm, para uma curva com ângulo de 45º.

0

0

360

. Dm . C

πα=



14

Dm = Di + D Di = 2 . Rm Di = 2 . 15 Di = 30 Dm = 30 + 6 Dm = 36

0

0

360

3,14 . 36 . 45 C

/

//

=

C = 14,13mm O comprimento da parte curvada do tubo deverá ser de 14,13mm. Outro exemplo. Calcular o comprimento necessário de um tubo de latão com diâmetro de 8mm para uma curva com ângulo de 90º.

0

0

360

. Dm . C

πα=

Dm = Di + D Di = 2 . Rm Di = 2 . 16 Di = 32 Dm = 32 + 8 Dm = 40

0

0

360

3,14 . 40 . 90 C

/

//

=

C = 31,4mm O comprimento da parte curvada do tubo deverá ser de 31,4mm. Portanto, as fórmulas para curvamento de tubo são:

C =°

. Dm .

360α π

Dm = Di + D

Agora faça você mesmo os exercícios propostos para calcular o comprimento de um tubo a ser curvado.

1 Calcular o desenvolvimento de uma dobra em ângulo de 75º em um tubo de alumínio com 12mm de

diâmetro.

2 Calcular o comprimento total de um tubo de aço inoxidável sem costura, com 10mm de diâmetro, a ser

curvado segundo o desenho que segue.



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Cálculo para dobramento II

Dobramento em ângulo O cálculo de dobramento em ângulo, assim como o cálculo de dobramento em cilindro ou em anel, também envolve, como primeiro passo, o cálculo da linha neutra. As chapas com até 12mm de espessura apresentam a linha neutra no centro. Em chapas com espessura superior a 12mm, percebe-se um deslocamento da linha neutra, sempre em direção à parte côncava da dobra. Claro está que as medidas de até 12mm ou acima de 12mm não são rígidas. O deslocamento da linha neutra se processa de modo gradativo; acontece que em chapas com até 12mm de espessura esse deslocamento não é considerado no cálculo da dobra porque se torna insignificante. Porém, a partir de 13mm já se percebe uma mudança que vai influir decisivamente nos cálculos. Consideremos então uma chapa de aço com 6mm de espessura na qual deverá ser feita uma dobra com ângulo de 90o.

Em primeiro lugar, é preciso conhecer o diâmetro interno ou o externo e o diâmetro médio. Quando esses dados não estão especificados é preciso encontrá-los. O diâmetro interno é conhecido por meio da tabela que fornece o raio mínimo multiplicando o coeficiente utilizado para o material, que neste caso é o aço, pela espessura da chapa. Rm = coef. . e onde: Rm → raio mínimo coef. → coeficiente e → espessura

Como o raio é metade de uma circunferência, temos que o diâmetro interno será o raio mínimo

multiplicado por 2. Ou:



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Di = Rm . 2

O diâmetro médio é encontrado somando o diâmetro interno à espessura.

Dm = Di + e

Para o cálculo do diâmetro médio ou linha neutra, é necessário lembrar que quando a linha neutra está na

metade da espessura deve-se somar meia espessura de um lado e meia do outro, o que dá uma

espessura. Portanto, temos:

Dm = Di + e

No caso de a linha neutra estar a 1/3, somam-se 1/3 de cada lado, o que dá 2/3. Portanto:

Dm = Di + 2/3 . e

Calculados esses dados, imaginemos agora uma circunferência na qual estaria inscrito o ângulo de

dobramento.



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O diâmetro médio refere-se à circunferência inteira, isto é, a 360º. Como a parte que nos interessa é

apenas o ângulo de 90º, ou 1/4 da circunferência, constrói-se uma regra de três, onde 360º está para Dm

assim como o ângulo de dobra está para x. Veja:

360º → Dm

α → x

onde α (lê-se alfa) é o ângulo de dobra.

Portanto,

o360

Dm . x

α=

Agora, se acrescentarmos a fórmula de cálculo do comprimento de chapa a esse raciocínio, teremos a

seguinte fórmula:

o360

. Dm . C

πα=

Essa fórmula se aplica para o cálculo de qualquer ângulo de dobra.

A seguir, faça você mesmo os exercícios propostos sobre dobramento de chapas.

1) Calcular o desenvolvimento de uma dobra em ângulo de 90º em uma chapa de aço com 8mm de

espessura.

2) Calcular o comprimento total da chapa de cobre necessária para obter o perfil abaixo.



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Laminação. A laminação é um processo de conformação mecânica pelo qual um lingote de metal é forçado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade. Assim consegue-se a redução da espessura do metal a cada passe de laminação, que é como se chama cada passagem do metal pelos cilindros de laminação. Ao passar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica. Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumento na largura e no comprimento. Como a largura é limitada pelo tamanho dos cilindros, o aumento do comprimento é sempre maior do que o da largura.

Se você quer saber como isso funciona, pare numa pastelaria e veja como o pasteleiro estica a massa. Observe como, a cada passada, ele reajusta a distância entre os cilindros. Veja que a massa fica cada vez mais comprida e mais fina. A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Laminação a quente Ela é feita a quente quando o material a ser conformado é difícil de laminar a frio ou quando necessita de grandes reduções de espessura. Assim, o aço, quando necessita de grandes reduções, é sempre laminado a quente porque, quando aquecido, sua estrutura cristalina apresenta a configuração CFC ( cubico de face centrada). Além disso, nesse tipo de estrutura, as forças de coesão são menores, o que também facilita a deformação.

Laminação a frio

A laminação a frio se aplica a metais de fácil conformação em temperatura ambiente, o que é mais econômico. É o caso do cobre, do alumínio e de algumas de suas ligas. A laminação a frio também pode ser feita mesmo em metais cuja resistência à deformação é maior. São passes rápidos e brandos cuja finalidade é obter maior exatidão nas dimensões das chapas. Em alguns casos, a dureza e a resistência do material melhoram já que, nesse caso, ele fica “encruado”. Quando se necessita de exatidão dimensional e ductilidade, a chapa laminada a frio passa por um tratamento térmico chamado recozimento. Encruamento é o resultado de uma mudança na estrutura do metal, associada a uma deformação permanente dos grãos do material, quando este é submetido à deformação a frio. O encruamento aumenta a dureza e a resistência mecânica.



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Sendo a quente ou a frio, a laminação parte dos lingotes que, passando pelos laminadores, pode se transformar em produtos de uso imediato como trilhos, vigas e perfis. Pode se transformar também em produtos intermediários que serão usados em outros processos de conformação mecânica.

É o caso de tarugos que passarão por forjamento, extrusão e trefilação e das chapas que serão estampadas para a fabricação de automóveis, ônibus, fogões, geladeiras.

Maquina de laminar

O laminador é o equipamento que realiza a laminação.Mas, não é só de laminadores que a laminação é composta. Um setor de laminação é organizado de tal modo que a produção é seriada e os equipamentos são dispostos de acordo com a seqüência de operações de produção, na qual os lingotes entram e, ao saírem, já estão com o formato final desejado seja como produto final, seja como produto intermediário. As instalações de uma laminação são compostas por fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, sistemas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevação e basculamento, tesouras de corte e, principalmente, o laminador.

Ele é um conjunto mecânico bem parecido com a máquina do pasteleiro. É composto de:

Cadeira – É o laminador propriamente dito e que contém a gaiola, os cilindros e os acessórios.

Gaiola – É a estrutura que sustenta os cilindros.

Cilindros Os cilindros são as peças-chave dos laminadores, porque são eles que aplicam os esforços para deformar o metal. Eles podem ser fundidos ou forjados; são fabricados em ferro fundido ou aço especial, dependendo das condições de trabalho a que eles são submetidos. Podem ser lisos, para a produção de placas e chapas, ou com canais, para a produção de perfis.



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Os laminadores podem ser montados isoladamente ou em grupos, formando uma seqüência de vários laminadores em série. Esse conjunto recebe o nome de trem de laminação. Junto a esse conjunto, trabalham os equipamentos auxiliares, ou seja, os empurradores, as mesas transportadoras, as tesouras, as mesas de elevação.

Tipos de Laminadores

Os laminadores podem ser classificados quanto ao número de cilindros que eles apresentam. Assim temos:

Duo Composto de dois cilindros de mesmo diâmetro, que giram em sentidos opostos, na mesma velocidade.

Trio

Três cilindros dispostos uns sobre os outros. Quando o material passa pela primeira vez, ele passa entre o cilindro inferior e médio. Quando ele retorna, passa pelo cilindro médio e superior.

Quádruo Apresenta quatro cilindros: dois internos (de trabalho) e dois externos (de apoio).



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Universal

Apresenta quatro cilindros combinados: dois horizontais e dois verticais. Ele é utilizado para a laminação de trilhos.

Sendzimir Apresenta seis cilindros dos quais dois são de trabalho e quatro são de apoio.

A laminação nunca é feita de uma só vez. Assim como o pasteleiro passa a massa pela máquina várias vezes até que ela tenha a espessura desejada, o metal também é passado diversas vezes pelo laminador a fim de que o perfil ou a chapa adquiram ou o formato, ou a espessura adequada para o próximo uso. Nessas passagens, você obtém inicialmente a laminação de desbaste, cuja função é transformar os lingotes de metal em produtos intermediários ou semi-acabados como blocos, placas e tarugos. Esses produtos passam depois pelos laminadores acabadores onde são transformados em produtos acabados como perfilados, trilhos, chapas, tiras.

Etapas da Laminação

Para obter um produto laminado, ele tem que passar diversas vezes pelos laminadores. Na verdade, esse processo tem várias etapas, porque além da passagem pelos cilindros, algumas coisas vão acontecendo à medida que o produto vai sendo laminado. Essas etapas são, em geral, as seguintes: 1.O lingote, pré-aquecido em fornos especiais, passa pelo laminador de desbaste e se transforma em placas. 2.A placa é reaquecida e passa então por um laminador que quebra a camada de óxido que se formou no aquecimento. Nessa operação usa-se também jato de água de alta pressão. 3.Por meio de transportadores de roletes, a placa é levada a um outro laminador que diminui a espessura e também aumenta a largura da placa original. Na saída dessa etapa, a chapa também passa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte a quente. 4.Finalmente, a placa é encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores quádruos. Nessa etapa ela sofre reduções sucessivas, até atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa. 5.Quando sai da última cadeira acabadora, a chapa é enrolada em bobina por meio de bobinadeiras.



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Para a obtenção de espessuras ainda menores, a laminação prossegue, porém a frio. Para isso, as bobinas passam por um processo de limpeza da superfície chamado de decapagem. Após a laminação a frio, que dá à superfície da chapa um acabamento melhor, ela é rebobinada. A bobina resultante passa por um processo de tratamento térmico que produz a recristalização do material e anula o encruamento ocorrido durante a deformação a frio. Além da grande variedade de produtos de aço que se pode fabricar por laminação, esse processo de conformação mecânica também é aplicável ao cobre e suas ligas, ao alumínio e sua ligas, à borracha e ao papel.

Características e defeitos dos produtos laminados

Cada produto industrial tem características que o diferenciam dos outros. Não é diferente com relação aos produtos laminados. Por exemplo, as formas desses produtos são muito simples: barras, perfis, chapas. Seu comprimento é sempre muito maior que sua largura e, na maioria dos casos, as espessuras também são reduzidas. Os produtos laminados são empregados tanto na construção civil (casas, apartamentos, prédios industriais, pontes, viadutos), quanto na indústria mecânica, na usinagem para a produção em série de grandes quantidades de peças como parafusos, brocas, pinos, eixos, barras de seções diversas e chapas trabalhadas (furadas, cortadas, fresadas, retificadas). Em geral, o formato adequado do produto laminado, próximo do produto final usinado, aumenta muito a produtividade dos setores de usinagem. Além das características, os produtos laminados apresentam defeitos que, geralmente, originam-se dos defeitos de fabricação do próprio lingote. Assim, os defeitos mais comuns dos produtos laminados são:

Vazios

Podem ter origem nos rechupes ou nos gases retidos durante a solidificação do lingote. Eles causam tanto defeitos de superfície quanto enfraquecimento da resistência mecânica do produto.

Gotas frias

São respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de defeitos na superfície.

Trincas

Aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que acontecem em temperaturas inadequadas.

Dobras

são provenientes de reduções excessivas em que um excesso de massa metálica ultrapassa os limites do canal e sofre recalque no passe seguinte.

Inclusões

São partículas resultantes da combinação de elementos presentes na composição química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material durante a laminação, quanto causar defeitos na superfície.

Segregações

Acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados. Além disso, o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de seção, em conseqüência de deficiências no equipamento, e nas condições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.



24

Chapas de aço O aço obtido em conversores, a partir do ferro gusa líquido, é lingotado. Os lingotes de aço, a seguir, são encaminhados para os fornos de aquecimento e desses para os laminadores de chapas e perfis. Obtêm-se, dessa maneira, os produtos semimanufaturados do aço: trilhos e acessórios, perfilados, chapas grossas, chapas finas, folhas, etc. Abaixo, mostramos uma ilustração bastante simplificada do processo utilizado para obter os produtos semimanufaturados do aço.

Entre os produtos semimanufaturados de aço, estudaremos agora, as chapas de aço grossas e finas. Segundo a ABNT-NBR-6215/1986, define-se chapa como o produto laminado plano de aço, com largura superior a 500mm, sendo fornecido, em bobinas ou em placas retangulares, pelas companhias siderúrgicas. Há duas classes importantes de chapas de aço: as grossas e as finas.

Chapas grossas As chapas grossas de aço são obtidas por meio da laminagem a quente e apresentam espessura superior a 5mm. NA CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), as chapas grossas de aço são fabricadas com espessura variando de 5,1 a 76,2mm; largura de 600 a 1 220mm; comprimento de 2 000 a 16 400mm. Contudo, para espessura de 5,1 até6,3mm, o comprimento máximo é de12 000mm.



25

A seguir, é apresentada uma tabela da CSN contendo as dimensões-padrão das chapas grossas por ela fornecida.

Dimensões-padrão de chapas grossas da CSN

Espessuras-padrão mm

Larguras-padrão mm

Comprimentos-padrão mm

6,3

8,0

9,5

1000

1100

e

1200

2000

3000

e

6000

12,5

16,0

19,0

22,4

25,0

31,5

37,5

50,0

63,0

75,0

1000

e

1200

6000

e

12000

As chapas grossas podem ser fornecidas com bordas naturais ou aparadas. Quando fornecidas em

bobinas, as bordas devem ser naturais enquanto a espessura pode ir até 12,7mm.

As chapas grossas também podem conter relevos na superfície, sendo designadas, nesse caso, pelos

nomes de: chapas de piso ou chapas xadrez.

As chapas de piso são aplicadas em degraus de escadas, em rampas de acesso, em pisos de ônibus, etc.

A função dos relevos, além da estética, é evitar derrapagens.

A CSN fabrica chapas de piso com espessura de 5,1 a 9,5mm. Os relevos variam de fabricante para

fabricante.

A seguir, são mostrados dois tipos de relevo.



26

Chapas finas

As chapas finas apresentam a espessura compreendida entre 0,3 e 5mm e são obtidas por laminagem a

quente ou frio.

As chapas finas laminadas a quente, produzidas pelas CSN, apresentam a espessura compreendida entre

1,52 e 5mm; largura de 600 a 1 220mm e comprimento entre 1500 e 6 100mm, sendo fornecidas em

chapas ou bobinas.

Abaixo, são dadas as dimensões-padrão das chapas finas a quente fornecidas pela CSN.

Dimensões-padrão de chapas finas a quente da CSN

Largura máxima mm Espessuras-

padrão mm

Larguras-

padrão

mm

Comprimentos-

padrão

mm Bordas naturais

Bordas aparadas

Largura

mínima

mm

1000 1120 1070

1,90

2,00

2,25

2,65

3,00

3,35

3,75

4,25

4,50

4,75

5,00

1000

1100

e

1200

2000

3000

e

6000 1220 1170

600

em todos

os casos

As chapas finas a quente podem ser fornecidas em bobinas com bordas naturais ou aparadas. Além disso,

cortadas ou em bobinas, podem se fornecidas decapadas ou oleadas. Nesse caso, torna-se necessário

um entendimento prévio entre o usuário e o fabricante.



27

As chapas finas a quente também podem ser fornecidas com relevos na superfície. Nesse caso, são

chamadas de chapas de piso ou chapas xadrez. As fabricadas pela CSN apresentam uma espessura

compreendida entre 3,15 e 5mm e uma largura de 600 a 1 220mm.

As chapas finas a frio são laminadas a frio. Na CSN, essas chapas são produzidas com espessura

variando de 0,3 a 1,90mm; largura de 600 a 1 220mm e comprimento de 901 a 4 600mm. São fornecidas

em chapas ou em bobinas. A CSN fornece as chapas finas a frio conforme dimensões-padrão da tabela a

seguir.

Dimensões-padrão de chapas finas a frio do CSN

Espessuras-

padrão

mm

Larguras-padrão mm

Comprimentos-

padrão mm

Largura Máxima

mm

Largura Mínima

mm

1000

1070

1117

1000

0,30

0,38

0,45

0,60

0,75

0,85

0,90

1,06

1,20

1,50

1,70

1,90

1000

1100

e

1200

2000

2500

e

3000

1220

600

em todos

os casos

As chapas finas a frio têm duas bordas aparadas, antes da redução a frio, na saída da decapagem

contínua . Elas são, pois, fornecidas com bordas naturais da laminação a frio.

As chapas finas a frio podem ser aplainadas por estiramento. O processo consiste em dar uma

deformação permanente com tracionamento longitudinal em que é ultrapassado o limite de escoamento do

aço, com a finalidade de aprimorar o aplainamento do material. Esse acabamento não pode ser aplicado a

bobinas.

As chapas finas a frio, tanto em bobinas como em chapas, podem ser fornecidas oleadas.

O oleamento é adequado para proteger o aço contra a oxidação durante o transporte e um razoável

período de armazenagem (três meses).



28

Segundo a ABNT-NBR-6658/1981, as chapas finas a frio podem apresentar três tipos de superfícies,

designadas pelas letras A, B e C, com as seguintes características:

• Superfícies tipo A: indicada para emprego em peças expostas onde o aspecto da superfície tem

importância decisiva, não podendo ocorrer defeitos que obriguem a trabalho de recondicionamento para

sua utilização. Por exemplo: lataria de veículos.

• Superfície tipo B: são permitidos defeitos de superfície esparsos que não impeçam o emprego do

material no uso previsto. Sua aplicação em peças expostas pode implicar trabalho de recondicionamento

leve. Por exemplo: painéis, tubulações.

• Superfície tipo C: não indicada para peças expostas. São tolerados defeitos leves e moderados que,

para a utilização das chapas, podem acarretar um maior trabalho de recondicionamento. A superfície pode

ser azulada e conter manchas escuras. Por exemplo: partes internas de estruturas de máquinas.

Quanto ao acabamento, as chapas finas a frio poder ser fornecidas segundo os dados da tabela a seguir.

Os valores da rugosidade indicados podem variar. O acabamento de superfície brilhante só se aplica à

superfície A ou à superfície B.

Dados de acabamento de chapas finas a fria

Acabamento

de superfície

Rugosidade

µµµµm Indicações de uso

Brilhante 0,6 máx. Adequado para revestimento por eletrodeposição ou acabamento

em que se deseja brilho.

Fosco 0,8 a 1,8 Adequado para fosfatização e pintura.

Áspero 1,5 a 2,5 Aplicável quando se deseja superfície rugosa.



29

Corrosão dos metais

Introdução: Nunca a questão da proteção dos metais contra a corrosão foi objeto de tantas pesquisas como atualmente. O problema de corrosão é muito complexo; primeiro estudaremos o mecanismo e, em seguida, a influência dos vários fatores referentes à corrosão.

Definição de corrosão Se entende por corrosão, segundo a norma DIN 50900, a destruição de materiais como conseqüência de reações (processos) químicas ou eletroquímicas com os meios que os rodeiam.

Aspectos da corrosão dos metais Os exemplos de várias amostras de metais corroídos classificam a corrosão em dois grupos: corrosão uniforme e localizada.

Corrosão uniforme A corrosão forma uma película uniforme que recebe toda a superfície alterada. Nesse caso, ocorre uma perda da resistência mecânica proporcional à perda da espessura.

Corrosão localizada A corrosão localizada forma uma superfície rugosa no metal e surgem marcas que diminuem a resistência à deformação. Exemplo: lamela de ferro que esteve em contato com água do mar, ou lamela de alumínio que esteve em contato com mercúrio. O metal é recoberto de marcas, a superfície é rugosa. A perda do peso é pequena, porém a capacidade de deformação permanente é reduzida.



30

A lamela de alumínio é rapidamente corroída

depois do contato com o mercúrio.

A corrosão fica localizada irregularmente na superfície do metal.

Tipos de corrosão Corrosão química Este tipo ocorre entre um metal em contato com um meio corroente (sal, ácido, base, água, ar). Por exemplo, o cobre em contato com a água e o ar forma uma camada de azinhavre, que é carbonato de cobre, resultando na corrosão do metal. Nos metais ferrosos, quando em contato com meios corroentes, forma-se a ferrugem, que os destrói lentamente. Quanto maior for o teor de carbono no aço ou no ferro fundido, tanto maior (ou mais forte) será a corrosão.

Corrosão eletroquímica Os metais foram classificados por ordem de potencial eletroquímico crescente, como mostra o quadro abaixo.

Material Voltagem (V) Potássio - 2,92 Sódio - 2,71 Magnésio - 2,37 Alumínio - 1,67 Zinco - 0,76 Ferro - 0,44 Níquel - 0,25 Estanho - 0,14 Chumbo - 0,13 Hidrogênio 0,00

Met

ais

não

nobr

es

Cobre + 0,34 Prata + 0,80 Mercúrio + 0,85 Platina + 1,20 Ouro + 1,50

Met

ais

nobr

es



31

O hidrogênio é tomado como referência possuindo um potencial zero. Essa classificação é muito interessante porque podemos determinar precisamente qual o material que será mais atacado e corroído. Exemplo: elemento galvânico. Numa solução de ácido sulfúrico e sais de baixa concentração, estão imersas placas de cobre e zinco. Ligamos esses metais externamente por um condutor e observamos que existe um fluxo de corrente. Esse conjunto formou um elemento galvânico gerador de corrente elétrica.

Os íons do zinco (Zn++) dissolvem-se no eletrolito, e, para cada íon dissolvido, ficam no pólo negativo ( - ) (catodo) 2 elétrons. Esses elétrons se deslocam através do condutor externo ao pólo positivo ( + ) (anodo), onde formam, juntamente com os íons do hidrogênio (H++) do ácido sulfúrico, o hidrogênio (H2), que vai para o ar da atmosfera. Dessa forma, o zinco será destruído. Em geral podemos concluir que, ao formar-se um elemento galvânico, o metal a ser destruído sempre será o menos nobre, que por sua vez sempre será o pólo negativo (-).

Exemplo de corrosão eletroquímica Quando aplicarmos uniões metálicas na construção mecânica, devemos conhecer o mecanismo da corrosão entre diferentes metais. Na figura abaixo vemos uma união de alumínio com um rebite de cobre. O cobre é mais nobre, ou seja, possui um potencial eletroquímico maior e, portanto, o alumínio, que é menos nobre, será atacado e corroído.

Corrosão por formação de par eletroquímico

As duas figuras a seguir nos apresentam problemas de corrosão quando utilizamos materiais em revestimento superficiais no ferro. No primeiro caso, o ferro é menos nobre que o estanho e, dessa forma, a corrosão partirá do ferro atacando também o estanho.



32

Ferro estanhado

No interior do líquido a corrente vai do ferro para o estanho. O ferro é cátodo, e o estanho é ânodo

Ferro galvanizado

No interior do líquido, a corrente vai do zinco para o ferro, este é ânodo e não é atacado, mas o zinco é

cátodo e é atacado. No segundo exemplo, o zinco é menos nobre e é atacado em primeiro lugar, protegendo o ferro da corrosão, ou seja, o zinco pode ser aplicado como protetor, enquanto que o estanho é inconveniente. Corrosão intercristalina (nos grãos) Nesse tipo de corrosão ocorre uma verdadeira rede de fissuras no metal, enquanto a superfície não apresenta nenhuma alteração visível. A perda de peso do material é insignificante, entretanto pode romper-se sob um esforço muito pequeno. Sua resistência elétrica é aumentada e pode servir para localizarmos a existência desse tipo de corrosão, pouco visível ao microscópio. No exemplo, o ferro puro é menos nobre que o Fe3C. Os íons, ao se dissolverem, geram uma decomposição do ferro, provocando um enfraquecimento do material pela destruição da rede.



