Nocoes de Hidraulica e Pneumatica

(1)

NOÇÕES DE

HIDRÁULICA E

PNEUMÁTICA

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NOÇÕES DE

HIDRÁULICA E

PNEUMÁTICA

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Este é um material de uso restrito aos empregados da PETROBRAS que atuam no E&P. É terminantemente proibida a utilização do mesmo por prestadores de serviço ou fora do ambiente PETROBRAS.

Este material foi classificado como INFORMAÇÃO RESERVADA e deve possuir o tratamento especial descrito na norma corporativa PB-PO-0V4-00005“TRATAMENTO DE INFORMAÇÕES RESERVADAS".

(5)

Autor: Dirceu Silveira Sampaio

Ao final desse estudo, o treinando poderá:

• Reconhecer os conceitos básicos da mecânica dos fluidos aplicáveis aos sistemas hidráulicos e pneumáticos;

• Relacionar os conceitos de hidráulica e pneumática às atividades práticas de operação e manutenção.

NOÇÕES DE

HIDRÁULICA E

PNEUMÁTICA

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Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das atividades profissionais na Companhia.

É com tal experiência, refletida nas competências do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desafios com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.

Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força de trabalho às estratégias do negócio E&P.

Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das competências necessárias para explorar e produzir energia.

O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados e a reciclagem de antigos.

Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela é.

Programa Alta Competência

(8)

(9)

Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila está organizada e assim facilitar seu uso.

No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.

Autor

Ao fi nal desse estudo, o treinando poderá:

• Identifi car procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança;

• Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.

ATERRAMENTO DE SEGURANÇA

Como utilizar esta apostila

(10)

O material está dividido em capítulos.

No início de cada capítulo são apresentados os objetivos

específi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como

orientadores ao longo do estudo.

No fi nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão.

Capítulo 1

Riscos elétricos e o aterramento de segurança

Ao fi nal desse capítulo, o treinando poderá:

• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos;

• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos;

Alta Competência Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança

A gravidade dos efeitos fi siológicos no organismo está relacionada a quatro fatores fundamentais:

Tensão; •

Resistência elétrica do corpo; •

Área de contato; •

Duração do choque. •

Os riscos elétricos, independente do tipo de •

1.4. Exercícios

1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:

Alta Competência Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança

CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas

elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI –

Elétrica, 2007.

COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.

Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades

marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.

O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos.

2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:

A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato

( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”

1.7. Gabarito 1.6. Bibliografi a

Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas defi nições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identifi cados, pois estão em destaque.

48

Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança

49 3. Problemas operacionais, riscos e

cuidados com aterramento de segurança

T

odas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano

de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros). A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de inspeção nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos. Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve ser mantido em perfeitas condições de funcionamento.

Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão.

3.1. Problemas operacionais

Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo de aterramento são:

• Falta de continuidade; e

• Elevada resistência elétrica de contato.

É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.

56

57

Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se

manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica.

Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.

Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.

Elétrica, 2007.

COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade – Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.

NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004.

Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas

atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.

Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em

eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://

www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008.

3.5. Bibliografi a 3.4. Glossário

(11)

O material está dividido em capítulos.

No início de cada capítulo são apresentados os objetivos

específi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como

orientadores ao longo do estudo.

No fi nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão.

Capítulo 1

Riscos elétricos e o aterramento de segurança

Ao fi nal desse capítulo, o treinando poderá:

• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos;

• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos;

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Alta Competência

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Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança

A gravidade dos efeitos fi siológicos no organismo está relacionada a quatro fatores fundamentais:

Tensão; •

Resistência elétrica do corpo; •

Área de contato; •

Duração do choque. •

Os riscos elétricos, independente do tipo de •

instalação ou sistema, estão presentes durante toda a vida útil de um equipamento e na maioria das instalações. Por isso é fundamental mantê-los sob controle para evitar prejuízos pessoais, materiais ou de continuidade operacional.

Os

• choques elétricos representam a maior fonte de lesões e fatalidades, sendo necessária, além das medidas de engenharia para seu controle, a obediência

1.4. Exercícios

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:

A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser

projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( ) “Nas instalações elétricas de áreas classificadas

(...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para

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Elétrica, 2007.

Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med.

O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos.

A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato

( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”

( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.”

( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.”

( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à

Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas defi nições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identifi cados, pois estão em destaque.

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49 3. Problemas operacionais, riscos e

cuidados com aterramento de segurança

T

odas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano

de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros). A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de inspeção nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos. Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve ser mantido em perfeitas condições de funcionamento.

Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão.

3.1. Problemas operacionais

Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo de aterramento são:

• Falta de continuidade; e

• Elevada resistência elétrica de contato.

É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.

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Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se

manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica.

Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.

Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.

Elétrica, 2007.

COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade – Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.

3.5. Bibliografi a 3.4. Glossário

(12)

Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada capítulo.

Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos.

A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo.

“Importante” é um lembrete das questões essenciais do

conteúdo tratado no capítulo. 24

25

CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007.

Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação

Brasileira de Normas Técnicas, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em

eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008.

Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med. br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/

parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/

choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.

1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos.

A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e

executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser

adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.”

( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:

( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer

riscos de choques elétricos.

( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento. ( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um

“fi o terra”.

( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano.

14

15

É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente.

Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais:

1.1. Riscos de incêndio e explosão

Podemos defi nir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma:

Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, fogo no ambiente elétrico e possibilidade de ignição de atmosfera potencialmente explosiva por descarga descontrolada de eletricidade estática.

Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de incêndio e explosão nos níveis defi nidos pelas normas de segurança durante o projeto da instalação, como por exemplo:

A escolha do tipo de

• aterramento funcional mais adequado ao ambiente;

A seleção dos dispositivos de proteção e controle; •

A correta manutenção do sistema elétrico. •

O aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento confi ável e efi ciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico.

Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados à ocorrência de incêndio e explosão:

Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo.

Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas.

Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo.

Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional!

Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose.

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É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela!

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É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles.

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• Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador;

• Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs;

• Lançadores e recebedores deverão ter suas

rESUmINDO...

NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO _{DIÁRIA PERMISSÍVEL}

85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos

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Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada capítulo.

Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos.

A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo.

“Importante” é um lembrete das questões essenciais do

conteúdo tratado no capítulo. 24

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CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007.

Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação

Brasileira de Normas Técnicas, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em

eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008.

Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med. br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/

parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/

choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.

1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos.

A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e

executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser

adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.”

( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:

( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer

riscos de choques elétricos.

( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento. ( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um

“fi o terra”.

( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano.

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É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente.

Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais:

1.1. Riscos de incêndio e explosão

Podemos defi nir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma:

Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, fogo no ambiente elétrico e possibilidade de ignição de atmosfera potencialmente explosiva por descarga descontrolada de eletricidade estática.

Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em qualquer instalação e seu descontrole se traduz principalmente em danos pessoais, materiais e de continuidade operacional.

Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de incêndio e explosão nos níveis defi nidos pelas normas de segurança durante o projeto da instalação, como por exemplo:

A escolha do tipo de

• aterramento funcional mais adequado ao ambiente;

A seleção dos dispositivos de proteção e controle; •

A correta manutenção do sistema elétrico. •

O aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento confi ável e efi ciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico.

Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados à ocorrência de incêndio e explosão:

Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo.

Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas.

Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo.

Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional!

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Sumário

Introdução 17

Capítulo 1 - Conceitos básicos

Objetivos 19

1. Conceitos básicos 21

1.1. Propriedades dos fluidos 21

1.1.1. Massa específica 22 1.1.2. Peso específico 22 1.1.3. Densidade 23 1.1.4. Pressão 23 1.1.5. Viscosidade 24 1.2. Hidrostática 25 1.2.1. Pressão atmosférica 26 1.2.2. Pressão hidrostática 27 1.3. Vazão e velocidade 28 1.3.1. Vazão 29 1.3.2. Velocidade 30 1.3.3. Fluxo 31 1.4. Exercícios 33 1.5. Glossário 35 1.6. Bibliografia 36 1.7. Gabarito 37 Capítulo 2 - Hidráulica Objetivos 39 2. Hidráulica 41 2.1. Fundamentos da Hidráulica 42 2.1.1. Força e pressão 42 2.1.2. Potência hidráulica 45

2.2. Principais componentes de um circuito hidráulico 46

2.2.1. Bombas hidráulicas 47

2.2.2. Cilindros e motores hidráulicos 57

2.2.3. Válvulas 63

2.2.4. Acumuladores hidráulicos 73

2.2.5. Fluidos e circuitos hidráulicos 79

(16)

