SUPERVISOR DE
PLANEJAMENTO
Tecnologias da Montagem
Eletromecânica
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ALMEIDA, Jorge
Tecnologias da Montagem Eletromecânica / FURG – CTI. Rio Grande, 2006. 150 p.:il.
PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A. Av. Almirante Barroso, 81 – 17º andar – Centro CEP: 20030-003 – Rio de Janeiro – RJ – Brasil
INDICE
UNIDADE I ... 12
Recursos físicos para a montagem... 12
1.1. Recursos humanos ... 12
1.1.1 Mão-de-obra direta (MOD) ... 12
1.1.2 Mão-de-obra indireta (MOI) ... 12
1.1.3 Mão-de-obra de apoio (MOA)... 13
1.1.4 Índices de participação da mão-de-obra ... 13
1.1.5 Equipes de montagem... 13 1.2 Recursos materiais ... 13 1.2.1. Equipamentos de montagem... 13 1.2.2.1. Equipamentos de aluguel... 14 1.2.1.2. Ferramentas ... 14 1.2.1.3. Equipamentos de proteção ... 14 1.2.2. Materiais ... 14 1.2.2.1. Materiais permanentes... 14 1.2.2.2. Materiais de consumo ... 14 1.2.2.3. Materiais auxiliares... 15
1.3 Custo dos recursos ... 15
1.3.1. Custos de mão-de-obra... 15
1.3.2. Custos com materiais ... 16
1.3.2. Custos com equipamentos, ferramentas e EPIs ... 17
UNIDADE II ... 18
O canteiro de obras... 18
2.1. Introdução ... 18
2.2. Planejamento das instalações ... 19
2.3. Recebimento e armazenagem de materiais e equipamentos ... 20
2.4. índices de montagem... 21
UNIDADE III ... 23
Transporte e elevação de cargas... 23
3.1. Equipamentos de transporte... 23
3.2. Equipamentos de elevação de cargas... 25
3.2.1. Pontes rolantes... 26
3.2.2 Guindastes... 27
3.3. Mão-de-obra de transporte e elevação de cargas... 27
3.4. Planejamento do transporte e elevação de cargas ... 28
UNIDADE IV ... 30
Soldagem ... 30
4.1. Equipamentos e processos de soldagem ... 30
4.1.1. Soldagem com eletrodo revestido ... 30
4.1.2. Soldagem TIG... 32
4.1.3. Soldagem MIG/MAG (GMAW) ... 34
4.1.4. Soldagem a arco submerso (SAW)... 36
4.2. Normas de soldagem ... 38
4.3. Segurança em soldagem ... 39
4.3.1. Roupas de proteção ... 40
4.4. Inspeção de soldas ... 40
4.5. Qualificação dos procedimentos de soldagem ... 41
4.6. Qualificação de soldadores... 42
4.7. Mão-de-obra de soldagem... 43
4.8. Custos de soldagem ... 43
4.8.2. Custo dos consumíveis ... 45
4.8.3. Custo de energia elétrica... 47
4.8.4. Custo de depreciação... 48
4.8.5. Custo de manutenção ... 48
4.8.6. Custo de outros materiais de consumo... 49
4.8.7. Considerações finais ... 49 4.9. Índices de montagem... 49 4.9.1. Consumo de eletrodos ... 49 4.9.2. Consumo de gases... 51 4.9.3. Mão-de-obra ... 51 UNIDADE V ... 52 Pintura industrial... 52
5.1. Aplicação das tintas ... 52
5.1.1. Espessura de películas recomendáveis... 53
5.2. Equipamentos e processos de pintura... 54
5.2.1. Preparação das superfícies... 54
5.2.2. Métodos de aplicação das tintas ... 56
5.2.2.1. Trincha ... 56
5.2.2.2. Rolo ... 57
5.2.2.3. Pistola convencional (a ar comprimido) ... 58
5.2.2.4. Pistola sem ar (Air-less) ... 59
5.2.2.5. Pintura eletrostática... 59
5.3. Consumo de tintas ... 60
5.4. Normas técnicas de pintura ... 61
5.5. Custos da pintura ... 62
5.5.1. Custo inicial ... 62
5.5.2. Custo de manutenção ... 63
5.6. Mão-de-obra de pintura ... 64
5.7. Índices de montagem... 65
5.7.1. Pintura de estruturas metálicas ... 65