33

Fatores que influem na corrosão Os fatores que influem na corrosão dependem do metal, da peça usinada e do meio corroente.

A corrosão do metal é maior quando este é heterogêneo Os materiais de composição química heterogênea e com presença de impurezas se constituem em centros de ataque da corrosão. O ataque da corrosão é mais rápido. Quanto mais fina a granulação menor é o ataque.

Corrosão eletroquímica do ferro por influência das impurezas

Superfície da peça usinada O grau de acabamento, os furos e as riscas servem de início para a corrosão. A orientação da superfície no meio corroente também tem uma certa influência.

Meio corroente É o meio em que se encontra o metal (ácido, salino ou básico), sua composição química, concentração, pureza, temperatura, pressão, viscosidade e estado de agitação.

Corrosão do zinco em função do meio corroente



34

Trabalho mecânico

Os trabalhos mecânicos de dobramento, estampagem e forjamento a frio podem favorecer a corrosão,

pois alteram a forma geométrica e podem lhes atribuir impurezas ou inclusões, o que modifica a

resistência do material à corrosão.

Proteção dos metais por revestimentos metálicos e não - metálicos

O recobrimento de um metal por uma camada protetora não tem somente por finalidade protegê-lo contra

a corrosão. Pode também aumentar, em certos casos, a resistência ao desgaste (cromagem grossa),

corrigir um defeito de usinagem ou embelezar uma peça.

Basicamente existem dois tipos de revestimento:

• Revestimentos metálicos

• Revestimentos não – metálicos

Revestimentos metálicos (tratamento preliminar)

A superfície a ser tratada sempre deve ser submetida a um polimento, a um desengorduramento e a uma

decapagem.

Polimento

Operação na qual se obtêm superfícies lisas e brilhantes através da ação de discos de feltros

impregnados com uma massa abrasiva de granulação muito fina. Os discos são aplicados com uma

velocidade periférica em torno de 30 a 35m/s.

As operações de polimento referem-se à desoxidação das peças metálicas de funilaria e são executadas

quando a peça apresenta traços ou depósitos superficiais de óxidos (ferrugem).

O polimento pode ser eletroquímico, também chamado de polimento anódico que se utiliza do princípio de

metalização galvânica ou seja as peças são introduzidas em um eletrolito (ácido fosfórico, ácido sulfúrico

ou ácido crômico) com passagem de corrente contínua. Este tipo é muito usado no polimento de

instrumental cirúrgico.

Desengorduramento

As operações de desengorduramento precedem à fase final de proteção. São feitas nas peças antes do

acabamento com o objetivo de remover eventuais resíduos de óleo, gorduras e outras substâncias

provenientes das operações anteriores e que, na peça, poderiam anular os efeitos da proteção.

Os processos de desengorduramento podem ser químicos ou eletrolíticos. O desengorduramento

mediante ação eletrolítica é usado freqüentemente quando se trata de desengordurar miudezas metálicas

ou pequenas peças de série.



35

Decapagem

A decapagem mecânica é feita com jato de areia ou com granalha de ferro fundido.

Na decapagem química os aços são decapados com soluções sulfúricas ou clorídicas (10%), que

eliminam os óxidos superficiais, mas também podem atacar o ferro subjacente.

Metalização das peças:

Eletrólise (galvanização)

São depositados por esse processo o cobre, o níquel, o cromo, o zinco, o cádmio, a prata e o ouro.

Freqüentemente, o depósito de proteção é feito sobre um depósito primário que favorece a aderência e a

opacidade. É assim que o níquel é depositado sobre uma camada de cobre, o cromo sobre uma camada

de níquel, etc.

A peça a metalizar constitui o catodo (o pólo - ), o anodo, pelo metal a depositar

(pólo +).

Cobreação eletrolítica

O banho é uma solução de um sal desse metal adicionado de substâncias destinadas a facilitar a

operação e aumentar a aderência do depósito. A espessura da camada depositada é da ordem de

0,01mm.

Processos químicos

Solventes líquidos benzina

(benzeno)

Vapores de solventes cloro benzano

trielina

Soluções alcalinas soda cáustica

carbonato de sódio



36

Processo eletrolítico

Solução do Fosfato Lissódico em água.

Os metais mais usados em metalização:

Metais Efeito e aplicação

Zinco e cádmio

Para a proteção do aço contra o ar e a água.

O material depositado é venenoso e não pode ser aplicado

em produtos ou materiais para trabalhos ou

acondicionamento de alimentos.

Chumbo Proteção contra ácidos sulfúricos.

Estanho

Não é venoso; aplicação em produtos para

acondicionamento de alimentos. Como proteção de chapas

de aço chama-se chapa branca.

Cobre É usado para primeira camada na metalização.

Níquel, cromo e cobalto Como protetores contra corrosão e desgaste. Podem ser

facilmente polidos.

Alumínio Serve para a proteção de aço e de ligas não - ferrosas.

Imersão num banho de metal em fusão

A peça a proteger é mergulhada no metal derretido: zinco (galvanização), estanho (estanhagem), chumbo.

Na saída, é enxugada para diminuir e igualar a espessura do metal depositado. Esse processo é utilizado

somente com metais muito fusíveis.

Instalação para cromagem grossa

Metalização com pistola



37

No processo, o metal protetor é derretido por meio de um maçarico oxiacetilênico. Um jato de ar

comprimido pulveriza o metal derretido.

As gotículas fundidas na saída da pistola são lançadas sobre a peça a proteger com uma velocidade tal

(da ordem de 100m / s) que, na chegada, chocam-se e se soldam, formando um depósito muito aderente,

de 0,03mm de espessura média.

A superfície da peça deve sofrer um tratamento anterior de usinagem: jateamento e estar livre de óleos,

gorduras ou graxas.

O zinco e o alumínio são cada vez mais empregados para proteger, por esse processo, os metais contra a

corrosão.

Ensaios em vários meios corroentes permitiram determinar a duração de vida média dos revestimentos de

espessura comum.

Exemplo:

Revestimento de alumínio em atmosfera marinha

Espessura 0,15 a 0,20mm 0,20 a 0,25mm 0,25 a 0,30mm

Duração média

de vida 5 a 10 anos 10 a 20 anos 20 a 40 anos



38

Proteção dos metais por revestimentos não - metálicos

O objetivo desse tipo de proteção é evitar que os meios agressivos (corroentes) ataquem as superfícies

das peças.

Revestimentos orgânicos

São os óleos e graxas normalmente empregados na proteção de peças de aço cujas supefícies são

acabadas e brilhantes, tais como instrumentos de medição, roscas, etc.

Os óleos e as graxas não devem conter ácidos, para não atacarem as superfícies metálicas.

Pinturas e vernizes

Pintura é uma operação pela qual se aplica, a uma peça qualquer, um revestimento capaz de conferir-lhe

determinadas propriedades estéticas e de proteger sua superfície contra a ação química da oxidação e

corrosão. A pintura deve ser flexível e aderente (de forma que acompanhe as possíveis deformações da

peça), impermeável e resistente a choques, resistente aos agentes atmosféricos e corroentes e penetrar o

máximo possível nas depressões ou reentrâncias do material.

Freqüentemente é necessário um revestimento intermediário entre o material e a pintura.

Esse revestimento é vulgarmente conhecido como zarcão, que é produzido à base de óxido de chumbo e

normalmente diluído em óleo de linhaça.

Uma pintura é composta essencialmente de dois elementos:

• A parte não volátil, que após a secagem forma a película da pintura.

Os componentes não voláteis, dividem-se em duas categorias:

Os elementos filmogêneos que formam, durante a secagem, uma rede que dá coesão, aderência e

resistência.

Os elementos colorantes (pigmentos) que dão à pintura opacidade, e volume.

• Os solventes que desaparecem por evaporação durante a secagem. Seu objetivo é fornecer à pintura

um grau de fluidez que permita sua aplicação em finas camadas.

Esmaltagem

Os esmaltes são vidros (borossilicatos de Ca, K ou Pb) tornados opacos pelo óxido estânico ou a cinza de

ossos. São aplicados sobre o metal decapado. Depois da secagem, a fusão se faz entre 800 a 1000ºC.



39

Devem ter um coeficiente de dilatação igual ao do metal recoberto e convêm somente para as peças

rígidas ou maciças que não devem sofrer deformações (bacias para a indústria química, para a tinturaria,

utensílios de cozinha, etc.).

Modificação química da superfície do metal

Fosfatização

A peça de aço desengordurada é mergulhada numa solução de fosfato ácido de manganês ou de zinco a

100ºC. O aço é atacado.

Forma-se um depósito de fosfatos de ferro de ± 0,01mm (parquerização, bonderização), completado por

uma aplicação de pintura ou de verniz de leve aderência.

Oxidação anódica do alumínio (Anodização)

As peças de alumínio a oxidar são colocadas no anodo (+) de uma bacia para eletrólise; o catodo é uma

placa de chumbo; o banho é de ácido sulfúrico. O oxigênio nascente formado no anodo dá uma camada

protetora de óxido de alumínio (Al2O3) de 0,04mm.

A camada de óxido de alumínio é muito dura e resistente às influências químicas. A camada de óxido

formada não é condutora de eletricidade. A profundidade da camada anodizada é função da corrente e

tempo de permanência da peça no banho.

A superfície da peça anodizada tem como característica ser um pouco porosa. Em função dessa

porosidade, podem-se colorir as superfícies com um emprego posterior de corantes ou pigmentos.

O processo de anodização só pode ser aplicado em peças de alumínio ou de ligas desse metal.

Exemplo de proteção por não metálico

Oxidação anódica do alumínio



40

Dobrar

Introdução: Nos processos de transformação, precisamos conhecer as possibilidades de deformação, onde devemos considerar as seguintes características dos materiais:

R - resistência em N/mm2. E - limite elástico em N/mm2. A - alongamento em %. Nos processos que vamos estudar a seguir, os esforços aplicados no material ultrapassam a zona elástica AE, concentram-se na região plásticas ER e o resultado desse esforço provoca uma deformação permanente, a plástica.



41

Deformação permanente a quente A deformação a quente é uma deformação provocada a uma temperatura que permite a restauração imediata do metal. O esforço necessário para obter uma deformação a quente é pequeno pois a resistência à deformação diminuiu em função da temperatura de aquecimento enquanto a ductibilidade aumenta.

Deformação permanente a frio Quando um metal é submetido a uma deformação permanente a frio, resulta um encruamento com modificação de E, R e A%. Deve-se notar que o encruamento é, as vezes, desejado para melhorar a resistência à ruptura, o limite de elasticidade ou a dureza de um metal. As peças encruadas pela deformação, quando desejável, podem sofrer um recozimento que poderá conferir-lhes a estrutura anterior, por meio de uma recristalização dos cristais deformados.



42

R - Resistência (N/mm2) E - Limite elástico (N/mm2) A - Alongamento % Aumentando a taxa de encruamento, aumenta também a resistência R e o limite elástico E, mas diminui o alongamento. Zona de transformação. O diagrama de tensão-deformação informa sobre as características de deformação dos metais. Cada transformação plásticas ocorre sempre na zona entre o limite de escoamento (B) e o limite de resistência (A).

Metais com baixo limite de escoamento e alta ductibilidade podem ser transformados facilmente.



43

A seguir, como exemplo, citamos alguns metais e suas condições deformação a frio e a quente, bem

como, faixa de temperaturas de aquecimento indicadas.

Metais Deformação a frio Deformação a quente

Aços Possível, caso pequena (especialmente com os aços perlíticos)

900 a 1100ºC De acordo com a composição

Ferro fundido • Cinzentos ou brancos

Não é possível .................... não é possível

• Com núcleo preto Deformação possível .................... não é possível • Com núcleo branco Pouco deformável .................... não é possível

Cobre Difícil devido ao encruamento (recozer a 500ºC)

750 a 900ºC Bastante fácil

Bronzes comuns Possível, caso o teor de Cu 90% (recozer a 475ºC) 500 a 600ºC

Possível, caso o teor ou Cu seja entre 80 a 90%

Latões comuns Possível, caso o teor de Cu 60% (recozer a 525ºC)

Alumínio Fácil, entretanto sensível ao encruamento - recozer 400 a 450ºC

Deforma-se razoavelmente nesta zona

Ligas leves:

• Duralumínio impossível 350 a 440ºC Por pressão de preferência a choques

• Magnésio Impossível, muito resistente 260 a 400ºC

São necessárias prensas com muita potência

Transformar É um processo de formação de uma peça por meio de deformações na região de zona plástica do metal considerado. Nos processos de transformação, tanto a massa como a coesão do material não se modificam desde que obedecidos os limites do material. As peças concebidas pelo processo de transformação apresentam as seguintes vantagens:

• Melhoria de resistência do material;

• Os grãos não são destruídos;

• A precisão chega a ser excelente;

• Custos baixo com material.

• Custos baixo de fabricação.



44

Dobramento

Dobradores simples São constituídos de punção e matriz e geralmente guiados pelo cabeçote da prensa.

Punção É uma peça maciça, cuja parte inferior tem um perfil que corresponde à superfície interna da peça. Pode ser fixada diretamente na espiga.

Classificação dos processos

Com dobramento

• Dobrar;

• Curvar;

• Enrolar.

Com tensões

• Repuxar;

• Trefilar;

• Estirar.

Com pressão

• Laminar;

• Trefilar;

• Extrudar;

• Forjar;

• Embutir.

Matriz

É um bloco de aço que tem a parte superior da mesma forma que a parte externa da peça. Pode ser

fixada diretamente sobre a mesma da prensa.



45

Guia da peça

São elementos que se adaptam ao estampo para dar uma posição conveniente à peças.

Com um estampo simples de dobrar podemos conseguir vários perfis mudando somente a posição da

peça para obter a forma que se deseja.

Quando se projeta um dobrador, devem-se considerar vário aspectos que determinam a qualidade da

peça:

• Conhecer o raio mínimo para evitar o enfraquecimento da peça;

• Conhecer os fenômenos da deformação elástica do material;

• Calcular o seu desenvolvimento;

• Estudar a maneira mais simples de construção;

• Calcular a força de dobramento.

Fenômenos da dobra

Quando se submetem as peças à ação da dobra, ocorrem dois fenômenos físicos que devemos

considerar:

• A peça comprime-se na parte interna da dobra e estende-se na parte externa;

• Existe uma região onde se localiza a fibra neutra. Quando a dobra se realiza de forma correta, a

espessura do material permanece uniforme.



46

Em outros tipos dobras, pode produzir-se uma modificação na secção da peça.

Pela recuperação elástica, a peça que foi dobrada tende a recuperar sua forma inicia, por isso é preciso

dar um ângulo menor do que o desejado para que depois da recuperação elástica a peça fique com a

forma prevista.

Quando se experimenta dobrar violentamente uma chapa com um raio muito pequeno, ela poderá vir a

trincar, romper ou ficar debilitada; portanto, neste tipo de dobra, deve ser observado um raio mínimo o qual

depende do material em que se trabalha.



47

Cálculo do desenvolvimento da linha neutra

Para obtermos uma peça dobrada com o perfil desejado, devemos cortá-la na dimensão correta. Para

isso, é necessário conhecer as dimensões da peça desenvolvida após a dobra.,

Quando dobramos os materiais, todas as fibras sofrem solicitações de compressão e tração, o que

acarreta alongamento ou encurtamento da peça.

Na figura, temos uma chapa dobrada com:

• Raio interno = ri

• Raio externo = re

• Raio neutro = rn

• Espessura = e

Na superfície interna as fibras do material se contraem enquanto que as fibras externas do material se

distendem.

No material (chapa), há um plano no qual não ocorrem deformações das fibras que denominamos linha

neutra, identificada pelo raio neutro.

A linha neutra, como pode parecer, não está sempre localizada no meio da espessura do material, esta

linha desloca-se conforme o raio de dobra, ela só deverá ser considerada no meio da espessura do

material quando o raio interno (ri) for maior que 3,8 vezes a espessura do material, conforme os dados

da figura.



48

ri/e >0,6 >1 >1,5 >2,4 >3,8

K 0,6 0,7 0,8 0,,9 1

Para se calcular o raio neutro, deve-se empregar a seguinte fórmula:

rn = ri + 2e

. K

K é coeficiente de multiplicação que depende da relação entre o raio interno e a espessura do material

(ri/e).

Exemplo do uso dos dados da figura

• Calcula-se a relação ri/e = 7,12

20= 1,57

• Na figura, encontra-se para ri/e < 1,5 ⇒ K = 0,8

• Aplica-se a fórmula:

rn = ri + e/2. K

rn = 20 + 2

7,12. 0,8

rn = 20 + 5,075

rn = 25,075

25,075 é o rn que deverá ser usado no cálculo do desenvolvimento.

Exemplo de cálculo do desenvolvimento da linha neutra.

Coef = mm15mm20

Coef = 1,4



49

Pela figura, o coeficiente 1,4 indica 0,80mm.

RN = r + 2e

. 0,80 RN = 20mm + 7,5 . 0,80

∴ RN = 26mm

D = 2 . 26mm D = 52mm

L = 80mm + 90mm + º360135º . 52 .14,3

L = 170mm + 61,3mm

L = 231,3mm

Cálculo do raio mínimo

Para calcular o raio mínimo, praticamente podem ser tomados os seguintes valores:

• Materiais macios ou recozidos - 1 a 2 vezes a sua espessura;

• Materiais duros - 3 a 4 vezes a sua espessura;

• Materiais leves - 0,4 a 0,8 vezes a sua espessura.

Ao dobrar, o operador tem que se preocupar também com a direção na qual a chapa foi laminada. A dobra

deve sempre que possível ser efetuada transversalmente à direção da laminação.



50

Para chapas duras (bronze, latão duro, zinco....) e quando se pedem raios pequenos, esta determinação é

indispensável.

Fórmulas para o desenvolvimento de peças dobradas (opcional)

Para cálculo precisos do desenvolvimento em função da linha neutra, use a tabela abaixo.

a + b + 2e

a + b + 2e

a + b + 2e

a + 2b + 2e

a + 2b + 2c + e

a + 2d + b + c + π + 1,5e

a + b + c + d + e

a + b + c + 2d + f + g + 2e

Força da dobra

É a força necessária para se executar a ação de dobrar. É calculada a fim de determinar a prensa

adequada para se realizar o trabalho.



51

Determina-se o esforço de dobra em V pela seguinte fórmula:

FD = h

E . L . R . C 2

A tabela a seguir apresenta a resistência de ruptura à tração em N/mm2 de vários materiais. O

conhecimento de R é indispensável quando calculamos a força de dobra.

R = resistência de ruptura à tração N/mm2 Material

Macio Duro Chumbo 250 - 40 - Estanho 40 - 50 - Alumínio 80 - 120 170 - 220 Alumínio duro 260 480 Zinco 150 280 Cobre 220 - 280 300 - 400 Latão 280 - 350 400 - 600 Bronze laminado 400 - 500 500 - 750 Chapa de aço para embutidos 320 - 380 500 - 750

Aço com 0,1%C 320 400 Aço com 0,2%C 400 500 Aço com 0,3%C 450 600 Aço com 0,4%C 560 720 Aço com 0,6%C 720 900 Aço com 0,8%C 900 1100 Aço com 1%C 1000 1800 Aço de silício 550 650 Aço inoxidável 650 - 700 -

Nomenclatura

FD = força de dobra em N

C = coeficiente em função de h

R = resistência à tração do material em

N/mm2

L = largura a dobrar

E = espessura do material

h = abertura da matriz

Observação

O coeficiente C é determinado de acordo

com a relação da espessura E do material

e pela distância h.

C = h E



52

Exemplo:

Calcular a força necessária para dobrar uma chapa com as seguintes dimensões:

R = 450N/mm2

L = 250N/mm

E = 15mm

C = 0,4

Solução:

FD = h

E . L . R . C 2

C = 0,4 15

h C E

h h E

=→=→

h = 37,5mm

FD = 37,5mm

(15mm) . 250mm . 450N/mm . 0,4 22

FD = 37,5

225 . 250 . 450N . 0,4

FD = 37,5

125kN . 10

FD = 270kN

Exercício

Uma chapa de aço ABNT - 1020 deve ser dobrada conforme o desenho abaixo.



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a. Calcule o raio mínimo e defina se a peça pode ser confeccionada com o raio

R = 10mm.

b. Calcule o comprimento L inicial da chapa.

c. Calcule a medida h.

Dobramento de perfis

Os perfis (L, T, U), devido a sua forma só podem ser dobrados com certa dificuldade por causa das forças

de concentração e dilatação das abas. Tal operação torna-se simplificado com a aplicação de recortes.

O perfil do corte está sendo definido pelo ângulo do dobramento e a espessura da aba.

Como no lado interno da aba existe contração do material, deve ser mantido um certo espaço a formado

pelo ângulo do recorte.



54

Quanto maior for a espessura da aba e menor o ângulo da dobra tanto maior será o espaço a do corte.

O vértice do ângulo se encontra com a linha neutra da aba.

O espaço a pode ser calculado através da fórmula: a = s . 2α

Exemplo:

a = 10mm tg 45º

a = 10mm . 1

a = 10mm

Exemplo:

a = 10mm tg 15º

a = 10mm . 0,26

a = 2,6mm

Para evitar uma contração do material, a alma pode ser furada anteriormente.

Calcula-se o diâmetro da broca pela seguinte fórmula: d = 100α

. S

Exemplo:

d = 100

º90. 10

d = 9mm



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Exercícios

1. Determinar o espaço a no recorte para a dobra do perfilado abaixo.

2. Determinar o diâmetro da broca d e o ângulo do recorte da peça abaixo.



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Dobradeiras manuais

São máquinas de construção simples que se prestam a execução dos mais variados trabalhos, geralmente

em chapas de espessura até 3mm e reduzidas dimensões. Por serem bastante úteis a maioria das

oficinas possuem este tipo de máquina.

Por meio da dobradeira manual consegue-se dobrar e curvar peças de vários formatos e dimensões

utilizando-se calço (de 0 a 2500mm).



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Na figura abaixo temos vários formatos de dobras e curvas, essas operações são muito utilizadas nos

trabalhos com chapas finas.

Prensas

A seleção da prensa está vinculada à força necessária para realizar a operação.

A seleção correta da máquina, em função do processo de produção, torna a prensa uma das máquinas

mais produtivas e rendosas à empresa.

As figuras a seguir apresentam os principais tipos de prensas com seus diversos sistemas de acionamento

e faixa de trabalho.

Prensa de fricção



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Prensa excêntrica

Prensa hidráulica

Prensa de manivela



59

Prensa de alavanca articulada

Através da troca de ferramentas, a prensa executa vários tipos de dobras e também curvamentos.

Quando não for possível executar os trabalhos com a simples troca de ferramentas, é comum o uso de

recursos que atendem às necessidades da indústria, como por exemplo um calço de chapa grossa para

dobra de uma chapa fina ou, ainda, o uso de uma matriz que possui a parte central de material que possui

a parte central de material macio, como por exemplo, borracha ou plástico.



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Para dobrar chapas externas com precisão faz-se uso do inclinômetro.

Tal instrumento permite a verificação do ângulo de dobra sem remover a chapa da máquina.



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Traçagem Introdução: A traçagem é uma operação de primordial importância, pois ela antecede a maioria das operações executadas na área de caldeiraria e estruturas metálicas. Sua aplicação vai desde uma simples dobra ou um simples corte no material até a construção de um conjunto.

Neste módulo, estudaremos os instrumentos mais usuais e meios necessários para a operação de traçagem.

Observação É importante adequar a posição da peça a ser traçada em função do sentido das fibras do material. Se o raio da curvatura for pequeno, é necessário que a dobra seja na direção transversal às linhas de laminação, caso contrário as fibras do material poderão romper-se ou a resistência da peça sofrerá redução.