2.4. Principais cuidados na manutenção 87

2.4.1. Vazamentos 87

2.4.2. Desgaste de bomba pneumática 87

2.4.3. Perda de pressão de pré-carga nos acumuladores 87

2.4.4. Emperramento das válvulas direcionais hidráulicas 88

2.5. Cuidados nas instalações e partidas de unidades hidráulicas 88

2.5.1. Retirada da embalagem e inspeção visual 89

2.5.2. Colocação da unidade na base 90

2.5.3. Pré-partida do sistema hidráulico 90

2.5.4. Pré-partida do sistema elétrico 91

2.5.5. Partida da unidade 91

2.5.6. Flushing (limpeza) das linhas 92

2.6. Limpeza de sistemas hidráulicos 92

2.6.1. Análise da limpeza do fluido 93

2.6.2. Norma de limpeza 94

2.6.3. Técnicas de montagem e desmontagem 94

2.6.4. Alguns cuidados na manutenção 95

2.7. Exercícios 97 2.8. Glossário 100 2.9. Bibliografia 102 2.10. Gabarito 103 Capítulo 3 - Pneumática Objetivos 105 3. Pneumática 107 3.1. Pneumática - fundamentos 107 3.1.1. Propriedades físicas do ar 108 3.1.2. Lei de Bernouille 109 3.2. Compressão 110 3.2.1. Compressores – tipos 110 3.3. Preparação do ar comprimido 116 3.3.1. Tratamento da umidade 116 3.3.2. Resfriador posterior 117 3.3.3. Reservatório de ar comprimido 118

3.3.4. Secadores por refrigeração 120

3.3.5. Secador por absorção 121

3.3.6. Secador por adsorção 121

3.4. Distribuição do ar comprimido 123

(17)

3.5. Principais componentes de um circuito pneumático 128

3.5.1. Válvulas pneumáticas 128

3.5.2. Cilindros e motores pneumáticos 129

3.5.3. Circuitos pneumáticos - elaboração e interpretação 130

3.6. Simbologia aplicada a circuitos hidráulicos e pneumáticos 134 3.7. Defeitos mais freqüentes dos sistemas pneumáticos 135

3.7.1. Vazamentos 135

3.7.2. Desgaste dos compressores 135

3.7.3. Saturação de secadoras de ar 135

3.7.4. Queima de solenóides das válvulas direcionais 136

3.8. Cuidados nas instalações e manutenções de unidades pneumáticas 136

3.8.1. Montagem 137

3.8.2. Teste de pressão 137

3.9. Limpeza de sistemas pneumáticos 138

3.10. Exercícios 139

3.11. Glossário 142

3.12. Bibliografia 143

(18)

(19)

17

Introdução

N

o mundo atual, vivemos em uma era de contrastes no que

diz respeito às escalas e dimensões envolvidas nos processos produtivos. Sob influência da nanotecnologia - cuja unidade de medida é o nanômetro, que corresponde a um bilionésimo de metro - os equipamentos usados na instrumentação e nos sistemas de interface com os técnicos de operação são cada dia mais compactos, necessitando de cada vez menos energia para seu funcionamento. Por outro lado, em função das crescentes demandas dos processos produtivos, principalmente na indústria de petróleo e gás, os elementos finais de controle são cada vez maiores, requerendo mais energia para seu funcionamento.

Sistemas de potência precisam ser construídos de forma a preencher a lacuna que se abre entre as duas extremidades de controle. Isso permite que os comandos dados através dos supervisórios de baixa potência efetivamente atuem nos equipamentos de grande porte e alto consumo energético existentes no campo.

Atualmente, são utilizadas quatro formas de gerar e transmitir energia: a mecânica, a elétrica, a hidráulica e a pneumática. As duas primeiras são nossas velhas conhecidas. A mecânica move nossos carros; elétrica alimenta nossas casas. Elas também estão presentes em diversas aplicações nos processos industriais. Já o uso dos sistemas hidráulicos e pneumáticos sob pressão como meio de geração e transmissão de energia é relativamente recente. Seu desenvolvimento foi posterior à Primeira Guerra. Na área industrial, em especial na de petróleo, esses sistemas estão entre as principais fontes de energia para acionamento de válvulas, sobretudo nas plantas de processo.