5.7.2. Pintura de equipamentos (Hh/m2) ... 65
5.7.3. Pintura de tubulações... 65
UNIDADE VI ... 67
Montagem mecânica ... 67
6.1. Grau de montagem ... 67
6.2. Recebimento e Montagem de equipamentos ... 68
6.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de mecânica ... 69
6.6. Índices de montagem... 70
UNIDADE VII ... 72
Montagem de estruturas metálicas ... 72
7.1. Equipamentos utilizados em montagem de estruturas metálicas ... 73
7.2. Fabricação de campo... 73
7.3. Procedimentos de montagem ... 74
7.3.1. Preparação para a montagem... 74
7.3.2. Montagem... 76
7.4. Inspeções de montagem... 76
7.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de estruturas metálicas ... 77
7.6. Índices de montagem... 77
UNIDADE VIII ... 79
Montagem de tubulações ... 79
8.1. Processos utilizados em montagem de tubulações... 79
8.1.1. Ligações por solda ... 80
8.1.2. Ligações rosqueadas ... 80
8.1.3. Ligações flangeadas... 81
8.1.4. Ligações de ponta e bolsa... 81
8.4. Fabricação de suportes de tubulações ... 84
8.5. Montagem ... 85
8.5.1. Preparação para a montagem de tubulações ... 85
8.5.2. Montagem de tubulações ... 86
8.5.3. Casos especiais de montagem de tubulações... 87
8.6. Teste de pressão em tubulações e válvulas... 88
8.7. Isolamento térmico... 90
8.8. Preparação para a operação ... 91
8.8.1. Limpeza de tubulações... 91
8.9. Custo de serviços de tubulações ... 92
8.10. Mão-de-obra de equipes de trabalho de tubulações ... 93
8.10.1. Equipes de pré-fabricação e montagem ... 93
8.10.2. Equipes de isolamento térmico e de montagem refratária... 94
8.11. Índices de montagem... 95
UNIDADE IX ... 100
Montagem elétrica ... 100
9.1. Equipamentos e materiais em montagem elétrica... 102
9.1.1. Equipamentos... 102
9.1.2. Materiais ... 102
9.2. Recebimento e armazenagem de materiais elétricos... 103
9.3. Montagens elétricas ... 103
9.3.1. Pré-fabricação e pré-montagem... 103
9.3.2. Montagem elétrica ... 104
9.4. testes e entrada em operação ... 105
9.5. Mão-de-obra de equipes de trabalho de elétrica ... 106
9.6. Índices de montagem... 106
UNIDADE x... 112
Montagem de instrumentação... 112
10.1. Elementos dos sitemas de controle ... 113
10.1.1. Conceitos básicos e terminologia... 113
10.1.2. Classificação dos instrumentos ... 115
10.1.3. Exemplos de instrumentos em malhas de controle... 116
10.1.4. Instrumentos mais comuns... 118
10.1.5. Símbolos gráficos e identificação dos instrumentos ... 119
10.2. Materiais e equipamentos de instrumentação ... 121
10.2.1. Equipamentos e dispositivos ... 121
10.2.2. Instrumentos de medição ... 122
10.3. Recebimento e armazenagem de instrumentação ... 122
10.4. Montagem de instrumentação ... 122 10.4.1. Montagem mecânica ... 122 10.4.2. Montagem de tubulações ... 123 10.4.3. Montagem elétrica ... 123 10.4.4. Montagem de instrumentos ... 123 10.5. Comissionamento de instrumentação... 124 10.5.1. Definição e generalidades ... 124 10.5.2. Comissionamento X Condicionamento ... 124
10.5.3. Documentos mais usuais em um plano de condicionamento. ... 125
10.5.4. As documentações de projeto ... 126
10.5.4.1. Procedimentos de Calibração de Instrumentos (Procedimentos Aprovados) ... 126
10.5.4.2. Folhas de Dados de Instrumentos ... 126
10.5.4.3. Listas de Instrumentos ... 126