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Instrumentos de traçagem Riscador É uma barra de metal, geralmente redonda, de diâmetro entre 5 e 10mm, comprimento entre 150 a 220mm e possui ponta de metal duro. Na traçagem de peças de alumínio, aço inox ou metais similares quando se requer um bom acabamento superficial, é comum o uso de lápis. Precaução: colocar borracha ou cortiça nas pontas do riscador quando não for utilizá-lo e manter em uma delas, mesmo quando em uso, pois isso evita acidentes e protege a ponta contra possíveis danos.

Passos para traçagem

1. Posicionar o riscador em relação ao plano perpendicular da régua de traçagem.

2. Inclinar o riscador (1) em relação ao plano perpendicular à chapa (2), segundo a direção da traçagem.



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3. Exercer sobre o riscador uma moderada pressão no sentido da flecha.

4. Deslocar o riscador no sentido da flecha ao longo da borda da régua (3).

Réguas de traçar

São construídas de aço ou ferro fundido.

As de face retificada são geralmente de ferro fundido e usadas para o controle de peças.

O comprimento das réguas podem chegar até 6 metros, sendo que as mais comuns são as de 300mm a 2 metros de comprimento.

Esquadros

São usados na traçagem de linhas retas e de ângulos; são de diversos tamanhos e podem ser de diversos tipos.



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Meia–esquadria

É usada para determinar centro de peças cilíndricas e para traçagem de recortes de perfilados, principalmente nas estruturas metálicas.

Goniômetro

O goniômetro é construído de aço inoxidável ou de latão e tem sua aplicação em peças chanfradas, dobradas e no traçado de ângulos em peças pequenas e médias. Sua real função é a de medir ângulos, porém utiliza-se, juntamente com a régua, para traçagem de algumas peças.

Compasso de pontas

É construídos de aço temperado e serve para traçar arcos de circunferências, além de transferir distâncias entre dois pontos.

O comprimento das haste varia de 100 a 300mm.



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Cintel

É utilizado para traçar raios com comprimentos superiores aos que se podem traçar com compassos de pontas. É formado por duas pontas deslizantes que correm por uma longa régua metálica ou de madeira.

As pontas do cintel exercem função idêntica à dos riscadores de traçagem.

O cintel é o instrumento com o qual traçamos grandes raios, podendo as extremidades estarem em planos de referência diferentes, permitindo assim que façamos traçados em peças grandes partindo de um mesmo ponto.

Graminho

Graminho (traçagem horizontal) serve para traçar linhas paralelas a um dos lados da chapa, é um instrumento constituído por uma chapa de aço atravessada por uma régua milimetrada e deslizante (R), em cuja extremidade está fixado um riscador. Regula-se a régua para a dimensão exigida (D); bloqueia-se a régua na chapa pelo parafuso (P) e traça-se a linha ao longo da borda da chapa.



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Graminho (traçagem vertical) constituído de base, haste e escala milimetrada (varia a de 200 a 2000mm) que permite a traçagem de retas paralelas. Regula-se a medida a ser traçada por meio do parafuso de chamada.

Há vários tipos de graminho, na figura temos um graminho muito utilizado nos trabalhos de estruturas metálicas.



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Bloco em V e grampo

São elementos que facilitam a traçagem de peças cilíndricas.

Os blocos ou prismas em V são geralmente de ferro fundido e retificado que possibilitam um bom posicionamento de peças cilíndricas. É também muito comum a utilização de mais de um prisma para um melhor posicionamento.

Os blocos são construídos de diversos tamanhos.

Observação

Dependendo das necessidades do traçado, o plano de referência pode ser horizontal, vertical ou inclinado.

Traçagem com auxílio de um projetor

Essa projeção no material facilita bastante a operação de traçagem do desenho desenvolvido. A altura do diapositivo em relação a peça chega até 20 metros, o local é preparado com claridade tal que os raios emitidos pelo projetor se tornem bem visíveis. Este processo é usado particularmente na traçagem naval.



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Traçagem com auxílio de nível ótico

Nível ótico é um instrumento utilizado para traçagem e controle de peças de grande porte, como preaquecedores de turbinas, carcaças de geradores, comportas, etc.

Traçagem com auxílio de mangueira d’água

O transporte de pontos para traçagem e montagem de peças é muito empregado na área de caldeiraria.

Tal operação é executada através de mangueira com água (princípio dos vasos comunicantes), e tem a finalidade de nivelamentos quando se trabalha no mesmo quadrante da peça e de transporte de pontos ou nivelamento em quadrantes diferentes.



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Confirmação ou marcação do traçado

Durante a traçagem é importante a puncionagem, assim como é importante também a intensidade da pancada na cabeça do punção que depende da resistência mecânica oferecida pelo material utilizado.

As peças a serem cortadas recebem a traçagem, e o puncionamento confirma o local do corte.

O contra–punção é utilizado para transportar a marcação de furos de um lado da peça para outro.



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Observação:

Logo após efetuada a traçagem o operador faz a marcação na peça citando o número do desenho, número da peça, número de ordem de fabricação e ainda alguma outra informação, como por exemplo os símbolos.

Substâncias utilizadas para recobrir superfícies a serem traçadas

Em superfícies acabadas (lisas ou polidas), metais claros e mesmo de aço ou ferro fundido é necessário recobrir a superfície a ser traçada para que o traçado seja mais nítido.

Substância Superfícies Traçado

Verniz Lisas ou polidas Preciso

Tinta negra especial

De mais claro Qualquer

Sulfato de cobre (CuSo4)

Lisas: de aço ou ferro fundido

Preciso

Cuidados na traçagem em série

Na indústria, leva-se muito em consideração o fator custo, portanto, na traçagem em série é importante empregar a técnica de aproveitamento de material, que é comum no caso de segmentos de anéis e também em uma série de outras peças, como por exemplo, olhais de suspensão.



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É também comum o uso de gabaritos, esses são feitos de metal, madeira compensada ou papelão, segundo as formas e os contornos que se reproduzirão sobre o material por meio do riscador.

Os moldes ou sagmas são feitos do mesmo material dos gabaritos e podem ter as formas mais diversas como contornos, entalhes, cortes e furos de referência.

Os moldes são fixados por meio de morsas e garras de bloqueio.



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Tubos

Tubos são canais ou condutos por onde uma substância líquida ou gasosa passa. Existem dois tipos de

tubos: sem costura e com costura ou soldados.

Tubos sem costura

Os tubos sem costura são utilizados para conduzir líquidos e gases sob pressões superiores a 0,98MPa

ou na construção de peças que serão submetidas a grandes esforços e pressões. O diâmetro desses

tubos pode chegar a 280mm aproximadamente.

Os principais processos de fabricação de tubos sem costura são: laminação e extrusão. Alguns tubos são

fabricados por laminação seguida de estiramento, a quente ou a frio.

Processos de fabricação:

Laminação

A laminação é um processo de conformação mecânica em que o metal é forçado a passar entre dois

cilindros que giram, um em sentido oposto ao outro, com a mesma velocidade e a uma distância, um do

outro, menor que a espessura do material a ser laminado.

A laminação do tubo parte de um produto maçiço, um tarugo ou lingote, aquecido.

Esse lingote é colocado no laminador chamado oblíquo, que apresenta uma ferramenta de corte para

produzir um furo no lingote com auxílio de calor; em seguida, a peça é levada a outro laminador, chamado

de acabamento que, após sucessivas passadas, deixa as paredes do tubo com a espessura desejada.

Lingote maciço Peça desbastada Secção do tubo

laminado

Vejamos agora o funcionamento de cada laminador.

Laminador oblíquo.

Assim chamado porque os cilindros são inclinados em relação ao eixo da peça a ser laminada, formando

um ângulo de aproximadamente 5º.



73

O tarugo ou lingote sai do forno onde é aquecido e entra no laminador oblíquo, que apresenta um mandril

para perfuração preso a uma barra. Este mandril de perfuração é aquecido e devido a intensos esforços

penetra no material abrindo um furo. Os dois cilindros do laminador giram no mesmo sentido e o lingote se

movimenta em sentido inverso. Devido à posição oblíqua desses cilindros, a pressão exercida por eles faz

o lingote avançar e ser perfurado. O produto é um tubo de parede grossa que precisa ser enviado ao

laminador de acabamento.

Este processo de laminação é chamado Mannesmann.

Laminador de acabamento

Existem dois tipos de laminador de acabamento: o de passo de peregrino e o laminador Stiefel.

O laminador de passo de peregrino funciona com um jogo de cilindros que fazem a peça desbastada

avançar e retroceder; em seguida, a peça sofre um giro de 90º e é empurrada para diante por um cilindro

pneumático. Os dois cilindros arrastam a peça novamente e o ciclo se repete até que a peça esteja

totalmente estirada.



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Uma vez conformado, o tubo passa por um laminador calibrador composto de 5, 6 ou 7 conjuntos de dois

cilindros de onde sai com suas dimensões definitivas. Em seguida, o tubo é desempenado e cortado na

dimensão desejada.

O laminador Stiefel é composto de três laminadores: um laminador automático, que apresenta dois

cilindros de trabalho e um conjunto de cilindros encarregados do retrocesso do tubo laminado; um

laminador alisador, composto de dois cilindros e um mandril largo de cabeça cônica, que deixa o tubo liso

no lado interno e no lado externo; finalmente, um laminador calibrador que deixa o tubo com o diâmetro

exterior exato.

Todas essas operações são realizadas sem aquecimento intermediário.

Extrusão

Extrusão é a passagem forçada de um material através de um orifício com o objetivo de obter uma forma

alongada ou de filamento.

A extrusão é realizada em uma prensa hidraúlica horizontal ou vertical. O metal é aquecido, colocado em

um cilindro e forçado a passar através do orifício de uma matriz, sob grande pressão.

No processo de extrusão de tubos, um mandril é preso à ponta de êmbolo de modo a conformar o

diâmetro interno do tubo; as dimensões da parede do tubo são determinadas pela folga existente entre o

mandril e o orifício da matriz.

A extrusão é geralmente feita a quente em razão do grande esforço necessário para a deformação; no

entanto, também é possível fazer extrusão de materiais a frio.

A extrusão a frio é feita segundo várias técnicas que são: dianteira, traseira, Hooker e "ironing".



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A técnica da extrusão dianteira, usada preferencialmente para peças de pequenas dimensões, faz o

metal se movimentar na mesma direção do punção, isto é, para frente.

Extrusão para frente

Na extrusão traseira, o metal se movimenta na direção oposta à do punção, isto é, para trás.

Extrusão para trás

A técnica chamada Hooker exige movimento para frente e é utilizada para fabricar objetos longos e ocos.

Extrusão para frente tipo Hooker

O processo "ironing" usa pressão radial para dimensionar as peças dentro das tolerâncias exigidas.



76

Os aços - carbono com teor de carbono de até 0,20% aproximadamente são muito fáceis de extrudar a frio

e são utilizados na fabricação de invólucro de velas de ignição, capas de mancal, pinos de pistões, porcas

de rodas, etc.

À medida que o teor de carbono aumenta, o trabalho torna-se mais difícil, sendo necessário um tratamento

térmico.

Além de peças de aço, é possível extrudar a frio materiais como ligas de alumínio, cobre, chumbo e

magnésio.

A extrusão a frio permite um resultado final bom, limpo e brilhante, sem necessidade de acabamento

posterior.

As propriedades físicas do material também melhoram pois um tubo de aço com baixo teor de carbono

tem a mesma resistência à tração que um aço - liga fabricado por outro processo.

Contudo, alguns princípios devem ser considerados quando se planeja a extrusão .

Exemplos:

• O projeto das peças e matrizes deve ser executado de modo que o metal seja deformado apenas por

esforço de compressão, pois a tração poderia ocasionar fraturas;

• A deformação do material deve ser uniforme.

Estiramento

O estiramento é um processo aplicado na produção de tubos com até 6,3mm de diâmetro, fios e arames.

Consiste em esticar um tubo produzido por extrusão ou laminação com auxílio de um equipamento

composto de banco de estiramento e matriz.



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O tubo é inserido na matriz por uma das extremidades e preso nas mandíbulas do banco pela outra ponta.

Em seguida, o banco é acionado por um mecanismo hidraúlico ou mecânico e o tubo é estirado até atingir

a dimensão desejada.

Observe a figura a seguir.

Esquema de princípio de um banco de estiramento

O estiramento de tubos é feito a frio, com auxílio de um mandril inserido dentro do tubo e pode seguir

quatro métodos:

• Método com mandril estacionário

• Método com mandril cônico estacionário

• Método com barra em movimento



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• Método com punção empurrado

O estiramento dos tubos é utilizado quando se desejam dimensões menores, melhor acabamento

superficial, melhores propriedades mecânicas, redução de paredes e inclusive obtenção de formas

irregulares.

Tubos com costura

Os tubos com costura ou soldados são feitos a partir de chapas ou tiras de metal que são curvadas e

depois soldadas. Existem dois processos de conformação e soldagem: a quente, com soldagem por

aproximação, e a frio, com soldagem elétrica.

Processos de fabricação:

Conformação a quente com soldagem por aproximação

A tira de aço passa por um forno de túnel no qual é aquecida a uma temperatura de aproximadamente

1250ºC. Ao sair do forno, a tira vai para um laminador com dez conjuntos de cilindros alternadamente

verticais e horizontais. Os cilindros do primeiro conjunto conformam o tubo; os do segundo conjunto

apertam com força as bordas do tubo, que são soldadas por fusão. Um jato de oxigênio aumenta a

temperatura até 1425ºC para facilitar a soldagem. Os outros conjuntos de cilindros reduzem o diâmetro do

tubo e dão acabamento à solda.



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Após a soldagem, o tubo é cortado, ainda quente, no tamanho desejado por uma serra móvel rotativa. Em

seguida, um conjunto contínuo de acabamento assegura o controle visual, o desempenamento, a

eliminação de rebarbas dos extremos e a comprovação de vedação.

Conformação a frio com soldagem elétrica

Os tubos são conformados a frio em laminadores de vários cilindros e soldados eletricamente com

resistência de baixa freqüência ou de alta freqüência.

Baixa freqüência Alta freqüência

Após a soldagem, os tubos são desempenados, calibrados e cortados na medida desejada.

Os tubos soldados eletricamente apresentam bom aspecto, são isentos de carepa e perfeitamente

calibrados. Destinam-se geralmente à serralheria, móveis metálicos, indústria automobilística e de

bicicletas.

Os tubos com costura são usados geralmente para conduzir líquidos que não exigem pressões superiores

a 0,98MPa ou para trabalhos sem muita precisão. Estes tubos apresentam diâmetro de até 300mm.

Tipos de materiais para tubos:

Os tubos podem ser fabricados de vários materiais, de acordo com a finalidade a que se destinam. Assim,

existem tubos de aço, de aço inoxidável, de cobre, de chumbo e de ligas leves, além dos de materiais

plásticos. Nos trabalhos de caldeiraria são usados os tubos metálicos; portanto, são estes que nos

interessam no momento.



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Aço inoxidável

O aço inoxidável é basicamente uma liga de ferro, carbono e cromo com adição de outros elementos em proporções distintas. O aço inoxidável provém de ferro - gusa que, por sua vez, é o resultado da redução do óxido de ferro, minério natural, no alto - forno. A estrutura dos aços inoxidáveis, que só pode ser vista por meio de microscópio, é determinada pela sua composição química, isto é, pelos teores existentes de carbono, cromo, níquel, manganês, molibdênio e outros elementos, bem como pelos tratamentos térmicos e mecânicos realizados.

O teor de carbono influencia as características dos aços inoxidáveis, permitindo que sejam temperados ou não; além disso, o carbono, junto com outros elementos na estrutura do aço inoxidável, determina sua classificação em ferrítico, austenítico e martensítico. Cada um destes tipos, por sua vez, admite vários outros tipos, de acordo com os elementos químicos de sua composição. Aços inoxidáveis ferríticos são ligas de ferro, cromo e carbono, com ou sem pequenas adições de outros elementos. O conteúdo de cromo varia entre 15 e 27%, enquanto que o carbono se encontra em proporções compreendidas entre 0,12 e 0,35%. Estes aços apresentam a característica comum de serem magnéticos e de conservarem sua estrutura ferrítica sem que esta seja afetada por tratamento térmico.

Em geral, os aços inoxidáveis ferríticos contêm um alto teor de cromo, o que melhora a resistência à corrosão em diversos meios mas, por outro lado, sacrifica, em parte, a resistência ao impacto. Este aços são utilizados na fabricação de moedas, estocagem de ácido nítrico, talhares, aplicações decorativas, parafusos, porcas, ferragens de portas e janelas, e etc. Aços inoxidáveis austeníticos são aqueles nos quais a proporção de cromo nunca é inferior a 17% e a do níquel não menor que 7%, com ou sem adição de outros elementos. A característica comum destes aços é que não magnéticos em estado acalmado, isto é, em estado livre da formação de bolhas durante o



81

processo de fundição. Outra característica desses aços é que não aceitam têmpera, que dizer, não podem ser endurecidos por tratamento térmico. Os aços inoxidáveis austeníticos são muito dúcteis e apresentam excelente soldabilidade. Veja a microestrutura de um aço inoxidável austenítico na figura seguinte.

Os aços inoxidáveis austeníticos têm, geralmente, maior resistência à corrosão que os ferríticos. Esta resistência está relacionada à presença do níquel que modifica a estrutura do material. Os aços inoxidáveis austenítícos são aplicados nas indústrias químicas, petroquímicas de álcool, aeronáuticas, navais, alimentícias, de refrigeração, de eletrodomésticos, produtos farmacêuticos, transportes, equipamentos médicos e odontológicos, além de serem utilizados também em revestimento de elevadores, fabricação de pias, talheres e baixelas. Aços inoxidáveis martensíticos são ligas de ferro, cromo e carbono com pequenas adições de outros elementos. Em seu estado acalmado, apresenta uma estrutura ferrítica que é transformada em martensítica por efeito de tratamento térmico adequado com o conseqüente endurecimento e melhoramento de suas propriedades de resistência mecânica. Os aços pertencentes a este grupo contêm cromo em porcentagem que variam entre 0,10 e 0,12%. Os demais elementos acrescentados não excedem a faixa de 2 a 3%. A característica destes aços é que podem ser tratados termicamente como os aços - carbono comuns; são magnéticos e sua resistência à corrosão não é tão elevada, mas sua aplicação é recomendada para situações em que o ataque corrosivo é moderado e, ao mesmo tempo, seja necessário haver resistência mecânica, dureza e resistência a abrasão e erosão. Se a um dos aços inoxidáveis martensíticos for acrescentada uma porcentagem de tungstênio entre 2,5 e 3,5%, haverá maior resistência a altas temperaturas e a deformação. Este tipo é empregado na confecção de tubos para trocadores de calor.



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Os aços inoxidáveis martensíticos são utilizados na fabricação de baterias de cozinha, guarnições, instrumentos médicos, gabaritos, rebites, peças de bombas, hélices de navios, rodas e caçambas para turbinas, facas, agulhas de injetor de turbinas hidráulicas, paquímetros, etc.

Influência dos elementos de liga Vejamos os principais elementos que são acrescentados aos aços inoxidáveis e sua função. Cromo (Cr) - é o elemento fundamental nas ligas de aço inoxidável. Adicionado na proporção mínima de 12%, tem a função de formar uma película impermeável que protege o aço contra o ataque de agentes agressivos. Níquel (Ni) - depois do cromo, é o elemento mais importante na formação da liga de aço inoxidável. O níquel favorece a formação de austenita e permite aumentar o campo de existência dessa fase que se estende até a temperatura ambiente no caso de aço inoxidável austenítico. Além disso, o níquel aumenta consideravelmente a resistência ao calor e à corrosão. Molibdênio (Mo) também melhora sensivelmente a resistência ao calor e a resistência ao calor e à corrosão; é adicionado geralmente na proporção de 2 a 4%. Tungstênio (W) - adicionado em porcentagem que varia entre 2,5 e 3,5%, aumenta a resistência ao calor e à deformação. Titânio (Ti), Nióbio (Nb), Tântalo (Ta) - possuem grande afinidade com o carbono e são adicionados aos aços inoxidáveis como estabilizadores de estrutura, formando carbonetos muito estáveis. Sua presença evita a formação de carbonetos de cromo, removendo, assim, o fator principal da corrosão intercristalina isto é, entre cristais. Isto é muito importante nas peças soldadas que, por qualquer circunstância, não possam ser recozidas após a soldagem. Enxofre (S) - tem a função de melhorar a usinabilidade dos aços para construção mecânica. É empregado em porcentagens que variam entre 0,04 e 0,35%.

Soldagem dos aços inoxidáveis Basicamente, os aços inoxidáveis podem ser soldados por qualquer processo. Contudo, é necessário fazer algumas restrições e observar certas cautelas. A soldagem pelo processo oxiacetilênico deve ser evitada sempre que possível. No entanto, se por algum motivo o seu uso for necessário, é de máxima importância que se mantenha a chama neutra durante todo o processo. O excesso de oxigênio provoca a oxidação do cromo e produz um cordão de solda poroso, ao passo que o excesso de acetileno provoca a carbonetação do cordão.



83

A soldagem pelo processo elétrico é mais utilizada. Neste caso, deve-se salientar que os eletrodos devem ter basicamente a mesma composição química do material - base. Entretanto, é frequente usarem-se eletrodos com maior teor de elementos de liga para compensar eventuais perdas durante a soldagem. Para determinar o eletrodo mais adequado para cada tipo de trabalho, é necessário consultar os catálogos das firmas especializadas.

Escolha de um aço inoxidável Para a escolha de uma aço inoxidável é preciso considerar fatores como:

• Solicitação de peça;

• Processo de fabricação da peça. A solicitação da peça pode ser:

• Química - quando houver a presença de agente corrosivo, de níveis de concentração de elementos

químicos, de contaminantes ou variação de temperaturas.

• Mecânica - quando a peça sofrer esforço de tração, torção, flexão, impacto, fadiga e desgaste. O processo de fabricação da peça envolve os vários trabalhos que podem ser executados, a saber: deformação a frio, usinagem, soldagem, etc. É preciso também verificar a necessidade de tratamento térmico na peça, fato que é determinado pelo projeto.

Manutenção e cuidados com o aço inoxidável Como já foi visto, o aço inoxidável é altamente empregado nas mais variadas indústrias devido principalmente a suas propriedades mecânicas, físicas e metalúrgicas, além da aparência clara, brilhante e homogênea. No entanto, os aços inoxidáveis precisam de cuidados e manutenção constantes. Assim, as indústrias alimentícias exigem limpeza, esterilização e prevenção contra contaminação corrosiva e bacteriológica. Do mesmo modo, os equipamentos médico - odontológicos também requerem limpeza e esterilização, condições perfeitamente aceitas pelos aços inoxidáveis. As manchas produzidas pelo contato de dedos e mãos, depósitos de fumaça de tabaco, de alimentos e de produtos químicos devem ser limpos para não deteriorar os aços inoxidáveis. Vejamos agora alguns pontos considerados importantes na manutenção dos aços inoxidáveis a fim de prolongar sua vida em serviço:

• A limpeza é muito importante; deve ser geralmente feita com água e detergente. Após a lavagem, o

aço inoxidáveis deve ser enxugado e secado.

• Depósitos que possam aderir à superfície devem ser eliminados, especialmente em fendas e cantos.

Nunca se deve usar palha de aço ou esponja de aço, pois partículas de ferro da palha ou da esponja

podem aderir à superfície, causando corrosão. Use esponja de aço inoxidável ou escova macia de

fibras vegetais.

• Contato com metais diferentes deve ser evitado sempre que possível. Isto ajudará a prevenir a

corrosão galvânica quando estão presentes soluções ácidas ou salinas.

• As manchas coloridas provenientes de sobreaquecimento devem ser polidas com pó ou solução

química especial.

• Não se deve permitir que soluções salinas ou ácidas evaporem e sequem sobre a superfície. Podem

causar corrosão. Os vestígios dessas soluções devem ser eliminados com lavagens vigorosas.



84

• O contato direto e permanente com certo materiais, como madeira ou aço - carbono, deve ser evitado.