Assim, é importante conhecer os conceitos básicos de Hidráulica e Pneumática envolvidos nos sistemas de fornecimento e transmissão de energia, com vasta gama de aplicações na Petrobras.

(20)

(21)

Capítulo 1

Conceitos

básicos

Ao final desse capítulo, o treinando poderá:

• Enumerar as propriedades dos fluidos;

• Distinguir pressão atmosférica e pressão hidrostática; • Identificar as principais grandezas envolvidas nas áreas de Hidráulica e Pneumática;

(22)

20

(23)

21

Capítulo 1. Conceitos básicos

1. Conceitos básicos

T

oda vez que se lida com algum elemento, é necessário conhecer

seu comportamento e a propriedade para que se possa fazê-lo de forma segura.

Para um eletricista, é importante conhecer o comportamento dos elétrons e as suas propriedades; se o trabalho estiver relacionado à área nuclear, é fundamental conhecer o comportamento das radiações. Da mesma forma, deve-se conhecer o comportamento dos fluidos para atuar com segurança em circuitos hidráulicos ou pneumáticos.

A mecânica dos fluidos é a ciência que estuda os seus comportamentos, subdividida em duas áreas básicas: a hidrostática, que estuda os fluidos em equilibrio estático, ou seja, em repouso, e a hidrodinâmica, que estuda os fluidos em movimento. De forma parecida, a Hidráulica compõe essas duas ciências estudando o comportamento dos fluidos em movimento e em repouso, porém em suas aplicações práticas.

1.1. Propriedades dos fluidos

São classificadas como fluidos as substâncias capazes de escoar e tomar a forma de seus recipientes.

O primeiro exemplo de fluido que vem à mente é a água, no estado líquido, porém, os fluidos podem ser divididos em:

Líquidos:

• fluidos praticamente incompressíveis que ocupam

volumes definidos e possuem superfícies livres; Gases:

• fluidos compressíveis e capazes de se expandir até

ocupar todas as partes do recipiente.

Os fluidos apresentam diferentes propriedades. Sendo assim, é importante destacar o peso específico, a massa específica, a densidade, a pressão e a viscosidade, por serem os mais importantes para o estudo

(24)

22

Dependendo do tipo de fluido e da sua aplicação, cada propriedade poderá ter um papel fundamental, secundário ou inócuo. Por exemplo, na dinâmica dos líquidos, a massa específica e a viscosidade ocupam papel primordial por interferirem diretamente em sua forma de escoamento. No caso dos gases, os princípios da termodinâmica serão determinantes em função da sua compressibilidade, que é a capacidade de ser comprimido.

1.1.1. Massa específica

É a massa de uma unidade de volume de uma substância, e é

representada por ρ. Por exemplo, o litro como unidade de volume,

pode-se dizer que a massa específica da água é de 1kg/l a 4o_C.

ρ = massa / volume

A massa específica de uma substância é dimensional, ou seja, uma

grandeza que precisa ser expressa com a sua unidade (kg/l, g/cm3_,

ton/m3_{etc...) e não deve ser confundida com a densidade que é uma}

grandeza adimensional, ou seja, que não pode ser expressa por uma unidade de medida.

A massa específica deve ser sempre referenciada a uma temperatura em função da dilatação ocorrida nos materiais quando aquecidos, o que altera sua massa específica.

1.1.2. Peso específico

Peso é uma força exercida pela ação da gravidade sobre uma massa, logo peso é igual à força, portanto peso específíco é força por unidade de volume.

Se um indíviduo tem uma massa de 60 quilogramas, ele exercerá

(25)

23

Assim, peso específico de uma substância é o peso de uma unidade de volume dessa substância e é representado por w:

w = peso/volume

1.1.3. Densidade

A densidade de um corpo é o número adimensional que representa a relação de peso da unidade de volume de uma substância comparada ao peso da mesma unidade de volume de uma substância tomada como padrão.

Normalmente, a substância padrão utilizada para sólidos e líquidos é a água porque seu peso específico, quando expresso em Kgf/l (quilograma-força por litro), equivale a 1 (um) .

1.1.4. Pressão

A pressão é definida como a razão entre a força exercida sobre uma superfície e a área dessa superfície.