10.5.4.4. Plantas de Locação de Instrumentos... 127
10.5.4.5. Fluxogramas de Processo (PFD = Process Flow Diagram) ... 127
10.5.4.6. Fluxogramas de Engenharia (P&/D = Pipe and Instrumentation Diagram) ... 127
10.5.4.7. Diagramas de Malha ... 127
10.6. Mão-de-obra de equipes de instrumentação ... 128
UNIDADE XI ... 129
Qualidade na montagem ... 129
11.1. Objetivos e importância da qualidade... 129
11.2. Normas técnicas de qualidade... 129
11.3. Sistemas de garantia da qualidade... 130
11.4. Controle de qualidade... 130
11.4.1. Custo-benefício da qualidade... 130
11.4.1. Seqüência do controle da qualidade ... 131
UNIDADE XII ... 132
Montagem de navios – apresentação de um caso ... 132
12.1. Descrição do projeto ... 132
12.2. Montagem ... 134
12.3. Conclusão, testes e entrega ... 145
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Canteiro de obras... 22
Figura 2.2 – Container escritório de obras... 22
Figura 3.1 – Empilhadeiras ... 24
Figura 3.2 – Cavalo mecânico com carreta ... 24
Figura 3.3 – Macaco Hidráulico Tipo Garrafa 22 Ton ... 25
Figura 3.4 – Cilindro hidráulico de uso geral... 25
Figura 3.5 – Talha hidráulica... 26
Figura 3.6 – Guindaste telescópico... 26
Figura 3.7 – Galpão com ponte rolante... 26
Figura 3.8 – Grua flutuante ... 26
Figura 3.9 – Guindaste telescópico... 27
Figura 3.10 – Içamento de motor de navio ... 27
Figura 3.11 – Levantamento de carga em montagem de navio ... 27
Figura 3.12 – Ponte rolante... 27
Figura 4.1 – Soldagem com eletrodo revestido (SMAW)... 31
Figura 4.2 – Diagrama de interligação do equipamento (SMAW) ... 32
Figura 4.3 – Processo soldagem TIG (GTAW) ... 33
Figura 4.4 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG ... 34
Figura 4.5 – Processo de soldagem MIG/MAG ... 35
Figura 4.6 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG ... 36
Figura 4.7 – Esquema do processo de soldagem com arco submerso... 37
Figura 4.8 – Componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso ... 37
Figura 4.9 – Vestuário de proteção típico a ser usado pelo soldador... 40
Figura 4.10 – Distribuição dos principais custos de soldagem ... 44
Figura 5.1 – Exemplos de equipamento para limpeza manual... 55
Figura 5.2 – Exemplos de equipamento para limpeza com ferramentas mecânicas ... 55
Figura 5.3 – Conjunto para jateamento abrasivo ... 56
Figura 5.4 – Exemplos de trinchas... 57
Figura 5.5 – Exemplos de rolos usados na pintura... 57
Figura 5.6 – Exemplo de pistola convencional... 58
Figura 5.7 – Esquema de instalação para aplicação de tintas com pistola convencional ... 59
Figura 7.1 – Estruturas metálicas de um galpão industrial ... 72
Figura 7.2 – Estruturas metálicas para suporte de equipamentos ... 73
Figura 7.3 – Verificação do posicionamento dos chumbadores ... 75
Figura 8.1 – Peça pré-montada (spool) ... 82
Figura 8.2 – Feixe de tubos de pequeno diâmetro ... 88
Figura 8.3 – Isolamento térmico externo... 91
Figura 9.1 – Instalação elétrica industrial típica ... 101
Figura 10.1 – Processo típico de troca de calor utilizando controle automático... 113
Figura 10.2 – Controle à realimentação... 114
Figura 10.3 – Controle antecipativo ... 114
Figura 10.4 – Estabilidade... 115
Figura 10.5 – Malha de controle de nível... 117
Figura 10.6 – Malha de controle de nível com transmissor inteligente... 118