Por exemplo, no revestimento de tanques de madeira com aço inoxidável, a face que fica entre os dois

materiais deve ser revestida com asfalto ou cromato de zinco para evitar a corrosão.

• Equipamento de aço inoxidável não deve ficar muito tempo em contato com desinfetante ou com

soluções esterilizantes. Muitas vezes, essas soluções contêm cloreto que podem causar corrosão

alveolar ou intergranular, também chamada corrosão por pites.

• O aparecimento de ferrugem nos aços inoxidáveis leva a acreditar que estejam enferrujando. A fonte

de ferrugem pode ser alguma parte de aço ou de ferro, como um parafuso ou um prego. Uma

alternativa é pintar todas as partes de aço - carbono com grossa camada de proteção. Tomando esses

cuidados, prolonga-se a vida útil dos aços inoxidáveis.



85

Sistemas de transporte

Introdução: A estocagem da matéria-prima, o processo de fabricação, o transporte e a montagem dos produtos de caldeiraria e estruturas metálicas envolvem sempre uma grande movimentação de carga. Essa movimentação é quase sempre dificultada pelo grande tamanho e peso dos produtos e pelos seus formatos irregularidades. Para transportar essas cargas mais racional e economicamente, a indústria conta com uma série de aparelhos, máquinas, acessórios e utensílios aqui denominados elementos de deslocação, tais como:

• Macaco mecânico ou hidráulico;

• Talha simples;

• Talha de trole;

• Ponte rolante;

• Carro comum;

• Empilhadeira;

• Guindaste de parede;

• Guindaste;

• Pórtico rolante; etc.

Macaco mecânico Macaco hidráulico Talha simples



86

Talha de trole Ponte rolante

Carro comum

Empilhadeira Guindaste de parede

Guindaste



87

Pórtico rolante

Os elementos de deslocação necessitam de uma série de elementos de fixação para que possam realizar os trabalhos. Os principais são:

• Corrente de aço;

• Cabos de aço;

• Cordas de cânhamo;

• Ganchos;

• Ligas;

• Manilhas;

• Eletroimãs;

• Garras a vácuo;

• Balanços;

• Garras para chapa;

• Garras tenazes; etc.

Corrente de aço Cabo de aço Corda de cânhamo

Gancho



88

Manilha

Linga quádrupla

Eletroímã Garra tenaz

Garra a vácuo



89

Balanço

Garra para chapa

Os produtos de caldeiraria e estruturas metálicas exigem uma intensa e dificultosa movimentação de cargas. Fatores econômicos e de segurança obrigam à racionalização constante do processo de movimentação dessas cargas. Tais dificuldades e exigências formam um desafio que só pode ser enfrentado através da estreita colaboração entre as três principais partes envolvidas, conforme se seguem:

Compete à indústria de caldeiraria e estruturas metálicas:

• Adquirir os elementos de deslocação;

• Adquirir os elementos de fixação;

• Traçar e seguir um esquema completo de manutenção desses elementos;

• Traçar e seguir um esquema de segurança no trabalho.

Compete à indústria de elementos de deslocação/fixação:

• Fornecer produtos de boa confiabilidade;

• Introduzir novos produtos, os mais versáteis possíveis;

• Estar sempre atenta aos fatores de segurança.

Compete ao supervisor de 1a linha:

• Exigir da sua empresa e dos fornecedores os requisitos citados;

• Usar os elementos de deslocação/fixação dentro dos parâmetros recomendados;

• Orientar seus subordinados quanto à utilização e aos cuidados a serem tomados no manuseio dos

elementos de deslocação/fixação;



90

• Considerar que a deslocação de uma carga é sempre uma questão de técnica e bom senso; por isso,

existe sempre uma forma melhor e mais segura de se realizá-la;

• Avaliar sistematicamente as condições de segurança dos elementos de deslocação/fixação.

Macaco

Macaco mecânico Existem vários tipos e modelos de macaco mecânico. Os mais usados ficam dentro dos seguintes parâmetros:

• Capacidade: 1,5 até 20t;

• Altura: 400 até 800mm;

• Peso: 12 até 75kg;

• Curso: entre 190 e 350mm;

• Relação de força: geralmente 5kg para cada tonelada levantada;

• Diâmetro da rosca: entre 35 e 90mm;

• Movimentos: de 2 a 4.



91

Macaco hidráulico Existem dois tipos principais de macaco hidráulico: um tipo mais versátil e de menor capacidade de levantamento de carga, e outro pouco versátil, mas de grande capacidade de levantamento de carga.

Tipo coluna

• Capacidade de 1 até 30t;

• Maior versatilidade de uso.

Tipo compacto

• Capacidade normal de 1 a 90t, podendo chegar, os tipos especiais, a 350t;

• Utilização com calços, o que diminui a versatilidade;

• Curso de 80mm.

Talha As talhas, devido ao seu largo uso no levantamento e deslocamento de carga, são fabricadas em diversos modelos para proporcionarem versatilidade.Talha simples manual

Os elementos básicos da talha são as polias e a corda. As talhas comuns possuem travamento automático em todas as posições. A força Z para o levantamento de cargas é calculada em função do fator f e da força-peso Q.

Número de roldanas 2 3 4 5 6 7 8

Fator f 0,54 0,37 0,28 0,23 0,20 0,17 0,15



92

QfZ .=

Exemplo: Qual a força para se levantar a carga de 24000N (=2,4t), com um atalha simples de 6 roldanas, e quantas pessoas são necessárias?

)0,48tantiga(unidade N 48000Z

N 24000 0,20Z

==

=

Cada pessoa suporta em torno de 700N.

N700N4800

x =

x = 7 pessoas

Talha manual de trole

• Capacidade: até 20000N (=2t);

• Elevação: motorizada;

• Translação: manual.



93

Talha elétrica de corrente

• Tipo: estacionária (fixa por parafusos ou ganchos);

• Acionamento: motor de elevação acionado por botoeira;

• Motor de elevação: com rotor e freios cônicos que dispensam regulagem posterior;

• Proteção: contra sobrecarga e limitação de curso alta e baixa.

Talha elétrica de trole

• Capacidade: modelo comum até 2t;

• Elevação: motorizada com proteção de fim de curso;

• Elemento de içamento: cabo de aço. As talhas elétricas de trole apresentam várias alternativas de construção, dependendo do fabricante e dos modelos oferecidos. Normalmente as características e dimensões para as talhas com capacidade entre uma e quarenta toneladas ficam dentro dos parâmetros das tabelas a seguir



94

Dimensões Talha para 10kN medida em mm

Talha para 400kN medida em mm

A 945 2490 B 260 700 C 685 1790 D 415 1310 E 430 640 F 260 650 G 850 1850 H 130 300

Talha Talha Capacidad

e kN

Altura máx. de

elevação m

velocidade m/min.

pot. motor

cv

velocidade

m/min.

pot. motor

cv

NO de cabos

Peso kg

viga ΙΙΙΙ polegada

10 25 12,67 4 12 0,5 2 250 6”

20 25 12,67 4 12 0,5 2 280 6”

30 25 9,2 7,5 16 1 3 300 8”

40 25 9,2 7,5 16 1 2 300 8”

50 25 9,2 10 16 2 2 500 8”

60 25 8,7 15 16 2 3 500 12”

80 25 7,9 20 16 2 4 550 12”

100 17 6,5 20 16 4 4 550 12”

130 17 5,26 20 16 4 4 950 12”

160 12 3,9 20 16 4 4 1050 12”

200 8 3,5 20 16 5 6 1100 12”

240 8 2,63 20 16 5 6 1500 12”

320 6 1,97 20 16 2x4 8 1600 15”

400 5 1,57 20 16 2x4 10 1900 15”



95

Como existem diversos tipos de talhas no mercado, para a escolha do tipo adequado aos trabalhos,

devem-se considerar:

• Qual o peso das cargas que deverão ser movimentadas nas suas instalações?

• Que altura de elevação da carga é necessária?

• A que altura será suspensa a talha?

• Que velocidade de elevação é requerida?

• A carga somente terá movimentação vertical ou também necessita translação horizontal?

• Qual a energia elétrica disponível?

• Quais são as condições de operação da talha? (carga máxima, estado de solicitação, funcionamento,

etc).

Ponte rolante

A ponte rolante tem seus movimentos, longitudinal, transversal e vertical motorizados. Dependendo de seu

tamanho e potência, tem os seus movimentos comandados por um operador na cabina, ou por botoeira ao

nível do piso.

O movimento longitudinal esquerdo ou direito é feito pelas rodas sobre os trilhos. O transversal esquerdo

ou direito é feito pelo carro sobre a ponte.

O vertical ascendente ou descendente é feito pelo enrolamento ou desenrolamento do cabo de aço ou

corrente.



96

Os tipos de pontes rolantes variam em função dos fabricantes e são grandes as opções oferecidas. De

forma geral, as pequenas tem uma potência de carga até 30000N (3t) e as grandes podem chegar até

1200000N (120t). Elas podem ser montadas em pequenos vãos, de aproximadamente 8m, até em

grandes vãos que chegam a 30m.

Convencionou-se dividir as pontes em grupos, em função da capacidade de carga. O grupo leve engloba

as pontes de 30000 a 150000N (3 a 15t); o grupo médio, as de 200000 a 500000N (20 a 50t) e o grupo

pesado, as de 500000 a 1200000N (50 a 120t). Os grupos médios e pesados são equipados com gancho

auxiliar no carro, que permite maior versatilidade no levantamento da carga.



97

Pórtico

Pórticos e semipórticos

Pórticos e semipórticos são equipamentos de uma ou duas vigas., com ou sem trave em balanço.

Possuem comando desde o piso, por botoeiras ou cabina, podendo esta ser fixa na viga ou móvel junto ao

carro. As velocidades de elevação e translação são de acordo com as necessidades.

É a solução ideal para o transporte de materiais em espaços livres ou em prédios que não foram

dimensionados para este fim.

• Capacidade: até 800kN; vão até 40m.

Pórtico

Semipórtico

O pórtico ou semipórtico deslocam-se longitudinalmente sobre trilhos, à esquerda ou à direita.

Transversalmente, à esquerda ou à direita, sobre a ponte e, verticalmente, ascendente ou descendente,

através do enrolamento dos cabos de aço.



98

Guindaste

Guindaste é um equipamento de elevação e transporte de carga, fabricado para várias aplicações.

Tipos de guindaste

• Guindaste motorizado para transporte interno e para pátio;

• Guindaste móvel para montagem;

• Guindaste de coluna fixa;



99

• Guindaste de torre móvel e coluna fixa, de alcance variável através de carro auxiliar;

• Guindaste manual, com rodas, para trabalhos internos, cujas dimensões se encontram na tabela após

a figura.



100

Dimensões (mm) Relações

Cap

acid

ade

A B C D E F G H

Subida da carga para cada giro

da manivela

Esforço na manivela

(rend. 70%)

Pes

o

kN mm N kg 5 700 1850 2325 671 847 867,5 1234 250 18 80 162 10 800 2000 2550 745 925 990 1390 290 17,5 120 210 20 900 2150 2795 818 1024 1125 1570 357 16,5 210 325 30 1000 2300 3015 890 1140 1260 1769 423 16 280 475

• Guindaste fixo de parede para trabalhos em máquinas, cujas dimensões, em função da sua

capacidade, encontram-se na tabela. Capac...kN

d...........mm

e...........mm

f(mín)....mm

Peso(mín)kg

2,5

1500 1750 2000 2500

1315 1460 1600 1890

360 360 360 360

110 115 125 140

5

1500 1750 2000 2500

1315 1460 1600 1890

420 420 420 420

110 115 125 140

7,5

1500 1750 2000 2500

1315 1460 1600 1890

440 440 440 440

115 120 130 145

Capac....kN

d............mm

e............mm

f(mín)....mm

Peso(mín)kg

10

1500 1750 2000 2500

1315 1460 1600 1890

480 480 480 480

120 125 135 150

15

1500 1750 2000 2500

1430 1570 1715 2005

640 640 640 640

175 185 190 215

20

1500 1750 2000 2500

1430 1570 1715 2005

700 700 700 700

180 190 205 220



101

Observação:

Em comparação com a ponte rolante e com o pórtico rolante, a carga máxima suportada pelo guindaste é

menor, por causa do braço livre.

Corrente

As correntes são importantes elementos de elevação de cargas. A corrente de aço redondo, de elo curto

soldado, apresenta as seguintes vantagens e desvantagens:

Vantagens:

• Flexibilidade;

• Preço menor;

• Resistência;

• Necessidade de pequenos diâmetros das polias.

Desvantagens:

• Pouca elasticidade;

• Maior peso;

• Sensibilidade a choque e sobrecarga;

• Vida útil limitada.

Veja a tabela de carga de trabalho e dimensões e tabela de perda em função da posição de içamento da

caga.



102

Corrente de elo curto soldado

Dimensões Carga de trabalho

Classe D B A

BC AC AL

Peso por

metro

mm. Pol. mm mm. kN kN kN kg 9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 28,6 31,8 34,9 38,1 44,4 50,8

3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1

1.1/8 1.1/4 1.3/8 1.1/2 1.3/4

2

46 62 77 96 110 125 134 158 173 187 216 245

31 44 54 67 77 87 94

112 122 132 152 172

8,5 15 24 34 46 60 77 95

114 136 185 243

14 25 39 56 77

101 - - - - - -

17 30 47 68 92 121

- - - - - -

2,0 3,6 5,7 8,1

11,0 14,4 18,7 22,6 27,3 32,7 44,6 58,3

Carga em função do ângulo entre as duas pernas da corrente

Correntes de aço



103

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

21

22

23

24

25

26

27

28

30

32

33

34

35

36

37

38

40

48

52

P = 3,7

“ 5,4

“ 7,6

“ 9,4

“ 11,4

“ 13,5

“ 15,9

“ 18,5

“ 21,2

“ 25

“ 27,3

“ 30,6

“ 34,1

“ 41,6

“ 45,7

“ 50

“ 54,4

“ 59

“ 63,9

“ 68,9

“ 75

“ 85

“ 100

“ 102,9

“ 109,2

“ 115,7

“ 122,4

“ 129,3

“ 136,4

“ 151,1

“ 217,6

“ 255,4

P = 3,3

“ 4,9

“ 6,8

“ 8,4

“ 10,3

“ 12,2

“ 14,3

“ 16,6

“ 19

“ 22,5

“ 24,5

“ 27,6

“ 30,7

“ 37,4

“ 41,1

“ 45

“ 49

“ 53,1

“ 57,5

“ 62

“ 67,5

“ 76,5

“ 90

“ 92,5

“ 98,4

“ 104

“ 110

“ 116,5

“ 123

“ 136,1

“ 195,7

“ 230

P = 2,6

“ 3,8

“ 5,3

“ 6,6

“ 8

“ 9,5

“ 11,1

“ 12,9

“ 14,8

“ 17,5

“ 19,1

“ 21,4

“ 23,9

“ 28,2

“ 32

“ 35

“ 38,1

“ 41,3

“ 44,6

“ 48,3

“ 52,5

“ 59,5

“ 70

“ 72,1

“ 76,5

“ 81

“ 85,8

“ 90,8

“ 95,7

“ 106

“ 152

“ 178,9

P = 1,9

“ 2,7

“ 3,8

“ 4,7

“ 5,7

“ 6,8

“ 7,9

“ 9,3

“ 10,6

“ 12,5

“ 13,7

“ 15,3

“ 17,1

“ 20,8

“ 22,8

“ 25

“ 27,7

“ 29,5

“ 31,9

“ 34,4

“ 37,5

“ 42,5

“ 50

“ 51,4

“ 54,6

“ 57,8

“ 61,2

“ 64,4

“ 68,2

“ 75,5

“ 108,8

“ 127,7

O coeficiente de segurança para correntes é normalmente quatro.

Exemplo: ∅ do elo 10mm.

carga de trabalho 9,4 kN

carga de ruptura 9,4 kN x 4 = 37,6kN



104

Cabo de aço

O cabo de aço é formado por vários cabos menores chamados pernas, torcidos sobre um núcleo

chamado alma.

A alma pode ser de fibra ou de aço.

A alma de aço pode ser formada por uma perna ou por cabo independente.

Um cabo com alma de aço apresenta um aumento de 7,5% na resistência à tração e de 10% no peso por

metro, em relação a um cabo com alma de fibra de mesma bitola e construção.

A torção do cabo pode ser regular ou longa, à esquerda ou à direita.

No cabo de torção regular, os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das próprias pernas, e

no cabo de torção longa, no mesmo sentido das pernas.



105

Com isso, a torção longa aumenta a resistência à abrasão e à flexibilidade do cabo, e a torção regular

confere-lhe maior estabilidade.

Cargas e fatores de segurança

A carga de um cabo de uso geral, especialmente quando ele é movimentado, não deve, via de regra,

exceder a um quinto de sua carga de ruptura efetiva.

Aplicação Fatores de

segurança

Cabos e cordoalhas estáticas 3 a 4

Cabo para tração no sentido horizontal 4 a 5

Guinchos 5

Pás, guindastes, escavadeiras 5

Pontes rolantes 6 a 8

Talhas elétricas e outras 7

Laços (slings) 5 a 6

Elevadores baixa velocidade 8 a 10

Elevadores alta velocidade 10 a 12

A carga de ruptura de um cabo diminui aproximadamente 10% ao se fazer um laço (sling).

Escolha da composição em vista da aplicação

A flexibilidade de um cabo está em proporção inversa ao diâmetro dos arames exteriores do mesmo,

enquanto que a resistência à abrasão é diretamente proporcional a esse diâmetro. Em consequência,

deve-se escolher uma composição com arames finos, quando prevalece o esforço à fadiga de

dobramento, e uma composição de arames exteriores mais grossos, quando as condições de trabalho

exigem grande resistência à abrasão.

Os cabos de aço necessitam de acessórios para prenderem tecnicamente suas extremidades, evitando

seu desfiamento e conseqüente rompimento.

Alguns citados são:

• Sapatilha.

Dimensões das sapatilhas mais usadas

Dimensões Diâmetro do

cabo A B C D

Peso por

peça

mm pol. mm mm mm mm kg

9,5

12,7

15,9

3/8

1/2

5/8

54

70

90

29

38

45

11,1

14,3

17,5

2,8

3,6

4,4

0,13

0,25

0,44



106

19,0

22,2

25,4

31,8

38,1

44,4

50,8

63,5

3/4

7/8

1

1.1/4

1.1/2

1.3/4

2

2.1/2

105

123

135

155

185

229

305

330

51

57

64

73

90

114

152

170

20,6

23,8

27,0

34,9

41,3

47,6

54,0

67,0

5,6

5,6

6,4

6,4

12,7

12,7

12,7

15,9

0,72

1,05

1,45

2,30

5,50

9,80

12,70

22,00

Sapatilha montada

Sapatilha desmontada

• Uniões roscadas.

no de uniões diâmetro do cabo

3

4

5

∅ 7 a 16mm

∅ 16 a 20mm

∅ 20 a 26mm



107

• Uniões cunhadas.

Carga em função do ângulo entre as pernas dos cabos Cabos de aço

Diâmetro

do

cabo

(mm)

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

33

35

38

40

45

50

P = 5,3

“ 8,2

“ 10

“ 12

“ 15

“ 20

“ 24

“ 32

“ 40

“ 50

“ 60

“ 72

“ 80

“ 95

“ 105

“ 120

“ 140

P = 4,8

“ 7,5

“ 9

“ 10,8

“ 13,5

“ 18

“ 21,5

“ 28,5

“ 36

“ 45

“ 54

“ 65

“ 72

“ 86

“ 95

“ 108

“ 126

P = 3,7

“ 5,7

“ 7

“ 8,4

“ 10,5

“ 14

“ 16

“ 22,5

“ 28

“ 35

“ 42

“ 50,5

“ 56

“ 66,5

“ 73,5

“ 84

“ 98

P = 2,7

“ 4

“ 5

“ 6

“ 7,5

“ 10

“ 12

“ 16

“ 20

“ 25

“ 30

“ 36

“ 40

“ 47

“ 52

“ 60

“ 70



108

Cordas de cânhamo

São menos resistentes que os cabos de aço, porém mais flexíveis e fáceis de serem manuseadas.

Vantagens:

• Peso menor;

• Preço menor;

• Facilidade para nós e laçadas.

Desvantagens:

• Sensível ao atrito;

• Sensível à umidade;

• Aceita menor carga de trabalho.

A carga permitida para uma corda nova de cânhamo de diâmetro d, em centímetro, pode ser calculada

aproximadamente pela seguinte fórmula:

[ ]Ndx700Q 2≤

onde Q é apresentado em N e d2, em cm2. O valor numérico 700 tem como unidade 2cm

N.

A fórmula já inclui um fator 7 a 8 de segurança contra ruptura.

Exemplo:

Calcular a carga máxima para uma corda de cânhamo nova de 20mm de diâmetro.

( )

N2800Q

cm4xcmN700Q

cm2xcmN700Q

dxcmN700Q

22

22

22

≤

≤

≤

≤

/

/

/

Está incluído no cálculo o fator de segurança para a eventualidade de um solavanco brusco ou

envelhecimento da corda.

A corda de cânhamo, assim como a corrente e o cabo de aço, tem sua resistência à carga alterada em

função da sua posição no instante do içamento.

A tabela demonstra a perda em relação à inclinação.

Carga máxima permitida

Diâmetro

da

corda

[mm]

16

20

26

29

36

39

46

52

60

70

80

P = 2

“ 3

“ 5

“ 6

“ 10

“ 12

“ 16

“ 21

“ 24

“ 28

“ 33

P = 1,8

“ 2,7

“ 4,5

“ 5,4

“ 9

“ 10,8

“ 14,4

“ 19

“ 21,6

“ 25

“ 30

P = 1,4

“ 2,1

“ 3,5

“ 4,2

“ 7

“ 8,4

“ 11,2

“ 14,5

“ 17

“ 20

“ 23

P = 1

“ 1,5

“ 2,5

“ 3

“ 5

“ 6

“ 8

“ 10

“ 12

“ 14

“ 16



109

Gancho

Existem vários tipos de ganchos que variam em função da sua utilização.

É importante conhecer sua função, dimensões principais e capacidade de carga.

Gancho olhal

• Usado para facilitar a ajustagem de corrente ou linga;

• Dimensões e capacidade conforme tabela. Dimensões Carga de

trabalho

Classe Para corrente de

A B C

BC AC

Peso

por

peça

mm pol. mm mm mm kN kN kg

6,3

7,9

9,5

12,7

15,9

19,0

22,2

25,4

1/4

5/16

3/8

1/2

5/8

3/4

7/8

1

13

14

17

22

27

35

40

46

50

57

65

86

104

131

150

171

9

11

13

17

20

24

27

30

4

6

9

15

24

34

46

60

6

9

14

25

39

56

77

101

0,15

0,2

0,4

0,8

1,5

2,7

4,2

6,3



110

• Fabricado em aço forjado de alta resistência;

• Coeficiente de segurança quatro;

• Fabricado também com trava de segurança;

• A classe varia em função do material e do tratamento térmico.

Gancho giratório

• Usado para manter a corrente ou o cabo de aço sempre distorcidos.



111

carg

a kN

A B C D E F

5

10

15

20

30

40

50

75

100

120

150

200

300

56

60

68

80

87

96

104

124

134

158

170

200

242

4

4

5

5

11

13

15

17

17

21

23

25

30

16

14

17

18

21

24

26

33

38

42

48

54

60

32

37

43

38

52

58

63

76

83

102

113

125

175

91

100

112

117

123

138

150

196

200

255

285

320

335

30

35

38

43

50

52

53

65

70

83

90

120

120

• Dimensões e capacidade conforme tabela.

Carga de trabalho Dimensões Classe

D A B C E BC AC

mm pol. mm mm mm mm kN kN

Peso por

peça kg

9,5 3/8

12,7 1/2

15,9 5/8

19,0 3/4

22,2 7/8

25,4 1

28,6 1.1/8

31,8 1.1/4

38,1 1.1/2

138

165

183

210

250

300

360

405

460

30

32

34

36

38

47

60

64

70

23

27

32

36

41

50

55

66

75

21

23

27

30

34

47

55

65

78

5

7

17

25

40

47

55

68

80

7

10

25

40

55

68

80

100

120

0,5

0,7

1,1

1,4

3,0

5,3 7,4

11,4

19,0



112

• Fabricado em aço forjado de alta resistência;


• Fabricado também com trava de segurança.