Pressão = Força / Área

Isso significa que quanto maior for a área onde se aplica uma determinada força, menor será a pressão obtida. Ao contrário, quando a mesma força é aplicada sobre uma área cada vez menor, maior será a pressão obtida. Dessa forma, a pressão obtida a partir de uma força constante é inversamente proporcional à área.

Se for considerada a relação anterior, sob o ponto de vista da pressão constante exercida sobre uma determinada área, a força obtida será proporcinal à área.

Em um fluido a pressão é transmitida com igual intensidade em qualquer direção. Quando a pressão é exercida sobre uma área surge uma força sempre perpendicular a ela, expressa pela fórmula

(26)

24

ATENÇÃO

Pressão absoluta é aquela referenciada ao vácuo, ou seja, à ausência de atmosfera.

Pressão manométrica é aquela usual e que está referenciada à pressão atmosférica local (mede-se com um manômetro).

1.1.5. Viscosidade

A viscosidade expressa a resistência ao escoamento exercida por um fluido quando submetido a uma força externa, logo, fluidos ditos de alta viscosidade exercem grande resistência ao escoamento, enquanto os de baixa viscosidade exercem pouca ou quase nenhuma resistência ao escoamento. Pode ser considerada como a força de atrito interna do fluido que aparece quando uma camada de fluido é forçada a se mover em relação à outra.

A viscosidade de um fluido determina o seu perfil de velocidade dentro de uma tubulação e, portanto, tem influência direta sobre o cálculo de sua vazão.

O conceito de viscosidade foi definido por Isaac Newton a partir das tensões de cisalhamento provocadas pela movimentação de uma camada de fluido sobre a outra, ou seja pelas forças internas de atrito. Em seu estudo, assumiu que a viscosidade seria independente do tempo para um mesmo fluido e também não deveria variar em função da intensidade das tensões de cisalhamento aplicadas.

Dessa forma, quando o fluido possui viscosidade, independente do tempo e da tensão de cisalhamento aplicada para uma determinada temperatura, chama-se Newtoniano.

(27)

25

A unidade SI (Sistema Internacional) de viscosidade, ou viscosidade absoluta, é o Pascal Segundo ou Poiseuille (não confundir com o poise). A unidade de Poiseuille é Newton segundo por metro

quadrado (N.s/m2_).

a) Viscosidade cinemática

Define-se como viscosidade cinemática a divisão da viscosidade absoluta de um fluido pela sua densidade. Como existem diferentes tipos de viscosidade, existe certa confusão no que diz respeito às unidades de viscosidade.

A unidade de viscosidade cinemática no SI é o metro quadrado/

segundo, ou m2_{/s. A unidade de viscosidade cinemática não SI é o}

stoke (St) com dimensão de cm2_{/s. Na prática, o mais utilizado é o seu}

submúltiplo, o centistoke.

b) Viscosidade dinâmica

A viscosidade dinâmica (1 poise) é definida como uma força tangencial de

1 d/cm2_{, resistindo à vazão de duas lâminas móveis e paralelas do fluido,}

com velocidade diferencial de 1 cm/s, separadas entre si por um centímetro. Como o poise é muito grande, usa-se normalmente seu submúltiplo, o centipoise. O poise é a unidade não SI de viscosidade dinâmica.

1.2. Hidrostática

A palavra hidrostática é formada pelo radical “hidro”, que significa água e “statica”, que significa imóvel. A partir dessa análise, pode-se conceituar hidrostática como a parte da Física que estuda os líquidos em repouso ou o equilíbrio estático. A referência à água deve-se ao fato de que é a substância mais abundante na natureza. A partir dela, todos os conceitos começaram a ser definidos.

(28)

26

1.2.1. Pressão atmosférica

O planeta Terra é envolvido por uma camada de ar que se chama atmosfera. O ar é composto por um conjunto de gases e, portanto, constitui “matéria” e possui peso (força). O peso do ar exerce pressão sobre a superfície terrestre, que é denominada pressão atmosférica.

Atmosfera

Terra

A camada de gases que envolve a Terra é chamada de ar atmosférico ou simplesmente atmosfera.

A pressão atmosférica foi determinada pela primeira vez pelo físico italiano Torricelli (1608-1647), discípulo de Galileu, que realizou a seguinte experiência:

Ele encheu um tubo de vidro com mercúrio e emborcou a extremidade, tampada com o dedo, dentro de uma cuba contendo o mesmo líquido. Ao destampar o tubo, verificou que o mercúrio do tubo descia até a altura de 76 cm. Torricelli concluiu, então, que a pressão atmosférica equivale à pressão exercida por uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura.