Figura 10.7 – Fluxograma de instrumentação simplificado ... 121
Figura 12.1 – Modelo do navio... 132
Figura 12.2 – Modelo em corte do navio... 133
Figura 12.3 – Fabricação de painéis... 134
Figura 12.4 – Conjunto integrante do fundo do navio ... 135
Figura 12.6 – Montagem da quilha (cerimonial)... 136
Figura 12.7 – Montagem dos painéis na fase inicial ... 136
Figura 12.8 – Montagem dos painéis – continuação ... 137
Figura 12.9 – Instalação de um motor ... 137
Figura 12.10 – Estágio avançado da montagem dos painéis ... 138
Figura 12.11 – Estágio avançado da montagem dos painéis – continuação ... 138
Figura 12.12 – Vista da montagem, de ré para vante... 139
Figura 12.13 – Vista da montagem, com destaque para a popa ... 139
Figura 12.14 – Estágio da montagem visto da proa ... 140
Figura 12.15 – Instalação de superestrutura – Ponte rolante de 1200 toneladas ... 141
Figura 12.16 – Instalação da plataforma de helicópteros ... 141
Figura 12.17 – Instalação da plataforma de helicópteros e rampa de ré. ... 142
Figura 12.18 – Instalação de componentes em adiantada. ... 142
Figura 12.19 – Vista de ré em estágio avançado de construção... 143
Figura 12.20 – Içamento de um guindaste de carga do navio... 143
Figura 12.21 – Montagem de guindastes de bordo ... 144
Figura 12.22 – Montagem de guindastes de bordo ... 144
Figura 12.23 – Montagem do hélice... 145
Figura 12.24 – Plataforma de veículos ... 146
Figura 12.25 – Veículo amarrado para transporte na plataforma de veículos... 146
Figura 12.26 – Veiculo descendo a rampa ... 147
Figura 12.27 – Vista aérea do estaleiro ... 147
Figura 12.28 – Vista aérea do estaleiro ... 148
Figura 12.29 – Viagem de teste do navio ... 148
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 – Tipos de transporte ... 23
Tabela 4.1 – Algumas normas da ABNT ligadas à soldagem ... 39
Tabela 4.2 – Área da seção transversal de chanfros... 45
Tabela 4.3 – Massa específica aproximada de algumas ligas ... 46
Tabela 4.4 – Valores típicos de eficiência de deposição para diferentes processos ... 46
Tabela 4.5 – Taxas máximas de depreciação estabelecidas pela SRF ... 48
Tabela 4.6 – Consumo de eletrodo em função do tipo de montagem ... 50
Tabela 4.7 – Soldagem de tubulações de aço carbono, consumo de eletrodos, em kg por junta soldada ... 50
Tabela 4.8 – Soldagem de tubulações de aço liga, consumo de eletrodos, em kg por junta soldada.. 50
Tabela 4.9 – Soldagem convencional de chapas, consumo de eletrodos em kg por metro de solda... 51
Tabela 4.10 – Consumo de gases ... 51
Tabela 4.11 – Solda de tubulações – Hh / junta soldada. ... 51
Tabela 5.1 – Consumo de tintas. ... 60
Tabela 5.2 – Perda de tintas. ... 61
Tabela 5.3 – Rendimento das tintas. ... 64
Tabela 6.1 – Equipe típica de montagem mecânica ... 69
Tabela 6.2 – Equipe típica de topografia ... 70
Tabela 6.3 – Equipe típica de construção civil... 70
Tabela 6.4 – Índices de montagem mecânica ... 71
Tabela 7.1 – Equipe de montagem de estruturas metálicas... 77
Tabela 7.2 – Índices de montagem de estruturas metálicas ... 78
Tabela 8.1 – Equipe de montagem de tubulações... 94
Tabela 8.2 – Equipe de montagem de isolamento térmico... 94
Tabela 8.3 – Equipe de montagem de refratário... 94