Gancho de haste

• Usado em guindastes, moitões, talhas, etc.

• Dimensões e capacidade conforme tabela.



113

Carga de trabalho Dimensões

Classe

A B C D E F G H AC AL

Peso Por

peça

mm mm mm mm mm mm mm mm kN kN kg

15 17 18 22 29 36 43 47 57

50 57 63 69 82 95

107 114 140

17 19 22 25 31 39 49 55 67

57 64 68 77 96 120 149 163 280

25 26 28 31 38 47 57 63 86

14 15 19 21 28 34 41 49 61

19 21 25 28 36 46 57 65 76

20 23 29 33 41 52 66 74 89

8 10 15 20 30 50 75

100 150

10 15 20 30 45 70

110 150 220

0,3 0,4 0,6 0,9 1,7 3,2 5,8 8,2

14,5

• Fabricado em aço de alta resistência;


• Fabricado também com trava de segurança.



114

Gancho garfo

• Usado para facilitar o engate em corrente, elo ou argola;

• Dimensões e capacidade conforme a tabela.

Dimensões em mm Bitola

(corrente)

Carga de trabalho série CN em kN

Carga de trabalhos série CT em kN

A B C D

Peso/ Peça

kg

1/4” 5/16” 3/8” 7/16” 1/2” 5/8” 3/4”

11,7 17,5 24,3 32,4 41,4 57,3 83,2

16,2 24,3 33,7 45

57,35 85,5 121,5

11 12 15 16 19 23 24

51 60 71 78 89

114 128

8 11 12 14 16 20 24

9,6 11,1 11,9 14,3 15,9 19,1 22,3

0,160 0,290 0,450 0,590 0,930 2,000 3,250

• Fabricado em aço de alta resistência;

• Coeficiente de segurança quatro.



115

Gancho corrediço

• Usado para amarração de carga por laçada;

• Dimensões e capacidade conforme a tabela.

Dimensões Para cabo de aço de:

Carga Trab.d

e A C E L

Peso/ peça

∅∅∅∅ mm ∅∅∅∅ pol. kN mm mm mm mm Kg

9,5

12,7

15,9

19,0

22,2 - 25,4

28,6 - 31,8

34,9 - 38,1

3/8

1/2

5/8

3/4

7/8-1

1.1/8 - 1.1/4

1.3/8 - 1.1/2

11

14

22

36

67

104

135

53

57

78

85

115

143

175

16

19

23

29

51

58

70

16

21

24

30

42

44

56

110

126

159

190

237

296

367

0,4

0,6

1,4

2,4

7,5

12,0

19,0

• Fabricado em aço de alta resistência.

Parafuso e porca olhal de suspensão

Possuem as seguintes características:



116

• São usados para transporte de motores elétricos, redutores, máquinas e equipamentos pesados;

• Possuem dimensões e capacidade conforme tabela "Parafuso olhal - Tabela de dimensões e carga".

• São fabricados em aço forjado de alta resistência.

Tabela: Parafuso olhal – tabela de dimensões e carga

Bitola Dimensões em mm

Milímetro Polegad

a A B C D E F G

Peso/ peça kg

M8 x 1,25 5/16”x18 36 20 10,5±0,5

20 8 46 15+2 0,057 0,95 1,4

M10 x 1,5 3/8”x16 45 25 11,5±0,5

25 10 55 18+2 0,107 1,7 2,3

M12 x 1,75 1/2”x13 54 30 13,5±0,5

30 12 68 22+2 0,180 2,4 3,4

M16 x 2 5/8”x11 63 35 17,5±0,5

35 14 81 28+3 0,280 5 7

3/4”x10 M20 x 2,5 7/8”x9 72 40 24,5±1 40 16 90 30+3 0,444 8,3 12 M24 x 3 1” x 8 90 50 27±1 50 20 113 38+3 0,735 12,7 18

M30 x 3,5 1.1/4”x7 108 60 34±1 65 24 136 45+4 1,660 26 36 M36 x 4 1.1/2”x6 126 70 40±1 75 28 162 55+4 2,650 37 51

M42 x 4,5 1.3/4”x5 144 80 46±1 85 32 185 65+4 4,030 50 70 M48 x 5 2” x 4,5 166 90 53±1 100 38 206 70+5 6,380 61 86

M56 x 5,5 2.1/2”x4 184 100 60±1 110 42 230 80+5 8,800 83 115



117

M64 x 6 2.1/4”x4 206 110 66±1 120 48 256 90+5 12,400

110 160

M72 x 6 2.3/4”x3,

5 260 140 76±1 150 60 315 105+8 23,300 150 210

M80 x 6 3”x3,5 296 160 80±1 170 68 363 120+8 34,200 200 280

M100 4” x 3 330 180 106±1 190 75 402 130+8 49,100

270 380

Soquete e terminal

O soquete é usado para ligações rápidas e seguras dos cabos de aço.

O terminal cunha permite a ligação segura da ponta do cabo a um ponto fixo.

A resistência de ambos é maior que a resistência do cabo de aço que utilizam.



118

Soquete Ligação rápida Soquete Terminal cunha

Soquete Ligação rápida fêmea Soquete Ligação rápida macho

Tabela: Dimensões do soquete de ligação fêmea, em função do diâmetro do cabo.

∅∅∅∅ do cabo A C D F J L N Peso Peça

kg

1/4 109 17 17,4 7,9 51 39 8 0,405

5/16-3/8 117 20 20,6 11,1 51 44 11 0,495

7/16-1/2 141 25 25,4 14,3 63 51 12 1,035

9/16-5/8 171 31 30,1 17,4 76 63 14 1,710

3/4 201 38 34,9 20,6 89 76 16 2,700

7/8 235 44 41,2 24,6 101 89 19 4,500

1 268 51 50,8 28,5 114 101 22 6,975

1.1/8 300 57 57,1 31,7 127 114 25 9,900

1.1/1-1.3/8 335 63 63,5 38,1 139 127 28 14,400

1.1/2 384 76 69,8 41,2 152 162 30 20,700

1.5/8 412 76 76,2 44,4 165 165 33 24,750

1.3/4-1.7/8 463 89 88,9 50,8 190 178 39 38,250

2-2.1/8 546 101 95,2 57,1 216 228 46 56,250

2.1/4-2.3/8 597 114 107,9 63,5 228 254 54 74,250

2.1/2-2.5/8 679 127 120,0 69,8 266 279 57 108,00

0

2.3/4-2.7/8 730 136 127,0 76,2 292 292 60 137,250

3 776 146 133,0 82,5 317 304 64 166,500



119

Tabela: Dimensões do soquete de ligação rápida macho, em função do diâmetro do cabo.

∅∅∅∅ do cabo A C D F Peso

Peça kg

1/4 108 36 20 7,9 0,255

5/16-3/8 117 43 24 11,1 0,360

7/16-1/2 139 51 28 14,3 0,675

9/16-5/8 162 66 35 17,4 1,350

3/4 193 76 41 20,6 2,000

7/8 225 92 47 24,6 3,150

1 254 104 57 28,5 4,950

1.1/8 282 114 63 31,7 7,200

1.1/4-1.3/8 312 127 70 38,1 9,900

1.1/2 358 136 79 41,3 12,600

1.5/8 390 146 82 44,4 16,200

1.3/4-1.7/8 444 171 89 50,8 26,100

2-2.1/8 501 193 96 57,1 36,000

2.1/4-3/8 549 216 108 63,5 47,250

2.1/2-2.5/8 638 241 142 69,8 67,500

2.3/4-2.7/8 685 254 152 76,2 101,250

3 730 279 165 82,5 121,500

Elo, argola, anel, anelão e tornel

Possuem as seguintes características:

• São usados como alça de levantamento em patolas, lingas de correntes e cabos de aço;0

• São fabricados em aço de alta resistência;

• Possuem dimensões e capacidade conforme as tabelas a seguir.



120


(corrente)

Carga de trabalho em kN A B C D E F

Peso

Peça

kg

1/4”

3/8”

1/2”

5/8”

3/4”

7/8”

1”

1,1/4”

15

30

50

75

105

130

175

260

7,8

11,4

14,7

19,8

22,6

25,4

27,4

35

52

69

84

99

123

148

164

215

44,5

66,5

79

100

113

134

154

194

6,5

10,5

13,5

18,5

21,5

25,5

30,5

35,5

21

27

35

42

47

53

64

89

22,8

29,2

35,2

4,2

50,7

61,2

66,7

89,7

0,100

0,200

0,500

1,000

1,800

2,700

3,500

7,000



121

Dimensões Carga de trabalho

Classe D A

BC AC

Peso Por

peça

Mm pol. mm kN kN kg

12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 28,6 31,8 38,1 44,4 50,8 57,2 63,5 69,9 76,2 82,6 88,9

1/2 5/8 3/4 7/8 1

1.1/8

1.1/4

1.1/2

1.3/4 2

2.1/4

2.1/2

1.3/4 3

3.1/4

3.1/2

64 76

102 102 102 1140 127 152 178 203 229 254 305 325 360 400

5 10 14 17 26 30 34 48 72

102 154 231 285 336 394 456

8 16 24 28 42 50 56 78 117 168 256 384 474 564 661 766

0,24 0,5 0,9 1,2 1,6 2,3 3,1 5,4 8,6

12,7 18,1 24,8 35,4 45,2 58,4 75,0


“D” A B C

Carga de

Trabalho

kN

3/4”

1”

1.1/2”

1.3/4”

2.1/4”

50

70

100

120

150

80

100

150

180

230

140

180

270

300

410

30

50

100

150

250



122

Dimensões Carga de trabalho Classe

D A B BC AC

mm pol. mm mm kN kN

Peso Por

Peça kg

12,7 19,0 25,4 31,8 38,1 44,5 50,8 57,2 63,5 9,9 76,2

1/2 3/4 1

1.1/4 1.1/2 1.3/4

2 2.1/4 2.1/2 2.3/4

3

64 70 89 111 133 152 178 203 203 229 250

127 140 178 222 267 305 356 406 406 406 450

10 17 30 48 72 102 154 190 231 285 336

16 28 50 78 117 168 256 316 384 474 564

0,36 1,0 2,2 4,2 7,2

11,3 17,1 24,6 30,9 38,8 51,0

Dimensões

D A B

Carga de trabalho

Peso Por

peça

mm pol. mm mm kN kg

12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 31,8 38,1 44,4 50,8

1/2 5/8 3/4 7/8 1

1.1/4

1.1/2

1.3/4 2

122 138 176 202 230 320 360 410 470

21 27 31 37 45 55 70 78 89

12 19 28 38 50 73 105 144 191

0,6 0,9 1,2 1,5 3,3 8,0

12,0 17,0 24,0



123

Manilha

As manilhas possuem as seguintes características:

• São usadas para unir correntes e cabos de aço;

• Normalmente são retas ou curvas (tipo âncora)

• São forjadas e tratadas termicamente;

• Possuem coeficiente de segurança quatro;

• Há um tipo especial, chamado cavalote, para cintas ou vários passadores de corda;



124

• Possuem capacidade e dimensões conforme as tabelas e figuras a seguir.

a b c d e f Carga de trabalho

pol. mm mm mm mm mm mm kN

5/16

3/8

1/2

5/8

3/4

7/8

1

1.1/8

1.1/4

1.1/2

1.5/8

1.3/4

2

2.1/4

2.1/2

2.3/4

3

8

9,5

13

16

19

22

25

28,5

32

38

41

44

50

57

64

70

76

11

14

17

21

27

30

38

42

47

53

60

66

73

81

90

100

110

25

30

37

47

61

68

86

96

107

121

136

150

167

185

206

226

250

16

20

24

32

40

44

54

60

72

78

90

96

104

120

136

144

160

8

10

12

16

20

22

27

30

36

39

45

48

52

60

68

72

80

36

45

54

72

90

99

123

135

162

176

203

216

234

270

306

324

360

2,5

4

6,3

10

16

20

30

40

50

60

80

100

120

160

200

250

320



125

Dimensões Carga de trabalho Classe

D A B C E BC AC

mm pol. mm mm mm mm kN kN

Peso por

peça kg

5,0

6,4

8,0

9,5

12,7

15,9

19,0

22,2

25,4

28,6

31,8

38,1

44,4

50,8

57,2

63,5

76,2

88,9

3/16

1/4

5/16

3/8

1/2

5/8

3/4

7/8

1

1.1/8

1.1/4

1.1/2

1.3/4

2

2.1/4

2.1/2

3

3.1/2

9

12

14

16

22

26

32

36

44

48

51

57

70

83

98

105

127

152

22

29

31

38

51

60

73

83

92

108

121

140

178

197

235

267

330

385

6,0

8,0

10,0

11,1

15,9

19,0

22,2

25,4

28,6

31,8

34,9

41,3

50,8

57,2

63,5

69,9

82,6

101,6

16

19

22

27

33

42

51

58

68

73

82

92

127

147

164

181

197

257

1,6

2,5

4

7

13

20

29

39

51

60

75

107

146

192

244

306

439

650

-

-

-

11

20

32

46

62

81

96

120

170

233

307

390

489

702

1000

0,02

0,05

0,09

0,11

0,27

0,54

0,96

1,48

2,10

2,80

4,18

7,31

12,20

17,80

21,00

32,00

45,00

130,00

Relação

Dimensã

o

pol.

Carga de

trabalho

kN

Peso por peça

kg

3/4” 120 1550

7/8” 240 2100

Linga

As lingas possuem as seguintes características:

• São usadas para o levantamento de cargas pesadas com uma até quatro peças;

• Possuem capacidade e dimensões conforme as tabelas e figuras a seguir.



126

Tabela: Linga simples Carga de trabalho Classe

Bitola da corrente

BC AC

Peso aprox. por

metro

Mm pol. kN kN kg

9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 31,8

3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1

1.1/4

8,5 15 24 34 46 60 95

14 25 39 56 77 101

-

2,7 5,4 8,1 13,2 17,4 23,7 36,3

Tabela: Linga dupla

Cargas de trabalho

45º 90º 120º Bitola de corrente

Classe Classe Classe

BC AC BC AC BC AC

Peso aprox.

por metro

mm pol. kN kN kN kN kN kN kg 9,5 12,7 15,9 19,0 22,2 25,4 31,8

3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 1

1.1/4

15 27 43 61 82

108 171

25 45 70 100 138 181

-

11 21 33 47 64 84

133

19 35 54 78 107 141

-

8 15 24 34 46 60 95

14 25 39 56 77 101

-

5,1 9,6 15,3 22,2 29,7 40,2 63,3



127

Tabela: Linga tripla e quádrupla

Cargas de trabalho

45º 90º 120º

Classe Classe Classe

Peso aproximado por metro Bitola da

corrente

BC AC BC AC BC AC Tripla Quádrupla

mm pol. kN kN kN kN kN kN kg kg

9,5

12,7

15,9

19,0

22,2

25,4

31,8

3/8

1/2

5/8

3/4

7/8

1

1.1/4

22

40

64

91

124

162

256

37

67

105

151

200

272

-

17

31

50

71

96

126

199

29

52

81

117

161

212

-

12

22

36

51

69

90

142

21

37

58

84

115

151

-

8,4

15,9

24,3

34,8

46,2

62,7

107,4

10,5

18,9

30,0

42,0

56,1

75,0

120,8

• São de aço de alta resistência.



128

Balanço e garras

Os tipos de balanços existentes são normalmente projetados para atender a trabalhos constantes de

elevação e deslocação de peças compridas (barras, tubos, perfilados, etc.).

Eles apresentam a vantagem de manter um perfeito equilíbrio da carga dentro de um sistema seriado de

trabalho.

As garras são dispositivos especiais de auto-aperto ou a vácuo, apropriadas para elevação e transporte de

chapas.



129

Amarração de carga

Corda

Os nós a serem realizados devem apertar e travar cordas durante a manobra e, entretanto, devem ser

fáceis de serem desamarrados. Os nós são o resultado da combinação de anéis ou meio-anéis, cujo

deslizamento é impedido pela pressão da corda esticada sobre a corda não esticada.

corrediço cote duplo de encapeladura

escota catau

Os principais problemas usuais são os seguintes:

• Amarrar uma corda numa peça ou num gancho por uma amarração simples (uma volta e duas meias

voltas); por um nó de correr (uma laçada e um nó simples na perna não esticada) ou por um nó (duas

laçadas em sentido inverso ou uma meia laçada rebaixada para formar duas).

• Amarrar rapidamente uma corda numa peça durante uma manobra por meio de um nó feito de duas

laçadas sucessivas de mesmo sentido.

• Ligar duas cordas por um nó de escota (uma meia laçada na extremidade de uma das cordas,

entrelaçada com uma meia laçada na extremidade da outra).

• Encurtar uma corda sem fim por meio de um nó de catau (duas meias laçadas; em seguida, outra

meia laçada em cada uma delas).

• Aumentar o atrito da corda sobre a carga por meio de uma laçada cujas pernas são cruzadas.

A desamarração é facilitada pela utilização de uma cunha cônica de madeira colocada no nó antes do

aperto e retirada quando se quer desmanchar o nó.



130

A figura mostra outros tipos de nós.

A figura a seguir mostra a utilização de uma corda sem fim, com costura e dois tipos de corte duplo e com

espaçador de madeira para manter o nó da carga aberto.

O nó tem a grande função de travar a carga no momento do transporte.

A figura mostra um levantamento errado. A corda tende a se juntar, colocando em perigo o equilíbrio da

carga.



131

A figura abaixo mostra a maneira correta de levantar a carga, utilizando opcionalmente uma ou outra

laçada.

Corrente

A corrente apresenta a vantagem de ser mais resistente que a corda, mas, por outro lado, ele é mais

escorregadia e mais agressiva com a carga.

A figura a seguir mostra uma carga pesada levantada com duas lingas de correntes e com proteção no

ponto de agarramento.

A figura abaixo mostra a possibilidade de se formarem também, com corrente sem fim, um nó de

segurança em gancho simples e uma amarração com corrente aberta, com gancho duplo e proteção nos

cantos.

As figuras a seguir mostram que a utilização das correntes geralmente é acompanhada de utensílios como

garras, argolas, balanços, etc.



132

Tais utensílios facilitam o agarramento e evitam deslizamentos e agressões à carga.

A figura abaixo mostra um levantamento errado. A corrente tende a deslizar, colocando em perigo o

equilíbrio da carga.

A próxima figura mostra o levantamento correto, o qual a possibilidade de escorregamento.

As figuras mostram outro exemplo de levantamento com gancho simples, de forma correta e errada.

As figuras seguintes mostram a necessidade do uso de calços nos cantos vivos das cargas.



133

Cabo de aço

O cabo de aço necessita de preparação antecipada, que lhe projeta de desfiamento, esmagamento, etc

É desaconselhável qualquer tipo de nó ou dobra. Sua maior utilização é quando enrolado nos tambores

das talhas, pontes rolantes e pórticos.

Na amarração de carga, ele pode ser usado com gancho corrediço, ou laçadas sem cantos vivos.

Resistência de carga dos cabos de aço de 1/4” (6,5mm) até 2 1/2” (64mm) Capacidade de carga (kN)

Peso do

Cabo

kg/m

Comprimento

Mínimo dos Laços

(em mm)

Prático (em mm)

0,156

0,351

0,625

0,982

1,413

1,919

2,500

3,913

5,625

7,664

8,800

10,000

12,700

17,200

400

500

750

800

1000

1400

1500

1800

2000

3000

3500

3800

5000

6000

4

10

16

25

34

50

60

100

150

200

220

250

350

430

10

24

40

60

84

120

150

240

360

460

520

600

800

1000

5

12

20

30

42

60

75

120

180

230

260

300

400

500

8

20

32

50

68

100

120

200

300

400

440

500

700

860

3,8

9

15

23

32

45

57

90

140

180

200

230

300

380

7,6

18

30

46

64

90

114

180

280

360

400

460

600

760

6,5

10,0

13,0

16,0

20,0

22,5

26,0

32,0

39,0

45,0

48,0

51,0

58,0

64,0



134

Movimentação da carga

A movimentação de carga por meio de talha, ponte rolante ou pórtico é precedida pela fixação de um cabo

na carga e amarração desta no gancho.

Condições a respeitar

A vertical materializada pela corrente de talha deve passar pelo centro de gravidade da carga e cair no

interior do polígono formado pelos cabos ou pelas cordas.

Método geral de movimentação

• Trazer a talha acima da carga; verificar, lendo as informações que figuram a talha, se sua força é

suficiente.

• Escolher o cabo; proceder à fixação e à amarração; caso necessário, fixar na carga um cabo que

permitirá orientá-la convenientemente em certos momentos da manobra.

• Levantar muito lentamente a carga até 0,20m do solo por meio da talha. Controlar o comportamento

dos cabos e da amarração, assim como a proteção da carga. Esta, bem equilibrada, deve manter-se

horizontal; caso contrário, descer o conjunto e fazer as correções necessárias.

• Levantar a carga até a altura desejada, transportá-la e pousá-la lentamente. Em nenhum caso, a

carga deve ter movimento de oscilação, que provocaria no cabo um esforço suplementar e poderia causar

sua ruptura.

Quando vários cabos (ou pernas) são utilizados, seu comprimento deve ser suficiente para ter α = 30º.

Cada um é disposto de modo que a carga não possa deslizar, desequilibrar-se e provocar a ruptura do

cabo em consequência de sobrecarga local. Caso a amarração comporte nós, estes não devem nem

deslizar, nem se desapertar durante a manobra.

No levantamento com uma perna, o esforço F suportado pelo cabo pode ser calculado aproximadamente

através da seguinte fórmula:



135

10PF .= N

Exemplo:

P = 2000kg

F = 20000N

No levantamento com duas pernas paralelas, F1 e F2 podem ser calculadas com as seguintes fórmulas:

L

ΙPF 1

1

.=

L

ΙPF 2.

=

Exemplos:

P = 2000kg = 20000N P = 2000kg = 20000N

I1 = 300mm I2 = 700mm

L = 1000mm L = 1000mm

L

ΙPF 1

1

.=

L

ΙPF 2

2

.=

mm1000

mm300N20000F1

.=

mm1000

mm700N20000F2

.=

N6000F1 = N14000F2 =

No levantamento com duas pernas oblíquas, os esforços F3 e F4 suportados pelos respectivos cabos

podem ser calculados com as seguintes fórmulas:

1cos

FF 1

3α

= 2cos

FF 2

4α

=



136

Exemplos:

P = 2000kg P = 2000kg

I1 = 300mm I2 = 700mm

L = 1000mm L = 1000mm

α 1 = 14º α 2 = 30º

1cos

FF 1

3α

= 2cos

FF 2

4α

=

1cosN6000

F3α

= 2cosN14000

F4α

=

970300N6000

F3 ,=

866030N14000

F4 ,=

N6183F3 = N16165F4 =

Segurança:

Nos trabalhos de caldeiraria e estruturas metálicas, é comum o transporte de cargas pesadas, durante o

processo de fabricação e montagem. Para tanto, a empresa conta com equipamentos especialmente

projetados para essa finalidade. Compete ao operador usar esse equipamento com responsabilidade e

bom senso, porque o menor imprevisto pode trazer consequências graves aos equipamentos, cargas e

pessoas. A seguir, encontram-se alguns cuidados de caráter geral:

• Elementos de amarração (cabos de aço, corrente, gancho corda de cânhamo, etc.) devem ser

dimensionados com bastante segurança;

• O operador deve verificar no momento da utilização a qualidade dos elementos de transporte e

eliminar os danificados;

• Nunca aplicar os elementos de transporte sem conhecer o peso da carga;

• Evitar ângulos muito abertos nos cabos de amarração;

• Proteger os cantos das cargas e colocar espaçadores quando se fizerem necessários;

• Peças soltas da carga devem ser tiradas ou fixadas de tal maneira que não caiam;

• Não subir na carga com a intenção de contrabalanceá-la;

• Não ficar em baixo de cargas suspensas.