76 cm

Vácuo Coluna de

(29)

27

Torricelli determinou, então, uma unidade de pressão, expressa em mmHg (milímetros de mercúrio). Assim:

1 atmosfera (atm) = 760 mmHg

1.2.2. Pressão hidrostática

Já é sabido que os fluidos sempre se ajustam ao formato do seu recipiente. Mesmo a água, na natureza, toma a forma do oceano, do lago ou do rio. E assim como acontece com o ar na atmosfera, seu peso exerce sobre a superfície desse recipiente, rio ou lago, uma pressão que é chamada de pressão hidrostática. Pode-se observar, intuitivamente, que quanto mais fundo se mergulha um objeto em um fluido qualquer, maior será a massa de fluido acima do objeto mergulhado. Portanto, maior será o peso desse fluido sobre a superfície de tal objeto. Isso indica que maior será a pressão exercida pelo fluido sobre o objeto.

Muitos submarinos, durante a Segunda Guerra Mundial, ao tentarem escapar de seus inimigos, foram esmagados quando desceram a profundidades superiores a sua capacidade.

VOCÊ SABIA?

?

A relação entre pressão do fluido e profundidade é determinada pelo Princípio Fundamental da Hidrostática (Lei de Stevin), segundo o qual a pressão em um ponto qualquer no interior de um líquido

é proporcional à massa específica (ρ) do líquido, à aceleração da

gravidade local (g) e à altura (h) da coluna de líquido acima do ponto considerado. Isto é:

(30)

28

Observe que a expressão anterior se refere apenas à coluna de líquido. Não se pode esquecer que acima dela existe ainda a pressão atmosférica. Quando se trabalha com pressões manométricas referenciadas à pressão atmosférica local, estas já expressam diretamente a pressão manométrica naquela profundidade. Entretanto, para obter a pressão absoluta em uma determinada profundidade de líquido, deve-se somar a pressão atmosférica, alterando a expressão para:

p = p_atm + ρ.g.h

Veja como a teoria se aplica na prática:

Um recipiente de forma cilíndrica, hermeticamente fechado, possui 1L de água em seu interior. Sabendo que a altura do cilindro é de 30cm, determine a pressão que a água exerce no fundo do recipiente. Bem, sendo o cilindro hermeticamente fechado, supõe-se que a pressão atmosférica não aja diretamente sobre o fluido (água). Dessa forma, a pressão no interior do cilindro será dada apenas pelo peso da água em cada ponto. Sendo assim:

p = _{ρ.g.h = 1000 kg/m}3_{. 10m/s}2_{. 0,3m = 3000 N/m}2

supondo g = 10 m/s2_eρ = 1000 kg/m3

Observe que o formato do recipiente foi absolutamente irrelevante, pois a única coisa que importa é a altura da coluna de líquido acima do ponto onde se quer calcular a pressão.

1.3. Vazão e velocidade

A produtividade de um poço de petróleo é indicada através da vazão de certa quantidade de barris de petróleo por dia. Mas, o que vem a ser vazão e como pode ser medida?

(31)

29

1.3.1. Vazão

A vazão de um fluido pode ser definida como o volume de fluido que escoa, por uma unidade de tempo. Isso significa que a vazão é a rapidez com que um volume escoa. Ou seja:

Vazão (Q) = Vol / t

A exploração da Bacia de Campos começou no final de 1976.

O primeiro poço foi o 1-RJS-9-A, que deu origem ao campo de Garoupa. Mas a exploração comercial da Bacia de Campos só começou em agosto de 1977, com o poço 3-EM-1-RJS, no campo de Enchova. Esse poço tinha vazão de 10 mil barris/dia.

Plataforma Cidade de Armação dos Búzios acoplada à plataforma fixa de Garoupa, na bacia de Campos. Esta é uma plataforma do tipo SMU (Safety

Maintenance Unity), que atua ao mesmo tempo como

um Flotel (hotel flutuante) e uma unidade de apoio e manutenção de plataformas.

VOCÊ SABIA?

?