Tabela 8.4 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação ... 95
Tabela 8.5 – Quantidade de homens-hora para serviço de tubulação ... 96
Tabela 8.6 – Índice para montagem de linhas de processo (Hh/t) ... 97
Tabela 8.7 – Índice para montagem de tubulações de pequeno diâmetro (Hh/t)... 97
Tabela 8.8 – Índice para montagem de soldas de tubulações (Hh/junta soldada)... 97
Tabela 8.9 – Índice para pré-fabricação de peças de tubulação (Hh/t) ... 98
Tabela 8.10 – Índice para lançamento de tubos (Hh/m)... 98
Tabela 8.11 – Índice para fabricação e montagem de suportes (Hh/t)... 98
Tabela 8.12 – Índice para a montagem de válvulas (Hh/unidade) ... 99
Tabela 9.1 – Equipe de montagem elétrica ... 106
Tabela 9.2 – Índice de montagem para eletrodutos flexíveis (Hh/m) ... 106
Tabela 9.3 – Índice de montagem para eletrodutos rígidos (Hh/m)... 107
Tabela 9.4 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função do serviço (Hh/m)... 107
Tabela 9.5 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função da seção (Hh/m) ... 107
Tabela 9.6 – Índice de montagem para ligação de cabos (Hh/ligação)... 108
Tabela 9.7 – Índice de montagem de bandejas e leito de cabos (Hh/m)... 108
Tabela 9.8 – Índice para montagem de painéis (Hh/t) ... 109
Tabela 9.9 – Índice de montagem para lançamento de cabos em função da seção (Hh/un) ... 109
Tabela 9.10 – Índice de montagem para instalação de disjuntores (Hh/ unidade)... 109
Tabela 9.11 – Índice de montagem para subestação (Hh/ unidade) ... 110
Tabela 9.12 – Índice de montagem para instalação de tomadas (Hh/unidade) ... 110
Tabela 9.13 – Índice de montagem para instalação de muflas (Hh/unidade) ... 110
Tabela 9.14 – Índice de montagem para barramento blindado tripolar (Hh/m) ... 110
Tabela 9.15 – Índice de montagem de barramento para cabos (Hh/m) ... 111
Tabela 10.1 – Instrumentos para Controle de Processo... 119 Tabela 10.2 – Equipe de trabalho de instrumentação ... 128 Tabela 10.3 – Índice para montagem de instrumentação... 128
UNIDADE I
Recursos físicos para a montagem
1.1. Recursos humanos
Projetos são feitos por pessoas. As pessoas são o elo central dos projetos e seu recurso mais importante. Os recursos humanos em montagem eletromecânica são necessários em vários níveis de especialidade e experiência, dependendo da natureza do trabalho a ser realizado. Os recursos humanos empregados em serviços de construção e montagem são também chamados de mão-de-obra.
Normalmente, a mão-de-obra é classificada em dois tipos: mão-de-obra direta e mão-de-obra indireta, conforme sua participação nas atividades da obra.
Por exemplo: Em uma montagem de tubulação, os oficiais encanadores, montadores, soldadores de tubulação, maçariqueiros e ajudantes, isto é, o pessoal que põe a mão na massa, são considerados mão-de-obra direta, enquanto que o supervisor técnico de tubulação é considerado mão de obra indireta.
1.1.1 Mão-de-obra direta (MOD)
É constituída pelo pessoal qualificado (oficiais mecânicos, encanadores, soldadores, eletricistas, etc.) e pelo pessoal não qualificado (ajudantes e serventes), geralmente organizada em equipes de trabalho comandadas por um chefe de equipe. O chefe de equipe também é considerado como mão-de-obra direta, apesar de nem sempre participar da execução direta dos trabalhos.