137

Correntes

O metal das correntes oxida-se e endurece; os elos desgastam-se. Cada corrente, identificadas por um

número e carga máxima indicados no anel ou no gancho, deve ser recozida semestralmente e invertida

quando todo o seu comprimento não é utilizado. Os elos gastos devem ser trocados. As correntes não

utilizadas devem ser untadas com graxas e suspensas.

Sob condições desfavoráveis, as correntes não podem ser submetidas a cargas máximas.

Sobrecarga ou solavancos podem provocar prolongamento dos elos. Quando isso ocorre, as correntes

não podem mais ser usadas.

Se houver diminuição de 20% do diâmetro do corpo do elo nos pontos de atrito, significa que a corrente

terminou sua vida útil e deve ser substituída.

Deve-se verificar periodicamente as correntes.

Cabos de aço

Os fios de aço dos cabos oxidam-se e quebram-se. Portanto, os cabos são untados com graxa e, em

seguida, enrolados num tambor com grande diâmetro, evitando-se a formação de anéis que iniciam a

ruptura dos fios. Do mesmo modo que as cordas, uma proteção em cada extremidade impede a distorção

do cabo.



138

O cabo de aço deve ser trocado quando, num comprimento igual a trinta vezes o seu diâmetro, 10% dos

arames estejam quebrados, ou quando apresentarem deformações no perfil.

Corpo de prova

Cabo de aço só deve ser usado quando o trabalho a ser realizado o recomenda.

Nunca se deve utilizar o cabo acima das solicitações máximas permitidas.

O cabo deve ser examinado antes e após o uso. Em caso de dúvida quanto ao estado do cabo, o melhor é

eliminá-lo.

Cordas de cânhamo

O cânhamo dos cordames desgasta-se (a parte exterior é arrancada), ou mofa (o interior torna-se pó), o

que torna obrigatória uma substituição.

As cordas são enroladas e suspensas ao abrigo da umidade e dos vapores ácidos, devendo ser evitado o

atrito contra os ângulos vivos. O mofo é impedido pela imersão das cordas novas numa solução a 10% de

sulfato de cobre.

As cordas devem ser conservadas em lugar de boa ventilação e periodicamente testadas.

A corda não aceita solavanco e seu rompimento é instantâneo; devido a isso, o operador deve estar

sempre atento à tabela de resistência em função do diâmetro e ao coeficiente de segurança de 7 - 8 para

compensar o envelhecimento.



139

Pontes rolantes

Das máquinas de transporte interno, a operação mais complexa é a da ponte rolante com operador. Todas

as recomendações aqui expostas servem para operação da ponte rolante parte delas par utilização de

talhas, pórticos e guinchos.

O uso da ponte rolante está sujeito a acidentes que o somente conhecimento, o bom senso e o cuidado

podem evitar.

É impossível prever certas condições inseguras de operação, devendo permanecer, portanto, como

responsabilidade do operador, antecipar e evitar quaisquer condições de insegurança.

São requisitos principais e necessários para um operador de pontes rolantes:

• Estar devidamente treinado e autorizado a manusear o equipamento de maneira segura.

• Estar em boas condições de saúde.

• Manter-se sempre calmo e atento.

• Evitar problemas que não fazem parte do seu trabalho, procurando o encarregado em caso de

dúvidas;

• Ter consciência da responsabilidade que lhe foi atribuída em relação ao trabalho, ao equipamento e

aos colegas.

• Conhecer a capacidade e limitações da ponte rolante e acessórios.

• Conhecer o código de sinais convencionais, quais sejam:

Sirene - deve funcionar perfeitamente.

Cabos - não devem apresentar ruptura ou arames soltos.



140

Ganchos - não devem estar com abertura excessiva ou com trincas.

Freio da ponte - a eficiência dos freios em movimentos deve ser testada.

Chave-limite - seu funcionamento deve ser observado, levando-se o gancho até ela.

O operador de ponte rolante deve:

• Colocar o trole exatamente sobre a carga antes de acionar o guincho, evitando o balanço.



141

• Não movimentar a ponte ou o trole enquanto a carga estiver no piso.

• Deixar no mínimo três voltas de cabo de aço no dromo, quando for necessário que este continue se

soltando após o gancho ter tocado o piso.

• Ao levantar o gancho, com ou sem carga, prestar especial atenção para que a chave-limite não seja

atingida

• Não levantar carga além da capacidade dos estropos, correntes ou cabos de aço.

• Levantar a carga a uma altura suficiente, para não atingir homens ou equipamentos no piso.

• Evitar transportar carga sobre os homens do piso. Usar a buzina, para avisá-lo de sua aproximação.

• Não aplicar reversão ao motor antes de pará-lo totalmente, salvo em caso de emergência para evitar

acidentes.

• Nunca tentar reparar o equipamento elétrico ou fazer quaisquer outros serviços de manutenção em

sua ponte.



142

Em caso de defeitos, comunicá-los ao encarregado.

• Não aplicar bruscamente o freio de pé. Os calos das rodas resultam da patinação da ponte.

• Ao levantar qualquer carga próxima à capacidade nominal da ponte, elevá-la alguns centímetros e

testar os freios do gancho antes do levantamento completo.

O balanço da carga

O balanço da carga é resultado da conexão flexível entre a ponte e a carga (cabo de aço da ponte).

Quando se liga o motor da ponte, ela imediatamente se movimenta, porém a carga fica ligeiramente para

trás, com o cabo formando um ângulo com a perpendicular.

O mesmo acontece quando a ponte tem sua marcha diminuída, sendo que, nesse caso, o impulso da

carga exerce um puxão na ponte.



143

Um operador experimentado sabe aproveitar esse balanço avançado da carga, para evitar que o gancho

sofra um impulso, quando a ponte estiver plenamente parada.

Em lugar de permitir que a carga passe do ponto em que vai ser descarregada e depois volte atrás até

atingir o prumo, o operador deve parar a ponte antes do local de descarga e, quando a carga balançar,

acelerá-la rapidamente para frente, acompanhado o balanço da carga, de maneira que tanto a ponte como

a carga possam ter seus movimentos simultaneamente interrompidos quando atingirem o local de

descarga.



144

Vaso de pressão Vasos de pressão são recipientes para a contenção de pressão, tanto interior como exterior. Essa pressão pode ser obtida de uma fonte externa, interna ou pela aplicação de calor fornecido por uma fonte direta ou indireta, ou por qualquer combinação entre essas fontes.

Os vasos de pressão podem ser caldeiras, tanques, conjuntos de tubulações e reservatórios chamados autoclaves.

Fabricação dos vasos de pressão Os vasos de pressão podem ser fabricados por forjamento, fundição e soldagem. Os vasos forjados devem ser suficientemente trabalhados para modificar a estrutura própria do lingote por meio de tratamento térmico de revenimento ou têmpera. Os materiais austeníticos podem ter um resfriamento acelerado ou serem submetidos a têmpera e revenimento para alcancar as propriedades mínimas de trabalho. São vasos de pequena dimensão, cujo diâmetro não ultrapassa 609mm. Os vasos fundidos são tratados previamente por recozimento para alívio de tensões; são fabricados nos fornos Siemens - Martin ou elétricos. Esses materiais estão sujeitos a limites de pressão e temperatura e devem obedecer à norma NB227, da ABNT. Os vasos soldados são os mais comuns e também devem obedecer às especificações da ABNT, NB 227; se um tratamento térmico for necessário, deverá ser feito depois da soldagem. Os materiais usados na fabricação de vasos de pressão, sejam forjados, fundidos ou soldados, são submetidos a vários tipos de solicitação mecânica (pressão de gases e vapor), química (líquido, ácidos e substâncias corrosivas) e térmica (calor da temperatura de trabalho). Dependendo do tipo de uso do vaso de pressão, é determinado um tipo de chapa a ser utilizada na fabricação do recipiente. Os vasos com espessura mínima requerida inferior a 6mm, a serem utilizados em serviços com ar comprimido, serviços com vapor ou com água, devem apresentar margem extra de material para corrosão, aplicando na superfície do metal em contato com tais substâncias; essa margem para corrosão não deve ser inferior a 1/6 da espessura calculada da chapa. A resistência mínima à tração específica para todos os aços na construção de vasos de pressão deve ser pelo menos, igual a 300N/mm2 e a resistência mínima à tração não deve ultrapassar 620N/mm2.



145

As chapas utilizadas na fabricação de vasos de pressão são as de aço - carbono, que podem ser facilmente repuxadas e dobradas, e as de aços - liga, empregadas em vasos com altas solicitações ou sujeitas a ataques químicos.

Espessura da chapa dos vasos soldados

Os vasos de pressão construídos por soldagem de chapa são os mais comuns porque este processo permite a fabricação de peças de grandes dimensões e de variados formatos. No entanto, para total segurança de um vaso de pressão, é preciso calcular a espessura da chapa a ser usada, em função das solicitações que serão sofridas pela peça. Além disso, é importante salientar que se o formato do vaso for cilíndrico, a espessura da chapa deve ser maior; por outro lado, se o vaso for esférico, a espessura deve ser menor. Isso acontece porque a pressão exercida no vaso esférico é a mesma em todos os pontos, enquanto que a pressão no vaso cilíndrico é diferente em diferentes pontos.

Cilíndrico

Esférico Para calcular a espessura da chapa usada na fabricação do vaso de pressão existem duas fórmulas, aplicadas, uma ao vaso cilíndrico e outra ao vaso esférico. Nessas fórmulas existem constantes que são, respectivamente 20 e 40. Fórmula do vaso cilíndrico:

e =

P V . SK

. 20

P . D

+

+ C1 + C2

Fórmula do vaso esférico:

e =

P V . SK

. 40

P . D

+

+ C1 + C2



146

onde: e - espessura mínima, em mm D - diâmetro externo do recipiente, em mm P - pressão interna do recipiente, em bar K - resistência do material em função da temperatura, em N/mm2 S - fator de segurança V - fator resultante de espessuras diferentes C1 - adicional na espessura em função do processo de fabricação, em mm C2 - adicionar para aços ferríticos em função da corrosão, em mm Os dados referentes a K, S, V, C1, e C2 são fornecidos por tabelas de chapas, elaboradas segundo as normas DIN correspondentes. Vejamos um exemplo de cálculo: Calcular a espessura de um vaso cilíndrico, sabendo que: D = 1000mm P = 20bar K = 215N/mm2 S = 1,5 V = 0,8 C1 e C2 = 0

e =

20 0,8 . 5,1

215 . 20

20 . 1000

+

+ 0 + 0

e = 8,6mm Outro exemplo. Calcular a espessura de um vaso esférico, sabendo que: D = 1000mm P = 20bar K = 215N/mm2 S = 15 V = 0,8 C1 e C2 = 0



147

e =

20 0,8 . 1,5215

. 40

20 . 1000

+

+ 0 + 0

e = 4,3mm Tomando como base esse exemplos, faça você os exercícios a seguir. Fórmulas: e =

P V . SK

. 20

P . D

+

+ C1 + C2

e =

P . V . SK

. 40

P . D+ C1 + C2

1. Calcular a espessura da chapa de um vaso cilíndrico considerando os dados: D = 1000mm P = 20bar K = 215N S = 1,5 V = 0,7 C1 = 0 C2 = 1 2. Calcular a espessura da chapa de um vaso esférico, considerando os dados: D = 2000mm P = 40bar K = 215N S = 1,5mm V = 0,8 C1 e C2 = 0



148

Componentes de recipientes

Introdução: Basicamente, toda a construção de um recipiente se compõe de três partes principais: carcaça, tampo e fundo.

A carcaça pode ser construída com tubos sem costura até o diâmetro de 500mm, dependendo da espessura da parede do tubo. Quando se necessita de carcaça com diâmetro acima de 500mm, elas são construídas de chapas calandradas e soldadas. Os recipientes se diferenciam pela sua finalidade de aplicação e, assim, conforme a finalidade têm-se os vários tipos de peças externas e internas que compõem o recipientes. Algumas dessas peças são padronizadas e outras, normalizadas.



149

Peças externas

O aspecto externo de um recipiente é determinado pelas peças que o compõem, isto é, peças para

fixação, peças para transporte, peças para observação e peças para manipulação durante o processo de

trabalho (registro, manômetros, termômetros, etc.).

Suporte de apoio e fixação do recipiente

O suporte de apoio e fixação tem a função de suportar o peso do recipiente e seu conteúdo e transferir

esse peso para o alicerce (base).

Basicamente existem dois tipos de suportes de recipientes: suportes verticais para recipientes verticais e

suportes horizontais para recipientes horizontais.

• Suportes para recipientes verticais –

− compõem-se de perfis (L, U, I) ou tubos, sapata, console e, eventualmente, placa de reforço.

Observação: Quando o recipiente for constituído da chapa fina, recomenda-se a utilização de uma placa de reforço que deve ser soldada na parede do recipiente para evitar que haja empenamento. Antes da soldagem,



150

deve ser feito um furo de aproximadamente Ø 5mm para saída de ar, evitando-se assim a formação de câmaras de ar. A ligação dos suportes na carcaça do recipiente é feita através de consoles distribuídos em volta do recipiente.

A substituição do console pode ser feita por um anel de sustentação.

Outra possibilita de se fazer a fixação de um recipiente vertical é através de um suporte com carcaça.



151

A figura mostra a fixação do recipiente no suporte de carcaça e a fixação do suporte de carcaça no

alicerce.

Observação:

Os suportes perfilados (I, U, L) e suportes de carcaça deverão ser construídos de forma que suportem o

esforço de pressão e evitem a flambagem.

• Suportes para recipientes horizontais

os recipientes horizontais podem ser sustentados através de suportes de perfis L, U, I ou por intermédio

de suportes de assento. Um suporte de assento compõe-se de: sapata, uma ou duas chapas de assento e duas nervuras



152

Peças para montagem e transporte Para a montagem e transporte do recipiente, o tarugo e o olhal de sustentação desempenham uma importante função.

Tarugo de sustentação

Trata-se de um tubo curto, uma chapa grossa no final e uma chapa de reforço adaptada com a mesma

forma do recipiente.

Quando houver risco de deformação do recipiente durante o transporte, recomenda-se colocar o reforço em cruz dentro do recipiente

Após a montagem, esse reforço deve ser retirado.

• Olhais de sustentação

São utilizados em pares (um de cada lado recipiente). A figura mostra os olhais que servem para

transportar o recipiente verticalmente.



153

Já a figura apresenta os olhais que servem para transportar o recipiente horizontalmente.

Tubos de ligação

Os tubos de ligação servem para fazer a ligação entre o recipiente e os tubos da instalação. Os tubos de

ligação compõem-se de tubo cilíndrico ou tubo cônico e flange para a conexão da instalação.

Os tubos de ligação estão sujeitos a forças externas e forças de vibração ocasionadas pelo movimento do

fluido. Para evitar que essas forças danifiquem o tubo é necessário construir nervuras em sua volta ou

construí-lo em forma cônica.

Os tubos da ligação cônicos suportam maiores forças que os cilíndricos pois a área de apoio é maior, além

disso, a condução do fluxo é melhor. É também aconselhável repuxar a carcaça do recipiente para a

soldagem do tubo de ligação cônico, para evitar que o cordão de solda fique no ponto de maior tensão.

Os tubos de ligação com diâmetros acima de 300mm são construídos em forma cilíndrica.

Esse tubo cilíndricos são introduzidos na abertura da carcaça do recipiente. Durante a fixação, pode-se

deixar uma saliência do tubo no interior do recipiente ou não. Se o recipiente necessitar de um

revestimento interno, a saliência deve ser eliminada.



154

Observação:

Quando a espessura da chapa do recipiente não for suficiente para dar uma boa resistência à fixação do

tubo, utiliza-se uma chapa de reforço.

Flanges de recipientes

Os flanges servem para conectar e desconectar as peças de um recipiente. Os flanges, por exemplo, são

utilizados para se fazer as conexões entre os vários estágios que compõem o recipiente de coluna.

Para a adaptação dos flanges em tubos de ligação até o diâmetro de aproximadamente 25mm, há

necessidade se soldar um anel e para diâmetros maiores tubo o rebordeamento.



155

Para recipientes com diâmetro até 500mm, pode-se usar flange normal (flange para tubo). Acima de

500mm de diâmetro há necessidade de se utilizar flanges especiais.

Para os recipientes sem pressão, são utilizados flanges construídos de peças planas, curvadas, soldadas

e torneadas.

Quando não é feito o rebordeamento na carcaça do recipiente, pode ser utilizado perfil em L.

Recipientes com pressão recebem flanges soldados diretamente no topo da carcaça. Estes flanges podem

ser obtidos por três processos diferentes:



156

• Através de torneamento da chapa. Este processo não é econômico pois há muita perda de material

(cavaco)

• Perfis especiais obtidos na laminação, depois curvados e soldados.

• Por forjamento, processo que fornece mais resistência que os anteriores.

Entre dois flanges deve-se utilizar junta de vedação. Para evitar que a pressão interna do recipiente

expulse a junta de vedação e a danifique, em recipientes de alta pressão o flange deve ser provido com

ressalto macho e fêmea.



157

Para que haja uma pressão distribuída uniformemente, na junta de vedação, a quantidade de furos de

aperto do flange é muito importante. Na prática, para se determinar a quantidade de furos do flange,

utilizamos o seguinte cálculo: para uma distância entre centros ( t ) multiplicamos três a quatro vezes o

diâmetro do furo (d). normalmente são utilizados flanges normalizados. A norma DIN classifica os flanges

pelos tipos, pressão de trabalho e diâmetro. Conforme o tipo e pressão de trabalho, há variação do

diâmetro.

A tabela apresenta um flange de pescoço com dimensões e material para uma pressão de trabalho de

10bar conforme norma DIN.

Observação:

DIN (diâmetro nominal) é uma medida de conexão com tubos, flanges, válvulas, etc. que é

aproximadamente o diâmetro interno.



158

Medida de tubo Flange Parafuso

DN D1 D b k h1 d3 s r h2 d4 f Quant. Rosca d2

Peso (7,85 kh/cm

3) 10 até 150

Flange soldado conforme DIN 2633

200 219,1 340 24 295 62 235 5,9 10 16 268 3 8 M 20 22 11,3

- 285 250 273

395 26 350 68 292

6,3 12 16 320 3 12 M 20 22 14,7

300 323,9 445 26 400 68 344 7,1 12 16 370 4 12 M 20 22 17,4

355,6 23,6 350 -

505 26 460 68 385 7,1 12 16 430 4 16 M 20 22 21,6

406 28,6 400 -

565 26 515 72 440 7,1 12 16 482 4 16 M 24 26 26,2

500 508 670 28 620 75 542 7,1 12 16 585 4 20 M 24 26 38,1 600 610 780 28 725 80 642 7,1 12 18 685 5 20 M 27 30 44,6 700 711 895 30 840 80 745 8 12 18 800 5 24 M 27 30 62,1

800 813 1015 32 950 90 850 8 12 18 905 5 24 M 30 33 84,1

900 914 1115 34 105

0 95 950 10 12 20 1005 5 28 M 30 33 98,5

1000

1016

1230 34 116

0 95 1052 10 16 20 111

0 5 28 M 33 36 115

1200

1220

1455 38 138

0 115

1255 11 16 25 133

0 5 32 M 36 39 182

1400

1420

1675 42 159

0 120

1460 12 16 25 153

5 5 36 M 39 42 248

1600

1620

1915

46 1820

130

1665

14 16 25 1760

5 40 M 45 48 347

1800

1820

2115 50 202

0 140

1868 15 16 30 196

0 5 44 M 45 48 430

2000

2020

2325 54 223

0 150

2072 16 16 30 217

0 5 48 M 45 48 539

2200

2220

2550 58 244

0 160

2275 18 18 35 237

0 6 52 M 52 56 658

2400

2420

2760 62 265

0 170

2478 20 18 35 257

0 6 56 M 52 56 825

2600

2620

2960

66 2850

180

2680

22 18 40 2780

6 60 M 52 56 979

2800

2820

3180 70

3070

190

2882 22 18 40

3000 6 64 M 52 56 1156

3000

3020

3405 75 329

0 200

3085 24 18 45 321

0 6 68 M 56 62 1402



159

Bloco de flange

Com bloco de flange se entende um flange montado diretamente sobra as paredes ou encaixado na

abertura do recipiente, eliminando-se assim os tubos de ligação. Com este processo é possível se fazer

uma conexão bem próxima do recipiente. No caso da fixação de um visor, esse método é imprescíndível.

Quando o bloco de flange é sobreposto à parede do recipiente, há necessidade de se dar a mesma forma

do recipiente ao bloco de flange para melhor acomodação.

Visor

Os visores permitem a observação interna do recipiente durante o processo de trabalho.

O visor compõe-se de um bloco de flange, flange, visor de vidro, juntas de vedação.

Aberturas de inspeção e tipos de fechamento

As aberturas de inspeção servem para observar e examinar detalhadamente as regiões que correm mais

riscos de danificação.

Exemplos de regiões de risco:

• Cordões de solda nos cantos;

• Parte rebordeada;

• Nas regiões de grandes aberturas;

• Nas regiões onde há erosão provocada pelo fluxo;

• Nas regiões onde há corrosão provocada pelo fluxo;

• Nas regiões onde há corrosão provocada pela sedimentação de produtos agressivos no fundo.



160

As aberturas de inspeção são provocadas pela sedimentação de produtos agressivos no fundo.

• Abertura de inspeção visual

− serve para observar o inferior do recipiente por intermédio de instrumentos especiais como, por

exemplo, espelho.

• Abertura para a mão

− serve para introduzir um instrumento auxiliar com a mão para fazer algum teste, por exemplo,

solda de ultra-som.

• Abertura para cabeça

− serve para realizar a inspeção diretamente, sem auxílio de instrumentos.

• Boca de visita

− oferece condições de o homem entrar no recipiente e inspecionar diretamente os pontos críticos.

Para as aberturas de inspeção nos recipientes, o fechamento pode apresentar-se na forma oval ou

cilíndrica.

O fechamento oval é feito através de uma tampa interna, anel de corpo cônico, parafusos e alavanca

externa.



161

Este sistema apresenta a vantagem de proporcionar um melhor fechamento quando o recipiente está em

funcionamento, devido á pressão interna.

A figura nos mostra tipos de fechamento oval e as tabelas apresentam as dimensões de aberturas

conforme fabricante.

Tabela de dimensões de abertura para a mão

liw 80/120

100/150 115/165 150/200

R1 120 150 165 200 R2 64 80 92 120 r1 12 15 16,5 20 r2 12,3 15,4 17,7 23 c 15 15 15 15 d1 120 150 165 200 d2 80 100 115 150 a 90 95 100 120 e 32 35 37 42 s 3 3 5 5 m 36 39 44 46 b 7 7 7 7 h 33 33 42 45 l 110 130 150 185 f 62 72 80 90 k 15 15 15 15 G M16 M16 M20 M20 Lo Ho

26,5 35 30,5 50 33,5 60 36 70

38,7 80

SR espessura do anel

SD espessura da tampa



162

Tabela de dimensões de boca de vista e abertura para cabeça

Liw 220/320 300/400

320/420 350/450

R1 320 400 420 450 R2 134 240 230 260 r1 32 40 42 45 r2 32 46 42 45 c 25 25 25 25 d1 320 400 420 450 d2 220 300 320 350 a 145 185 190 215 e 50 60 60 70 s 6 7 7 8 m 55 75 75 90 b 10 10 10 10 h 75 95 95 105 l 255 340 340 370 f 112 146 146 175 k 25 25 25 25 n 125 175 195 220 G M20 M24 M24 M30 Lo Ho 44 60

49,5 80 55 100 60 120

65,5 140

SR espessura do anel

SD espessura da tampa

A seguir apresentamos a tabela que mostra a espessura de anel e tampa em função das dimensões, da

pressão de trabalho e da resistência do material.