São adotadas para o cálculo, em geral, as seguintes unidades de

(32)

30

1.3.2. Velocidade

Embutido no conceito de vazão, “um volume que escoa ou que se desloca no tempo”, percebe-se, intuitivamente, um conceito de movimento associado. Se um objeto qualquer se desloca por uma distância x em um tempo t, pode-se determinar sua velocidade:

V=x/t

V (velocidade) = x (distância)/ t (tempo)

Com isso, é possível estabelecer que se um fluido está escoando, suas partículas estão em movimento e possuem velocidade e, portanto, todo o fluido escoando está em movimento e em velocidade.

A velocidade nem sempre é a mesma para todas as partículas do fluido, nem mesmo possuem a mesma direção. Essa variação se dá tanto em valor (módulo) quanto em direção, uma vez que a velocidade pode ser definida como uma grandeza vetorial. Entretanto, se o fluido escoa em um duto, seja ele aberto ou fechado, possuirá uma velocidade média em cada ponto. Essa velocidade média é a velocidade considerada para o cálculo da vazão. Além disso, apenas sua parcela ortogonal à seção reta por ela atravessada é utilizada.

Agora, supondo que um duto qualquer por onde escoe um fluido, num ponto em que possua uma seção reta de área A, a vazão do fluido poderia ser considerada como correspondente ao produto da área da seção transversal atravessada pelo fluido pelo valor (módulo) da velocidade média com que ele a atravessa.

Dessa forma, se um fluido incompressível, ou seja, que não altera o seu volume com a pressão, atravessa uma área qualquer de um duto fechado (uma tubulação, por exemplo), em um determinado intervalo de tempo, nesse mesmo intervalo de tempo, um volume

(33)

31

Isso significa que:

A vazão de um

• fluido incompressível (água, por exemplo)

em um duto forçado (tubulação, por exemplo) será sempre constante, em qualquer ponto do duto;

Se a área do duto variar, a velocidade do

• fluido irá variar

inversamente, de forma a manter a vazão constante.

1.3.3. Fluxo

Considerando velocidade como uma grandeza vetorial, pode-se criar outro vetor, que é chamado de fluxo, composto pelo produto do vetor velocidade pela área por ele atravessada. Chega-se a

um “valor”, dimensionalmente igual ao da vazão (m3_{/h), porém}

associado a uma direção.

Quando se fala de volume de um fluido que passa por uma unidade de tempo em uma tubulação, identifica-se a vazão.

Quando se quer saber qual o sentido em que o fluido se movimenta, usa-se o termo “sentido de fluxo”, e jamais sentido de vazão, porque a vazão é uma grandeza apenas modular, enquanto o fluxo é uma grandeza vetorial que possui um módulo e uma direção.

ImpOrTANTE!

Embora constitua um fenômeno que participa com freqüência do nosso cotidiano, o escoamento dos fluidos é um tema bastante complexo e nem sempre sujeito à análise matemática exata, uma vez que cada elemento do fluido pode estar sujeito a diferentes vazões e acelerações.

(34)

32

Por ora, o estudo se concentrará apenas no caso de dutos forçados, que se aplica às plantas de processos. Neste caso, o vetor velocidade do fluido pode assumir diferentes módulos e direções em cada ponto de uma mesma seção reta do duto. Em alguns pontos, o vetor velocidade pode estar até apontando contrariamente à direção de fluxo.

Considera-se o escoamento em dutos forçados como unidirecional, porque a soma de todos os vetores de velocidade em uma mesma seção reta aponta na direção do fluxo.

(35)

33

1) Um mergulhador consulta seu manômetro de pulso que indica a

pressão absoluta de 1,6x105_N/m2_{. Antes do mergulho, ele verificou a}

pressão atmosférica local e anotou o valor de 1x105 _N/m2_{. A que}

pro-fundidade se encontra esse mergulhador?

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) Complete as lacunas a seguir:

a) O ___________________de uma substância é o peso de uma unidade de volume dessa substância e é representado por w, sendo w = peso/volume.

b) ____________________de uma substância é a massa de uma

unidade de volume da substância e é representada por ρ,

sendo ρ = massa / volume.

c) A ___________________ expressa a resistência que o fluido exerce ao escoamento, quando submetido a uma força externa.

d) Define-se a _____________________como o volume, por unidade de tempo, que escoa através de determinada seção transversal de um conduto livre ou de um conduto forçado.

e) A __________________varia em diversos pontos da mesma seção reta. Essa variação se dá tanto em valor quanto em direção.