1.1.2 Mão-de-obra indireta (MOI)
Compreende a gerência da obra e o pessoal de planejamento, segurança, administração, suprimento e supervisão. É composta por engenheiros, supervisores técnicos, auxiliares técnicos, almoxarifes, administrativos, técnicos de segurança, apontadores, vigias, etc.
1.1.3 Mão-de-obra de apoio (MOA)
Compreende a mão-de-obra que complementa as atividades da obra com serviços necessários, às vezes essenciais à operação, tais como topografia, construção civil, transportes, operação de equipamentos, levantamento de cargas, etc.
De acordo com a conveniência, características da obra e diretrizes próprias de cada empresa de construção e montagem, a mão-de-obra de apoio pode ser considerada ora como direta, ora como indireta.
1.1.4 Índices de participação da mão-de-obra
Apenas como informação, para termos uma idéia da amplitude de cada tipo de mão-de-obra, pode-se estimar sua participação, no conjunto de todo o pessoal envolvido em montagens de médio e grande porte, em torno dos seguintes percentuais: MOD=75%, MOI=15% e MOA=10%.
1.1.5 Equipes de montagem
Equipes de montagem ou equipes de trabalho, são conjuntos de profissionais necessários à execução das tarefas de montagem. Seu tamanho varia geralmente entre 10 a 20 oficiais e ajudantes, chefiados por um encarregado ou mestre. Seu tamanho ideal deve ser determinado de forma a se obter a maior produtividade possível, e isto depende do serviço a executar e do local de trabalho. Em locais amplos e desimpedidos que permitam boa visão e comunicação entre os membros da equipe, esta poderá ser maior, caso contrário deverá ser reduzida. É importante que o encarregado possa acompanhar e controlar o trabalho realizado por cada membro de sua equipe.
1.2 Recursos materiais
1.2.1. Equipamentos de montagem
Os equipamentos de montagem são classificados em três categorias que definem a forma como é feita a apropriação de custos no projeto. Estas categorias são: equipamentos de aluguel, ferramentas e equipamentos de proteção.
1.2.2.1. Equipamentos de aluguel
São equipamentos de maior valor relativo, aos quais são atribuídos preços de aluguel para efeito de apropriação de custos e depreciação, sejam eles de propriedade da empresa montadora ou de terceiros. Exemplos: veículos, máquinas de solda, guindastes.
1.2.1.2. Ferramentas
Compreendem ferramentas individuais e de uso geral. As individuais, de menor valor relativo e, normalmente, de propriedade da montadora, costumam ter seus custos estimados, para fins de orçamento e apropriação por meio de uma taxa percentual, incidente sobre os custos com salários da MOD.
1.2.1.3. Equipamentos de proteção
Os equipamentos de proteção são classificados em:
EPI – Equipamentos de Proteção Individual quando são destinados a garantir a integridade física individual das pessoas envolvidas na execução do trabalho. Exemplos: capacetes, botas, óculos. EPC – Equipamento de Proteção Coletiva quando tem a finalidade de proteger grupos de pessoas envolvidas na realização do trabalho. Exemplos: detector de gases, detector de radiação.
Geralmente o custo dos EPIs e EPCs pode ser estimado como um percentual sobre o custo da MOD.
1.2.2. Materiais
Os materiais utilizados nas obras são classificados como permanentes, de consumo e auxiliares.
1.2.2.1. Materiais permanentes
São aqueles que, uma vez utilizados, permanecem definitivamente incorporados à obra. Exemplos: chapas, tubos, perfis, parafusos.
1.2.2.2. Materiais de consumo
São aqueles que, por ocasião de sua utilização, são dissipados. Exemplos: gases industriais (argônio, oxigênio), lubrificantes, solventes, lixas.
Eletrodos para solda elétrica, embora fiquem definitivamente incorporados à obra, costumam ser considerados como material de consumo. Geralmente, devido aos materiais de consumo serem de baixo custo, seu valor é estimado como um percentual sobre a MOD.