Espessura mínima admissível para anéis e tampos Anel (SR) Tampa (SD)

Resis tência

K (N/mm2

137 147 156 176 186 206 215 235 245 255 353 137 147 156 176 186 206 215 235 245 255 253

4 6 8 10

2,4 2,9 3,3 3,7

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

2,2 2,7 3,1 3,5

2,1 2,5 2,9 3,3

2,0 2,5 2,8 3,2

1,9 2,4 2,7 3,0

1,9 2,3 2,7 3,0

1,8 2,2 2,5 2,8

1,8 2,2 2,5 2,8

1,7 2,1 2,4 2,7

1,5 1,8 2,1 2,3

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

2,2 2,7 3,1 3,5

2,2 2,6 3,0 3,4

2,0 2,5 2,9 3,2

2,0 2,4 2,8 3,1

1,9 2,3 2,7 3,0

1,8 2,2 2,6 2,9

1,8 2,2 2,5 2,8

1,7 2,1 2,4 2,7

1,7 2,1 2,4 2,7

1,4 1,8 2,0 2,3

Pre

ssão

de

trab

alho

(ba

r)

13 15 18 20

4,2 4,5 4,9 5,2

4,1 4,4 4,8 5,0

3,9 4,2 4,6 4,9

3,7 4,0 4,4 4,6

3,6 3,9 4,3 4,5

3,4 3,7 4,0 4,3

3,4 3,6 4,0 4,2

3,2 3,5 3,8 4,0

3,2 3,4 3,7 3,9

3,1 3,3 3,6 3,8

2,6 2,8 3,1 3,3

4,1 4,4 4,8 5,1

4,0 4,3 4,7 4,9

3,9 4,1 4,5 4,8

3,6 3,9 4,3 4,5

3,5 3,8 4,2 4,4

3,4 3,6 4,0 4,2

3,3 3,5 3,9 4,1

3,2 3,4 3,7 3,9

3,1 3,3 3,6 3,8

3,0 3,3 3,6 3,7

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

80 /

120



163

25 28 30 35

5,8 6,2 6,4 6,9

5,6 6,0 6,2 6,7

5,5 5,8 6,0 6,4

5,1 5,4 5,6 6,1

5,1 5,4 5,6 6,1

4,8 5,0 5,2 5,6

4,7 4,9 5,1 5,5

4,5 4,7 4,9 5,3

4,4 4,6 4,8 5,2

4,3 4,5 4,7 5,1

3,6 3,9 4,0 4,3

5,7 6,0 6,2 6,7

5,5 5,8 6,0 6,5

5,3 5,6 5,8 6,3

5,0 5,3 5,5 5,9

4,9 5,2 5,4 5,8

4,7 4,9 5,1 5,5

4,5 4,8 5,0 5,4

4,4 4,6 4,8 5,1

4,3 4,5 4,7 5,0

4,2 4,4 4,6 4,9

3,6 3,8 3,9 4,2

40 45 50 60

7,4 7,8 8,2 9,0

7,1 7,5 7,9 8,7

6,9 7,3 7,7 8,4

6,5 6,9 7,3 7,9

6,5 6,9 7,3 7,9

6,0 6,4 6,7 7,4

5,9 6,2 6,6 7,2

5,6 6,0 6,3 6,9

5,5 5,8 6,2 6,7

5,4 5,7 6,0 6,6

4,6 4,9 5,1 5,6

7,2 7,6 8,0 8,8

6,9 7,4 7,8 8,5

6,7 7,1 7,5 8,2

6,3 6,7 7,1 7,8

6,2 6,5 6,9 7,6

5,9 6,2 6,6 7,2

5,7 6,1 6,4 7,0

5,5 5,8 6,1 6,7

5,4 5,7 6,0 6,6

5,3 5,6 5,9 6,5

4,5 4,8 5,0 5,5

4 6 8 10

2,5 3,1 3,6 4,0

2,4 3,0 3,4 3,8

2,4 2,9 3,3 3,7

2,2 2,7 3,1 3,5

2,2 2,7 3,1 3,4

2,1 2,5 2,9 3,2

2,0 2,5 2,8 3,2

1,9 2,4 2,7 3,0

1,9 2,3 2,7 3,0

1,9 2,3 2,6 2,9

1,6 1,9 2,2 2,5

2,5 3,0 3,5 3,9

2,4 2,9 3,4 3,8

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

2,2 2,7 3,1 3,4

2,1 2,6 3,0 3,3

2,0 2,5 2,8 3,2

2,0 2,4 2,8 3,1

1,9 2,3 2,7 3,0

1,9 2,3 2,6 2,9

1,8 2,2 2,6 2,9

1,6 1,9 2,2 2,4

3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 2,8

13 15 18 20

9,1 9,8

10,7 11,3

8,8 9,5 10,3

10,9

8,5 9,2 10,0

10,6

8,0 8,6 9,5 10,0

8,4 9,2 9,7

8,0 8,8 9,2

3,9

8,6 9,0

3,7

8,6

3,6 4,0

8,5

3,6 3,9

3,0 3,3 3,5

4,4 4,7 5,2 5,5

4,3 4,6 5,0 5,3

4,1 4,4 4,9 5,1

3,9 4,2 4,6 4,8

3,8 4,1 4,5 4,7

3,6 3,9 4,3 4,5

3,5 3,8 4,2 4,4

3,4 3,6 4,0 4,2

3,3 3,6 3,9 4,1

3,3 3,5 3,8 4,0

2,8 3,0 3,3 3,4

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

25 28 30 35

12,6 13,3 13,8 14,9

12,2

12,9

13,3

14,4

11,8

12,5

12,9

14,0

11,1 11,8 12,2 13,2

10,8

11,5

11,9

12,8

10,3

10,9

11,3

12,2

10,1

10,7

11,0

11,9

9,6 10,2

10,6

11,4

9,5 10,0 10,3 11,2

9,3 9,8 10,1

11,0

7,9 8,3 8,6 9,3

12,5 13,2 13,7 14,8

12,1

12,8

13,2

14,3

12,4

12,8

13,8

12,1

13,0

5,6

12,7

5,3 5,5

5,2 5,4 5,8

5,0 5,1 5,5

4,9 5,0 5,4

4,8 4,9 5,3

4,1 4,2 4,5

5,7 4,8

Pre

ssão

do

trab

alho

(ba

r)

40 45 50 60

15,9 16,9 17,8 19,5

15,4

16,3

17,2

18,3

14,9

15,8

16,7

18,3

14,1 14,9 15,7 17,2

13,7

14,5

15,3

16,8

13,0

13,8

14,6

15,9

12,7

13,5

14,2

15,6

12,2

12,9

13,6

14,9

11,9 12,7 13,3 14,6

11,7

12,4

13,1

14,3

10,0

10,6

11,1

12,2

15,8 16,7 17,6 19,3

15,2

16,2

17,0

18,7

14,8

15,7

16,5

18,1

13,9

14,8

15,6

17,0

13,5

14,4

15,1

16,6

12,9

13,7

14,4

15,8

12,6

13,4

14,1

15,4

12,1

12,8

13,5

14,8

12,5

13,2

14,5

12,3

13,0

14,2

5,1

11,0 12,1

320/

420

- -

- 10

0/15

0



164

4 6 8 10

5,2 6,4 7,3 8,2

5,0 6,2 7,1 7,9

4,9 6,0 6,9 7,7

4,6 5,6 6,5 7,2

4,5 5,5 6,3 7,1

4,3 5,2 6,0 6,7

4,2 5,1 5,9 6,6

4,0 4,9 5,6 6,3

3,9 4,8 5,5 6,2

3,8 4,7 5,4 6,0

3,3 4,0 4,6 5,1

5,2 6,3 7,3 8,1

5,0 6,1 7,0 7,9

4,8 5,9 6,8 7,6

4,6 5,6 6,4 7,2

4,4 5,4 6,2 7,0

4,2 5,2 5,9 6,6

4,1 5,0 5,8 6,5

3,9 4,8 5,6 6,2

3,9 4,7 5,5 6,1

3,8 4,6 5,3 6,0

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

13 15 18 20

9,4 10,0 11,0 11,6

9,0 9,7 10,6

11,2

8,8 9,4 10,3

10,9

8,3 8,9 9,7

10,2

8,0 8,6 9,5 10,0

7,6 8,2 9,0 9,5

7,5 8,0 8,8 9,3

7,2 7,7 8,4 8,9

7,0 7,5 8,2 8,7

6,9 7,4 8,1 8,5

5,9 6,3 6,9 7,2

9,3 9,9

10,9 11,5

8,9 9,6 10,5

11,1

8,7 9,3 10,2

10,7

8,2 8,8 9,6 10,1

8,0 8,5 9,4 9,9

7,6 8,1 8,9 9,4

7,4 7,9 8,7 9,2

7,1 7,6 8,3 8,8

6,9 7,5 8,2 8,6

6,8 7,3 8,0 8,4

5,8 6,2 6,8 7,2

25 28 30 35

13,0 13,7 14,2 15,3

12,5

13,3

13,7

14,8

12,1

12,8

13,3

14,3

11,4 12,1 12,5 13,5

11,1

11,8

12,2

13,2

10,6

11,2

11,6

12,5

10,3

10,9

11,3

12,2

9,9 10,5

10,9

11,7

9,7

10,3 10,6 11,5

9,5 10,1

10,4

11,3

8,1 8,6 8,9 9,6

12,8 13,6 14,0 15,2

12,4

13,1

13,6

14,7

12,0

12 ,7

13,1

14,2

11,3

12,0

12,4

13,4

11,0

11,7

12,1

13,0

10,5

11,1

11,5

12,4

10,2

10,8

11,2

12,1

9,8 10,4

10,7

11,6

9,6 10,2

10,5

11,4

9,4 10,0

10,3

11,1

8,0 8,5 8,8 9,5

40 45 50 60

16,4 17,4 18,3 20,1

15,8

16,6

17,7

19,4

15,3

16,3

17,1

18,8

14,5 15,3 16,2 17,7

14,1

14,9

15,7

17,2

13,4

14,2

15,0

16,4

13,1

13,9

14,6

16,0

12,5

13,3

14,0

15,3

12,3 13,0 13,7 15,0

12,0

12,8

13,4

14,7

10,2

10,9

11,4

12,5

16,2 17,2 18,1 19,9

15,7

16,6

17,5

19,2

15,2

16,1

17,0

18,6

14,3

15,2

16,0

17,5

13,9

14,8

15,6

17,0

13,2

14,0

14,8

16,2

12,9

13,7

14,5

15,8

12,4

13,1

13,9

15,2

12,1

12,9

13,6114,9

11,9

12,6

13,3

14,6

10,1 10,7 11,3 12,4

Pre

ssão

de

trab

alho

(ba

r)

350

/ 450



165

Exercícios:

1. Complete as dimensões desenho abaixo, consultando a tabela, e especifique o tipo de abertura de

inspeção.

Pressão de trabalho: 1bar

Dimensões da abertura: 100/150

Resistência kN/mm2: 176

É necessário fazer uma abertura no recipiente para encaixe do anel. Quando essa abertura for de

fechamento oval, há necessidade de se traçar uma elipse geométrica no recipiente. Este traçado pode ser

facilitado se usarmos uma chapelona.

Exercício

2. Trace uma elipse para construir a chapelona de uma abertura de inspeção para a mão.

Abertura oval: 100/150

Para a construção do anel que será introduzido na abertura do recipiente deve ser observada a distância

mínima permissível da saída do anel para fora da carcaça do recipiente. Essa distância deve ser igual ou

maior que uma vez e meia a espessura do anel. Essa distância é válida para anéis de corpo cônico ou

cilíndrico.



166

O fechamento cilíndrico é feito através de tampa externa aparafusada e com alavanca de forma que os

parafusos e a alavanca suportam a pressão interna do recipiente.



167

Esse sistema é utilizado somente para baixa pressão. Para fechamento de recipiente de alta pressão é

utilizada tampa com parafuso tipo olhal com articulação.

A quantidade de parafusos depende do diâmetro da tampa.

Também pode ser adaptado à tampa um braço com movimento giratório para facilitar o fechamento e

abertura do recipiente.



168

Exercício

3. Tendo o desenho e os dados, faça os exercícios.

Pressão interna = 10bar

Diâmetro da abertura = 800mm

Diâmetro dos parafusos = M 24 (5.6)

Quantidade de parafuso = 10

1. Qual é a força exercida na tampa?

2. Qual é a força exercida em cada parafuso/

3. Consulte a tabela e responda se o diâmetro dos parafusos é suficiente.



169

Força de tração máxima admissível por parafuso no sentido do eixo

Parafuso sem tensão inicial (prévia) Parafuso com tensão inicial

(prévia) Diâmetro

Área da secção

As 4.6 5.6 10.6 10.9 H HZ H HZ H HZ H HZ mm2 KN KN KN KN KN KN KN KN

M 12 84,3 9,3 10,5 12,6 14,3 30,5 34,6 35,0 40,0 M 16 157 17,3 19,6 23,6 26,7 56,5 64,4 70,0 80,0 M 20 245 27,0 30,6 36,8 41,7 88,2 100,5 112,0 128,0 M 22 303 33,3 37,9 45,5 51,5 109,0 124,2 133,0 152,0 M 24 353 38,8 44,1 53,0 60,0 127,0 144,7 154,0 176,0 M 27 459 50,5 57,4 68,9 78,0 165,2 188,2 203,0 232,0 M 30 561 61,7 70,1 84,2 95,4 202,0 230,0 245,0 280,0 M 36 817 89,9 102,1 122,6 138,9 294,0 335,0 357,0 408,0

110 125 150 170 360 410 0,7 – Fv/As

0,8 – Fv/As

σadm tração

H = carga normal

H2 = Cargas adicionais

Peças internas

O recipiente é composto por diferentes tipos de peças, conforme suas funções.

Quanto às funções, os recipientes podem ser divididos em dois grandes grupos:

• Trocadores de calor;

• Recipientes de coluna.

Trocador de calor

Dentro de um trocador de calor se faz a troca de energia térmica (alta temperatura para baixa

temperatura).

Esta troca de energia ocorre entre dois fluidos separados por uma divisória.

Esta divisória pode ser formada por diferentes elementos.

A construção da divisória se diferencia conforme o tipo do trocador de calor.

A seguir, vamos ilustrar cinco dos tipos mais comuns dessas divisórias:



170

• Trocador de calor tipo placa;

• Trocador de calor tipo câmara (cinta) espiral;

• Trocador de calor tipo espiral de tubo;

• Trocador de calor tipo duplo tubo;

• Trocador de calor tipo feixe tubular;

• Trocador de calor tipo placa;



171

• Trocador de calor tipo câmara (cinta);

• Trocador de calor tipo espiral de tubo.



172

• Trocador de calor tipo duplo tubo

A figura mostra dois tipos de trocador de calor (a e b). o trocador da figura a apresenta duas possibilidades

de construção: sem compensação de dilatação (parte superior da figura) e com compensação de

dilatação, que é feita por meio de guarnições (parte inferior da figura)

A figura b mostra um trocador de calor com compensação de dilatação. A diferença entre a parte superior

e a inferior (da figura) está no tipo de compensador de dilatação que varia apenas o tamanho das ondas.

A figura mostra dois tipos de trocador de calor de tubo duplo ou em forma de cascata, sendo que na figura

c a ligação dos tubos é feita somente em uma extremidade. E a figura d mostra o mesmo tipo, só que a

ligação dos tubos é feita nas duas extremidades, facilitando assim a limpeza.

• Trocador de calor tipo feixe tubular.



173

Este tipo de trocador de calor é o mais utilizado. Ele se compõe de feixe de tubos que são fixados no

espelho (suporte de tubos).

Existem diferentes processos para se forçar a compensação de dilatação, mostraremos apenas alguns

tipos.

Trocador de calor com tubos fixos em dois espelhos que, por sua vez, são fixos na carcaça. A

compensação de dilatação é feita na carcaça. A diferença entre os trocadores das figuras está no

processo de dilatação de compensação: compensador tipo onda e compensador tipo guarnição.

A figura mostra um trocador de calor com tubos fixos em dois espelhos, sendo um espelho fixo na carcaça

e outro livre para fazer a compensação de dilatação (cabeça flutuante).



174

A figura mostra um trocador de calor com tubos em forma de U fixos em um só espelho, onde a

compensação de dilatação é feita nos próprios tubos.

A figura mostra um trocador de calor sem compensação de dilatação, com dois espelhos fixos na carcaça

do trocador.

Este processo é utilizado em função de dois fatores: a temperatura de trabalho deve ser baixa e o

comprimento do trocador de calor não deve ser grande, pois o fator de dilatação está diretamente ligado à

temperatura e ao comprimento do material.

Espelho

Os tubos são fixados nos espelhos através do processo de soldagem e expansão dos tubos.

Os tubos são fixados nos espelhos normalmente a 60º. A distância entre os tubos (t) é de 1,5 . d e 1,25. d

onde d = diâmetro do tubo.



175

No caso a e c, a distância entre os centros dos tubos é igual no espelho e também no feixe de tubos; no

caso b, a distância entre os tubos no feixe é menor que a do espelho.

Normalmente os espelhos são fixados pelo processo de soldagem nas carcaças. Mas este processo

dificulta a limpeza e a manutenção do trocador. Por isso sempre que possível é aconselhável que os

espelhos sejam fixados nas carcaças dos trocadores de calor por intermédio de flanges, para facilitar a

limpeza e manutenção.

A figura ilustra um exemplo de construção de um trocador de calor tipo cabeça flutuante, onde apenas um

espelho é fixado na carcaça.

A figura mostra um exemplo de construção de um trocador de calor, com compensação de dilatação na

carcaça com sistema de guarnição (gaxeta) onde os espelhos são fixados na carcaça.

Chicanas

São chapas montadas dentro do trocador com o objetivo de direcionar o fluxo de resfriamento. Com este

sistema de chicanas o processo de resfriamento é mais eficaz, devido ao direcionamento do fluxo.



176

A figura mostra o fluxo do meio refrigerante percorrendo as chicanas.

As chicanas são fixadas no distanciador, onde devem ser mantidas eqüidistantes dos tubos.

As chicanas são construídas de segmentos de chapas montados alternadamente (parte superior e

inferior).

A figura mostra o percurso do fluxo dentro dos tubos do trocador de calor. Este trocador de calor possui a

entrada e saída do fluxo do mesmo lado, havendo a necessidade de se utilizar um cabeçote com divisória.



177

Recipientes de coluna

Este tipo de recipiente é empregado para separar misturas de líquidos e gases.

São construídos em anéis de chapas denominados virolas, que podem ser fixadas umas às outras

através de solda ou de flange.

A espessura da chapa deve ser calculada com o recipiente totalmente cheio de líquido.

Para o teste de pressão hidrostática, existem três fatores a serem considerados: a altura do recipiente, a

densidade do líquido e a aceleração da gravidade.

Exercício

5. Calcule a espessura da chapa.

Diâmetro do recipiente = 8m

Altura do recipiente = 27,5m

Material x 10 CrNiTi 189

Meio circulante = água



178

Bandejas

Nas virolas são montadas as bandejas que fazem a separação dos gases ou líquidos.

As bandejas são construídas de tal forma que o vapor sobe e, após a condensação, o líquido retorna

através dos condutores de descida, que são localizados nas laterais do recipiente.

Tipos de bandeja

Existem vários tipos de bandeja que dão passagem ao vapor.

As que iremos mostrar a seguir são as mais comuns.



179

A figura mostra uma bandeja com furos de 40 a 120mm de diâmetro com rebordeamento ou anéis de

tubos soldados e tampas tipo sino, com canais de saída de vapor.

Este processo é muito versátil.

A figura mostra uma bandeja com furos de 20 a 50mm de diâmetro, com tampa dos furos tipo válvula.

Este processo se adapta a qualquer quantidade de vapor.

A figura mostra uma bandeja com furos de 8 a 15mm de diâmetro.

Este tipo se denomina bandeja tipo peneira. Neste tipo de bandeja, a quantidade de vapor é constante,

não tendo regulagem. Porém o custo de construção comparado aos dois anteriores é menor.



180

A figura mostra uma bandeja com rasgos de largura de 3 a 12mm. Este tipo é denominado bandeja tipo

grade. A diferença do anterior é que não possui os condutores de descarga, o retorno se faz pelos

próprios rasgos.

O custo de construção também é menor comparado aos dos primeiros sistemas mencionados.

Fixação das bandeja

A fixação das bandejas nas virolas pode ser feita através de soldagem ou de parafusos.

Fixação das bandejas por solda

A figura mostra uma bandeja soldada só de um lado. Esse processo é muito usado para bandejas de

chapa fina.

A figura mostra uma bandeja soldada em ambos os lados, este sistema é usado para bandejas com

espessuras grandes.

A figura mostra outra possibilidade de fixação de bandeja.

Esse processo é aplicado para evitar o empenamento da bandeja, causado pela tensão, durante a

soldagem.



181

A figura mostra a possibilidade de fixação quando houver necessidade de muitas bandejas.

O que é crítico neste sistema é que a soldagem no rebordeamento da bandeja provoca uma redução na

resistência do recipiente de coluna.

Fixação das bandejas por parafusos

Para se executar a limpeza e manutenção, as bandejas desmontáveis facilitam este trabalho.

A seguir apresentamos alguns tipos mais comuns de fixação através de parafusos.

A figura mostra uma cinta em forma de T forjada e soldada na própria carcaça. A bandeja é aparafusada

na cinta. Este sistema faz com que as forças sejam absorvidas na virola.

A figura mostra outro sistema de fixação através de um anel suporte soldado na virola, onde a bandeja é

fixada através de parafusos.



182

A figura mostra um sistema semelhante ao da figura, a diferença é que no anel forjado é feito o alojamento

do suporte da bandeja.

A vantagem em relação é que após a desmontagem as paredes do recipiente ficam totalmente livres para

a limpeza.

O da figura a seguir oferece a mesma vantagem do da figura, a fixação é feita através de guarnição. Outro

sistema que oferece as mesmas vantagens e é totalmente desmontável é o da figura, onde as bandejas

são fixadas através de prisioneiros e distanciadores formando pacotes.



183



184

Flanges e vedações

Introdução

As conexões tubulares podem ser não-desmontáveis (soldadas) ou desmontáveis (roscadas e

parafusadas).

A melhor conexão é a soldada por oferecer uma perfeita vedação e por também construir um processo

barato, seguro e que não exige manutenção.

Entretanto, existe caso onde é necessário que a conexão seja desmontável. Nessas situações, vê-se o

amplo emprego de flanges.

Flanges.

Flange é uma conexão especial, que serve para ligar, por meio de parafusos, uma rede o fechamento de

extremidades, ligar na rede de instalação na outra, fazer o fechamento de extremidades, ligar na rede

válvulas, bombas, compressores, vasos, tanques, etc. e proporcionar na rede reduções de bitolas de tubo.

Podem ser metálicos e não–metálicos, sendo forjados ou fundidos.



185

O flange é aplicado onde se deseja facilidade de montagem ou desmontagem de uma rede de instalação

ou equipamento e também para facilidade de manutenção.

A figura nos mostra uma ligação com flange, parafusos e porcas.

Designação dos flanges

Designação:

DE = diâmetro externo DF = diâmetro da posição dos furos

DN = diâmetro nominal df = diâmetro do furo

É o diâmetro nominal que determina as outras medidas do flange em função do diâmetro do tubo a ser

unido.

A norma DIN 2502, por exemplo, especifica para uma pressão nominal de 10bar, as medidas em mm dos

flanges conforme a tabela. O número de furos sempre deve ser par, devido à simetria do sistema.

Diâmetro nominal

Diâmetro externo

DE DF

N0 de furos Parafusos

Ø dos furo df

6 75 50 4 M10 11,5 8 80 55 4 M10 11,5 10 90 60 4 M12 (1/2”) 14 15 95 65 4 M12 (1/2”) 14 20 105 75 4 M12 (1/2”) 14 25 115 85 4 M12 (1/2”) 14 32 140 100 4 M16 (5/8”) 18 40 150 110 4 M16 (5/8”) 18 50 165 125 4 M16 (5/8”) 18 65 185 145 4 M16 (5/8”) 18 80 200 160 4 M16 (5/8”) 18

100 220 180 8 M16 (5/8”) 18 125 250 210 8 M16 (5/8”) 18 150 285 240 8 M20 (3/4”) 23 175 315 270 8 M20 (3/4”) 23



186

Solicitações

A seleção dos flanges em função da pressão nominal é importante, por que é a pressão interna da

caldeira que determina as solicitações nos flanges e nos parafusos da junção.

Simplificando podemos apresentar as solicitações conforme a figura. Em função das solicitações nos

tubos e flanges, devem ser utilizados parafusos com resistência adequada.