(36)

34

3) Leia as definições a seguir e complete corretamente com “pressão hidrostática” ou “pressão atmosférica”:

É o peso do ar exercendo pressão sobre a superfície terrestre.

É a pressão exercida por um fluido sobre um corpo nele mergulhado.

(37)

35

Atrito - força que inibe o deslizamento de objetos, agindo no sentido oposto

ao deslizamento.

Centistoke - unidade de viscosidade cinemática (submúltiplo do stoke).

Fluido - corpo cujas moléculas são tão pouco aderentes entre si que deslizam

umas sobre as outras, tomando o corpo, sem consistência, a forma do vaso que o contém.

Grandeza vetorial - grandezas que são completamente definidas quando são

especificados o seu módulo, direção e sentido.

Inócuo - sem efeito, indiferente, irrelevante etc.

Manômetro - instrumento para medir e indicar a pressão de gases e vapores. Parcela ortogonal - parcela do duto que forma um ângulo reto.

Planta de processo - unidade de processo.

Stoke - unidade de viscosidade cinemática.

Tensão de cisalhamento - definida como força por unidade de área, que atua

tangencialmente à superfície, e não perpendicularmente, como a tensão normal.

Termodinâmica - ciência que estuda as interações energéticas e as correspondentes

variações de propriedades de um sistema.

1.5. Glossário

(38)

36

CHERESOURCES. A process design engineer’s perspective on using equivalent

lengths of valves and fittings in pipeline pressure drop calculation. Rio de

Janeiro: Paper, 2008.

GILES, Ranald V. Mecânica dos fluidos e hidráulica. Coleção Schaum. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1972.

RIBEIRO, Marco Antônio. Medição de vazão - fundamentos e aplicações. 5ª Edição. Rio de Janeiro: 2002.

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37

1) Um mergulhador consulta seu manômetro de pulso que indica a pressão

absoluta de 1,6x105_N/m2_{. Antes do mergulho, ele verificou a pressão}

atmosférica local e anotou o valor de 1x105 _N/m2_{. A que profundidade se}

encontra esse mergulhador?

Considerando que o mergulhador está em um lago ou mar aberto para atmosfera, a pressão absoluta no ponto em que ele se encontra é resultante de dois componentes: a pressão atmosférica na superfície da água e a pressão exercida pela coluna d’água. Portanto:

p = patm + ρ.g.h = 1,6x105N/m2

Como a pressão atmosférica na superfície fora anotada pelo mergulhador (1,0x105_N/m2_{) temos que:}

1,6x105_N/m2_{= 1,0x10}5_N/m2₊_{ρ.g.h --> ρ.g.h = 0,6x10}5_N/m2 supondo g = 10 m/s2_e_{ρ = 1000kg/m}3

h = 0,6x105_N/m2_{/ (10m/s}2_{. 1000kg/m}3_{) = 6x10}4_N/m2_{/ 1x10}4_kg/m2_s2 bem, como a unidade N (Newton) equivale dimensionalmente a kg.m/s2 temos que: h = 6x104_(kg/m2_s2_{)m / 1x10}4_kg/m2_s2_{= 6m}

Portanto, o mergulhador encontra-se a 6 metros de profundidade.

2) Complete as lacunas a seguir:

a) O peso específico de uma substância é o peso de uma unidade de volume dessa substância e é representado por w, sendo w = peso/volume.

b) Massa específica de uma substância é a massa de uma unidade de volume da

substância e é representada por ρ, sendo ρ = massa / volume.

c) A viscosidade expressa a resistência que o fluido exerce ao escoamento, quando submetido a uma força externa.

d) Define-se a vazão do fluido como o volume, por unidade de tempo, que escoa através de determinada seção transversal de um conduto livre ou de um conduto forçado.

e) A velocidade do fluido varia em diversos pontos da mesma seção reta. Essa variação se dá tanto em valor quanto em direção.

3) Leia as definições a seguir e complete corretamente com “pressão hidrostática” ou “pressão atmosférica”:

Pressão atmosférica É o peso do ar exercendo pressão sobre a superfície _terrestre. Pressão hidrostática É a pressão exercida por um fluido sobre um corpo nele _mergulhado.

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