Muitas vezes usam-se parafusos elásticos, com os quais o prolongamento no caso da solicitação sempre

está dentro dos limites de elasticidade.



187

Tipos de flanges: Flange de pescoço

É bastante usado com tubulações industriais para quaisquer pressões e temperaturas. É uma peça

resistente que permite melhor vedação e que dá origem a menores tensões residuais em conseqüência da

soldagem, e das diferenças de temperatura.

Flange sobreposto

É um flange de menor custo por ser mais fácil de se instalar do que o anterior: a ponta do tubo encaixa no

flange, facilitando o alinhamento e evitando a necessidade de corte do tubo na medida exata. O flange é

ligado ao tubo por duas soldas em ângulo, uma externa e outra interna.

Este flange é um dos mais usados em tubulações não–críticas (até 20kg/cm2 e 400ºC) porque o aperto

permissível é pequeno, as tensões residuais são elevadas e as descontinuidades de secção dão origem à

concentração de esforços, facilitando assim a erosão e a corrosão.



188

Flange rosqueado

Em tubulares industriais este flange é usado apenas para tubos de metais de difícil soldabilidade (ferro

fundido e alguns aços–liga).

Flange solto (“Lap joint”)

Este flange não fica preso à tubulação como os demais, podendo desligar livremente sobre o tubo quando

desconectado. Para sua utilização, solda-se, na extremidade do tubo, uma peça especial denominada

virola que servirá de bastante para o flange.

Em serviços que exijam tubulações de materiais caros (aços inoxidáveis, ligas de Ni, etc.) é usado este

tipo de flange, pois, não tendo contato com o fluido circulante, pode ser de material de menor custo (aço–

carbono, ferro fundido, etc.)

Flange cego

É um flange usado para fechamento das extremidades de redes de instalação, com bocais flangeados.



189

Flange de encaixe e solda

É um flange semelhante ao sobreposto, porém tem um encaixe completo para a ponta do tubo; a solda

externa é mantida, eliminando-se a interna. É usado em tubulações de diâmetros até 2”.

Devido à descontinuidade interna, não são recomendados para serviços com materiais corrosivo.

Flange integral

O flange integral é usado em alguns casos para tubos de ferro fundido.

É o tipo mais antigo de flange e também o mais resistente.

O flange é ligado ao tubo no próprio processo de fabricação, ficando a face interna do tubo perfeitamente

lisa, sem descontinuidades que facilitem a concentração de esforços ou corrosão.

Flange cego temporário (raquete)

O flange cego temporário é instalado entre dois flanges, quando se deseja, temporariamente, um bloqueio

rigoroso e absoluto do fluxo. Evidentemente devem ser colocadas juntas de ambos aos lados. O tipo

raquete possui um cabo que tem a finalidade de indicar se a rede de instalação (tubulação) está ou não

bloqueada.



190

Existe também um tipo de flange cego, denominado figura oito, que possui função idêntica a da raquete.

Flange de orifício

É um flange que possui em sua lateral, furos eqüidistantes, rebaixados, roscados ou para encaixe e solda,

que vão do diâmetro externo até o interno.

Entre dois destes flanges é colocada uma placa com orifício, que serve para realizar a medição do fluxo.

Observação:

Os tipos de flanges estudados até agora apresentam-se, normalmente, em formato circular. Entretanto os

flanges podem-se apresentar em formato quadrado ou oval. O formato do flange depende de fabricação

do equipamento que será conectado, tais como, válvulas, compressores de ar, bombas e lubrificadores.



191

Tipos de faceamento de flanges

O faceamento dos flanges está padronizado na norma ANST.B.16.5.

A seguir, serão apresentados os tipos mais usuais.

Face com ressalto

Os tipos faceados com ressalto são mais comuns para flanges de aço, aplicáveis a quaisquer condições

de pressão e temperatura. O ressalto tem 1/16” de altura para pressões até 200N/cm2 (~ 300 PSI), e 1/4"

de altura para pressões mais altas. A superfície do ressalto apresenta geralmente uma série de pequenas

ranhuras concêntricas e não espiraladas, pois dessa forma dariam origem a vazamentos.

Sob encomenda especial a superfície do ressalto pode também ser fornecida com acabamento espelhado

liso ou com acabamento espelhado, para uso com juntas metálicas.

Face plana

É o faceamento usual nos flanges de ferro fundido e de outros materiais frágeis, como os plásticos, por

exemplo.

A força de aperto da junta é muito inferior á obtida em igualmente de condições com os flanges de face

com ressalto. Entretanto, se os flanges de ferro fundido e de outros materiais frágeis tivessem faces com

ressalto, o aperto dos parafusos poderia causar fraturas nas bordas do flange em conseqüência da flexão.

É importante observar que só se devem usar flanges de face plana para acoplar com flanges também de

face plana das válvulas e equipamentos fabricados de ferro fundido.

Face para junta anel (RTJ)

Esse tipo de face é usado em flanges de aço para serviços severos, de altas pressões e temperaturas

principalmente para fluidos perigosos, inflamáveis, tóxicos, etc.; em que deva haver absoluta segurança

contra vazamentos. A face dos flanges tem um rasgo circular profundo onde se encaixa a junta em forma

de anel metálico. Consegue-se nesses flanges uma boa vedação não só devido à ação de cunha da junta

anel nos rasgos dos flanges, como também porque a pressão interna tende a dilatar a junta anel

apertando-a contra as paredes dos rasgos. As faces para junta anel garantem também melhor vedação

em serviços com grandes variações de temperatura.



192

Face de macho e fêmea

Esses faceamentos, bem mais raros do que os anteriores, são usados para serviços especiais com fluidos

corrosivos, porque consistem em uma lingüeta e uma ranhura para encaixe da junta que está protegida,

não tendo quase contato com o fluido.

Observação:

Para maior esclarecimento de pressões em libras sobre o flange, procurar tabelas.

A tabela a seguir específica as dimensões em milímetro e polegada de flange de pescoço e sobreposto

para 150 e 300 libras. De 2” a 24” de diâmetro nominal.



193

150# Ø

A B C D E F Ø Furos N0 Furos 2” 152 121 92 64 19 25 3/4" 4 3” 190 152 127 70 24 30 3/4" 4 4” 229 190 157 76 24 33 3/4" 8 6” 279 241 216 89 25 40 7/8” 8 8” 343 298 270 102 29 44 7/8” 8

10” 405 362 324 102 30 49 1” 12 12” 483 432 381 114 32 56 1” 12 14” 533 476 413 127 35 57 1 1/8” 12 16” 597 540 470 127 37 63 1 1/8” 16 18” 635 578 533 140 40 68 1 1/4" 16 20” 698 635 584 145 43 73 1 1/4" 20 24” 813 749 692 152 48 83 1 3/8” 20

300 # Ø A B C D E F Ø Furos N0 Furos

2” 166 127 92 70 22 33 3/4" 8 3” 210 168 127 79 29 43 7/8” 8 4” 254 200 157 86 32 48 7/8” 8 6” 313 270 216 98 37 52 7/8” 12 8” 381 330 270 111 41 62 1” 12

10” 445 387 324 117 48 67 1 1/8” 16 12” 521 451 381 130 51 73 1 1/4" 16 14” 584 514 413 143 54 76 1 1/4" 20 16” 648 572 470 146 57 83 1 3/8” 20 18” 711 629 533 159 60 89 1 3/8” 24 20” 775 686 584 162 63 95 1 3/8” 24 24” 914 813 892 168 70 106 1 5/8” 24

A tabela a seguir especifica as dimensões em milímetro e polegada de flanges de pescoço (WN.F–RTJ)

de 300, 400, 600 e 900 libras, de 2” a 24” de diâmetro nominal.



194

300#

Ø A B C D E F G Ø Furo

N0 Furos

2” 165 127 108 83 62 22 8 3/4" 8 3” 210 166 146 124 71 29 8 7/8” 8 4” 254 200 175 149 78 32 8 7/8” 8 6” 318 270 241 211 90 37 8 7/8” 12 8” 381 330 302 270 103 41 8 1” 12

10” 445 387 356 324 109 48 8 1 1/8” 16 12” 521 451 413 381 122 51 8 1 1/4" 16 14” 584 514 457 419 135 54 8 1 1/4" 20 16” 648 565 508 470 138 57 8 1 3/8” 20 18” 711 629 575 533 151 60 8 1 3/8” 24 20” 775 686 635 584 152 63 10 1 3/8” 24 24” 914 813 749 692 157 70 11 1 5/8” 24

400 # Ø

A B C D E F G Ø Furo N0

Furos 2” 165 127 108 83 73 25 8 3/4" 8 3” 210 166 146 124 83 32 8 7/8” 8 4” 254 200 175 149 89 35 8 1” 8 6” 318 270 241 211 103 41 8 1” 12 8” 381 330 302 270 117 48 8 1 1/8” 12

10” 445 387 356 324 124 54 8 1 1/4" 16 12” 521 451 413 381 137 57 8 1 3/8” 16 14” 584 514 457 419 149 60 8 1 3/8” 20 16” 648 565 508 470 152 63 8 1 1/2" 20 18” 711 629 575 533 165 67 8 1 1/2" 24 20” 775 686 635 584 168 70 10 1 6/8” 24 24” 914 813 749 692 175 76 11 1 4/8” 24

600#

Ø A B C D E F G Ø Furo N0 Furos

2” 165 127 108 83 73 25 8 3/4" 8 3” 210 168 146 124 83 32 8 7/8” 8 4” 273 216 175 149 102 38 8 1” 8 6” 356 292 241 211 117 48 8 1 1/8” 12 8” 409 349 302 270 133 56 8 1 1/4" 12

10” 508 432 356 324 152 63 8 1 3/8” 16 12” 559 489 413 381 156 67 8 1 3/8” 20 14” 603 527 457 419 165 70 8 1 1/2" 20 16” 686 603 508 470 178 76 8 1 5/8” 20 18” 743 654 575 533 184 83 8 1 3/4" 20 20” 813 724 635 584 190 89 10 1 3/4" 24 24” 940 838 749 692 203 102 11 2” 24

900 # Ø A B C D E F G Ø Furo N0

Furos 2” 216 165 124 95 102 38 8 1” 8 3” 241 190 156 124 102 38 8 1” 8 4” 292 235 181 149 114 44 8 1 1/4" 8 6” 381 318 241 211 140 56 8 1 1/4" 12 8” 470 394 308 270 162 63 8 1 1/2" 12



195

10” 546 470 362 324 184 70 8 1 1/2" 16 12” 610 533 419 381 200 79 8 1 1/2" 20 14” 641 559 467 419 213 86 11 1 5/8” 20 16” 705 616 524 470 216 89 11 1 3/4" 20 18” 787 686 594 533 229 102 13 2” 20 20” 857 749 648 584 248 108 13 2 1/8” 20 24” 104

1 902 772 692 292 140 16 2 5/8” 20

A tabela abaixo especifica as medidas em polegada e milímetro de afastamento dos tubos aos flanges

desde 2” até 24” de diâmetro nominal.



196

Nota:

Dimensões B e T em milímetros

A tabela abaixo especifica as dimensões em milímetros das curvas (ou joelho) de 900 a 450 a serem

flangeadas de 1” a 24” de diâmetro nominal.

Podem-se usar flanges em ambos os lados dos joelhos nos seguintes casos:

Raios longos Raios curtos

180º - de 2 1/2" para maior 180º - De 6” para maior

90º - 4” para maior 90º - de 8” para maior

45º - 8” para maior

90º

Raios longos Raios curtos 45º

Diâm. A a A a

B b y

1” 16 1 1/2"

Use flange de gola soldada 22

2” 86 76 61 51 45 35 28 3” 124 114 86 78 61 51 36 4” 165 152 125 102 77 64 45 6” 242 229 165 152 108 95 67 8” 318 305 216 203 140 127 90

10” 394 381 267 254 172 159 112 12” 476 457 324 305 210 191 135 14” 552 533 375 356 241 222 157 16” 629 610 425 406 273 254 180 18” 705 686 476 457 305 286 202 20” 781 762 527 508 337 318 228 24” 933 914 629 610

400 381 270



197

Vedações

A finalidade das vedações (juntas ou guarnições) é evitar vazamentos em diversas peças montadas em

máquinas, aparelhos, tubulares, caldeiras, etc. As peças podem estar em repouso ou em movimento. Uma

vedação deve ser resistente a meios químicos, a temperatura, a pressão, a desgaste e a envelhecimento.

A figura mostra as solicitações às quais a vedação está submetida.

1 Força de aperto do parafuso

2 Pressão interna

3 Temperatura

4 Meio (material circulante)

Em função das solicitações existem vedações de materiais moles (elásticos) tais como borracha e

plásticos e vedações de materiais mais duros tais como cobre, alumínio, chumbo, etc.

O tipo de vedante é determinado em função do material empregado (líquido, gás ou vapor) que passa na

tubulação e sua variação de temperatura e pressão.

Nas instalações especiais, de vapor, ar comprimido, vácuo, etc., emprega-se também o litargírio (protóxido

de chumbo) misturado com glicerina. É uma vedação segura mas apresenta o inconveniente de uma

secagem rápida, não permitindo correções posteriores.

A tabela apresenta as vedações mais comuns.



198

Materiais para vedações

Guarnição Forma Denominação Material

Papelão Borracha sintética

Teflon Materiais macios

DIN. 2690 DIN. 2692

Asbesto (amianto)

Guarnição espiral Aço–carbono Alumínio

Cobre, magnésio Anel impermeável

corrugado Aço baixo teor carbono Alumínio

Cobre, magnésio

Metais macios

Guarnição com chapa de

revestimento Aço baixo teor carbono

Guarnição metálica chata

DIN. 2694

Guarnição metálica de

perfil losangular


perfil oval


perfil redondo

Guarnição metálica de perfil abaulado

Guarnição tipo lente DIN.

2696

Guarnição de perfil tipo pente DIN. 2697

Guarnições metálicas

Guarnição tipo membrana DIN. 2695

Metais moles e deformáveis, Cu, Al, aço

macio, aço–liga.

Tipo de guarnições e sua aplicação

As guarnições podem ser de dois tipos:

• Guarnição para vedação em repouso;

• Guarnição para vedação em movimento.

Guarnições para vedação em repouso

Normalização:

DIN 2690



199

Anel 100 ND 16 DIN 2690

Diâmetro nominal pressão nominal

100mm 16bar

Chapa de aço

DIN 2698

Anel 115 x 162 DIN 2698

DI = 115mm

DE = 162mm

Guarnições perfiladas

DIN 2693

Anel 122 DIN 2693

Diâmetro interno



200

Anel tipo lente

DIN 2696

Anel 94 x 143 DIN 2696

DIN 2696

DI = 94mm St 35.8

DE = 143mm

Material

Anel tipo pente



201

DIN 2697

Anel A 115 x 162 DIN 2697

Formato A

St 35.8

DI DE material

Guarnições para vedação em movimento

Consistem em guarnições montadas uma ao lado da outra formando “pacotes”.

O princípio é a vedação de contato entre superfícies em movimento. A vedação no sentido radial é

causada pelas forças axiais.

Os pacotes podem ser de materiais moles não–metálicos tais como couro, plásticos, etc.



202

Podem, também, ser metálicos, consistindo de vários anéis de metal facilmente deformável na zona

plástica.

Os pacotes podem, ainda, ser constituídos de uma combinação de metal (aço, Al, Cu, etc.) com materiais

moles ou de uma massa amorfa de plásticos tais como neoprene, borracha, silicone.

Orientação para seleção de guarnições (juntas)

A indicação do metal da junta depende, principalmente, das condições operacionais (pressão e

temperatura) e do fluído confinado, enquanto a escolha do estilo da guarnição depende das características

mecânicas e das dimensões do acoplamento.

Sempre que projetar ou fizer a manutenção de acoplamentos, multiplique a pressão de trabalho em kg/cm2

pela temperatura de trabalho em graus Celsius (ºC); se o resultado exceder a 8500, a utilização da

guarnição metálica faz–se necessária.

A título de orientação, apresentamos a tabela, onde os valores da primeira coluna indicam os índices

máximos de resistência dos materiais utilizados na fabricação de guarnições.

Em geral as guarnições fabricadas de materiais não–metálicos não devem ser utilizadas em temperaturas

acima de 440ºC ou pressões maiores que 80kg/cm2.



203

Pressão x Temperatura = índice máximo

Temperatura ºC máxima Material da junta

500 150 Borracha 1300 120 Fibra vegetal 4350 200 Tecido de amianto

Emborrachado

8500 440 Papelão hidráulico de amianto

8500 e acima * Junta metálica

A tabela apresenta alguns materiais utilizados na fabricação de guarnições e materiais empregados em

seu enchimento, com os limites máximos de resistência à temperatura. O tipo, diâmetro da guarnição e o

rigor da ação corrosiva do fluido podem aumentar ou diminuir esses limites.

Metais Limites máximo de

resistência à temperatura

Chumbo 100ºC Latões comuns 260ºC

Cobre 315ºC Alumínio 425ºC AISI 304 540ºC AISI 316 540ºC

Aço carbono 540ºC AISI 502 620ºC AISI 410 650ºC

Prata 650ºC Ouro 650ºC

Níquel 760ºC AISI 430 760ºC

Monel 815ºC AISI 3095 870ºC AISI 321 870ºC AISI 347 870ºC

Inconel 600 1100ºC Titânio 1100ºC

Enchimentos especiais para guarnições

Para atender projetos especiais, as guarnições poderão ser fabricadas com enchimento de metais macios.

Politetrafluoretileno (Teflon) 260ºC Papelão hidráulico de amianto 440ºC Amianto branco (Crisotila) 500ºC Amianto azul africano (Crosidolita) 500ºC Fibra cerâmica 1260ºC Grafite puro, laminado (Grafoil) 1650ºC



204

Trocador de calor Trocador de calor é um equipamento utilizado para resfriar ou elevar a temperatura de um fluido, visando

ao equilíbrio de um sistema.

O trocador de calor compõe-se basicamente de três partes: um compartimento estanque, um conjunto

de tubos chamado feixe tubular e um disco de metal usinado e perfurado chamado espelho.

O compartimento estanque é a parte onde se faz a troca de energia térmica, a qual ocorre entre dois

fluidos separados por uma divisória. De acordo com a utilização do trocador de calor, pode haver mais de

um compartimento estanque, neste caso, os vários compartimentos são acoplados um ao outro por meio

de flanges.

Observe a figura a seguir.

O feixe tubular é um conjunto de tubos dispostos de várias maneiras, por onde o fluido circula,

possibilitando a troca de energia térmica. Dependendo do tamanho do trocador de calor, os tubos podem

ser apoiados por placas de metal que também servem para direcionar o fluxo de resfriamento.



205

As placas de metal que servem de apoio e de direcionamento do fluxo são chamadas chicanas. Existem

dois tipos de chicanas: as segmentares e as de anel e disco.

As chicanas segmentares são cortadas em um dos lados numa proporção que varia segundo o diâmetro

da chicana; usualmente, essa proporção é de 25%. As chicanas podem ser colocadas em posição vertical

ou horizontal.

As chicanas de anel e de disco são na verdade uma chicana dividida em duas, pois o disco é a parte

central que, ao ser retirada, forma a outra parte em formato de anel.

As chicanas também servem para manter um espaçamento entre os tubos do feixe tubular e para restringir

a vibração causada pelo impacto do fluido sobre os tubos.

O espelho é um disco de metal perfurado de acordo com o diâmetro dos tubos que compõem o feixe

tubular. O espelho é encaixado em ambas as extremidades do compartimento estanque e serve para fixar

os tubos.



206

Basicamente, existem dois tipos de trocadores de calor: os de mistura e os de superfície.

Trocadores de calor e de mistura

São equipamentos em que os dois fluidos entram em contato um com outro, permitindo que o fluido

quente ceda calor ao fluido frio.

Trocadores de calor de superfície

São os mais comuns e apresentam uma divisória, isto é, um elemento que facilita o equilíbrio térmico,

direcionando o fluxo.

No entanto, existem trocadores de calor mais simples que não apresentam divisória e a troca de energia

térmica se faz pela proximidade entre um tubo e outro.

A divisória dos trocadores de calor é formada pelos próprios tubos ou por outros elementos. De acordo

com a divisória, faz-se a classificação dos trocadores de calor de superfície, que podem ser: duplo tubo,

espiral de tubo, casco e tubos, com placas e aletado.

Trocador duplo tubo

É formado por dois tubos com diâmetros diferentes, colocados um dentro do outro; por dentro do tubo

menor passa um dos fluidos e pelo tubo maior passa o outro fluido.

Este tipo de trocador é simples e portanto, de custo menor e de fácil manutenção; porém, a troca de calor

é pequena devido ao comprimento comercial dos tubos, que é de 6 metros. Neste tipo, a divisória é o

próprio tubo.



207

Trocador de espiral de tubo

Este tipo de trocador permite uma área maior de troca de calor. O tubo é "enrolado" e fica dentro de um

reservatório. É usado quando se quer aquecer ou resfriar o fluido contido no reservatório.

Trocador de casco e tubos

Este tipo é o mais usado nas indústrias, especialmente quando se necessita de grandes áreas de troca de

calor.

O trocador de casco e tubos apresenta um feixe de tubos presos pelas pontas nos espelhos, os quais são

soldados ou flangeados à carcaça e aos cabeçotes. Os cabeçotes são responsáveis por cortar o fluido dos

tubos, promover o retorno e distribuir o fluxo pelos tubos. Os fluidos entram e saem do trocador de calor

por um pescoço e um flange. Veja as partes que compõem este tipo de trocador de calor.



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cabeça móvel canal de cabeça móvel flange de cabeça móvel tampa agulha ou bico espelho tubos casco ou carcaça casca - tampa flange para união da cabeça estacionária flange para cabeça posterior bico da carcaça flange da casca - tampa juntas de expansão

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espelho flutuante tampa flutuante da cabeça posterior flange da cabeça flutuante guarnição flutuante varão espaçador placa suporte transversal placa vedadora conduto separador conexão para ventilador conexão para drenagem conexão para instrumentos suporte para apoio (sapata) olhal de suspensão

No trocador de calor tipo casco e tubos são colocadas chicanas que obrigam o fluido do casco a percorrer

todo o trocador, sem parar, a uma certa velocidade. Cada vez que o fluxo percorre o comprimento do

trocador de calor, temos um passe ou passagem.

Assim, quando o fluido dos tubos entra pelo cabeçote esquerdo, percorre o comprimento do tubo e sai

pelo cabeçote direito, dizemos que houve um passe. O mesmo acontece com o fluido do casco.

Trocador de calor com placas

Compõe-se de várias placas de metal estampadas, prensadas uma contra a outra e colocadas em tubos.

As placas são estampadas para oferecer maior resistência mecânica e maior troca de calor.

Os conjuntos de placas são mantidos juntos por meio de duas placas de pressão com parafusos. Quanto

maior for o número de placas, maior será a troca de calor. A distância entre as placas é de 4 a 6mm e a

espessura de cada placa é de 1 a 1,5mm.

O trocador de calor com placas é de fácil desmontagem e por isso, a limpeza pode ser feita com

facilidade.

Este tipo de trocador de calor tem grande aplicação nas indústrias químicas e alimentícias.



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Trocador de calor aletado

Este tipo de trocador de calor consiste de dois tubos concêntricos; o tubo menor apresenta aletas que

podem ser longitudinais ou transversais.

Este tipo de trocador é usado para aumentar a superfície de transferência de calor; é empregado quando a

propriedade de transferência de calor de um fluido apresenta grande resistência ao escoamento de calor e

o outro fluido apresenta baixa resistência.

Os vários tipos de trocadores de calor são utilizados em indústrias petroquímicas, siderúrgicas,

metalúrgicas e alimentícias, além de serem empregados como condensadores de refrigeradores e

evaporadores de aparelhos de ar condicionado. Até mesmo tornos de comando numérico podem ter

resfriadores de calor, que nada mais são que trocadores de calor. No entanto, o emprego mais comum

dos trocadores de calor está vinculado à operação de caldeiras, que trabalham em ambientes sujeitos a

grande variação de temperatura e pressão.

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Apostila de Métodos e Processos de Caldeiraria