1.2.2.3. Materiais auxiliares
São destinados à construção de dispositivos auxiliares de montagem, tais com andaimes, plataformas, tapumes, etc. Geralmente são provisórios, sendo descartados depois de terminado o serviço. Seu custo pode ser avaliado e compor uma verba especial nos orçamentos.
1.3 Custo dos recursos
Existem pelo menos dois tipos distintos de custos: os custos diretos e os custos indiretos. Estes dois tipos têm sua identificação vinculada com o produto e são definidos como:
Custo direto: despesa realizada com insumos como mão-de-obra, materiais, equipamentos e meios, incorporados ou não ao produto.
Custo indireto: somatório de todas as despesas realizadas com elementos coadjuvantes necessários à correta elaboração do produto ou gastos de difícil alocação a uma determinada tarefa, sendo por isso diluídos por um grupo de tarefas ou mesmo pelo projeto todo.
Os custos diretos podem ser atribuídos de forma direta às tarefas da obra (exemplo: salários de mão-de-obra direta), enquanto que os indiretos devem ser diluídos entre as tarefas, empregando-se um processo de rateio (exemplo: salários do pessoal de administração, planejamento e supervisão).
Com relação à mão-de-obra de apoio, deve ser definido qual parcela será considerada como direta, e qual como indireta. Normalmente, os custos com serviços auxiliares como topografia, operação de equipamentos de montagem, grauteamento, etc., que podem ser atribuídos a uma atividade são considerados como diretos, enquanto que outros, como o transporte de mão-de-obra, materiais e equipamentos, manutenção de equipamentos, limpeza de áreas, segurança, alimentação, oficinas de apoio, etc., só podem ser atribuídos às tarefas por meio de rateio, e então são considerados indiretos.
1.3.1. Custos de mão-de-obra
A mão-de-obra direta (MOD) gera custos diretos e a mão-de-obra indireta (MOI) gera custos indiretos. A mão-de-obra de apoio (MOA) pode gerar custos diretos ou indiretos, conforme o tipo de tarefa e os critérios utilizados para classificação dos custos.
A mão-de-obra representa parcela significativa do custo da produção, da ordem de 50%. O custo da mão-de-obra (CMO) pode ser estimado a partir da equação 1.1,
CMO=
QS
.CUT
PMO
(1.1)onde:
CMO = custo da mão-de-obra. CUT = custo por unidade de tempo. PMO = produtividade da mão-de-obra.
QS = quantidade de um determinado tipo de serviço.
Por levantamentos feitos diretamente em cima do projeto detalhado de engenharia pode-se conhecer os tipos e as respectivas quantidades de serviços.
Os índices de produtividade da mão-de-obra podem ser obtidos em livros e revistas especializadas ou, então, a partir de observações e registro direto das quantidades de mão-de-obra e dos tempos gastos na execução dos serviços pela empresa de construção e montagem eletromecânica, que desta forma monta seu próprio banco de dados. Alguns índices são fornecidos ao longo deste texto apenas como sugestão, pois estes índices são fortemente dependentes da qualificação da mão-de-obra existente no local.
O custo por unidade de tempo é composto pelo salário horário do trabalhador, variável em função do tipo, do mercado e do grau de especialização da mão-de-obra acrescido de encargos sociais e trabalhistas especificados em lei, e ainda benefícios, como ajuda de custo e vale-transporte.
1.3.2. Custos com materiais
Os materiais de aplicação podem ser orçados a partir das listas de material (LMs), depois de confrontadas as quantidades listadas comas levantadas nos desenhos. Definidas as quantidades e especificações, os preços terão que ser pesquisados no mercado.
O custo dos materiais de consumo é rateado entre as diversas atividades diretas por meio de uma taxa percentual incidente sobre os salários da mão-de-obra direta. Esta taxa é obtida dividindo-se os custos totais de materiais de consumo pelos salários totais de mão-de-obra direta. Este procedimento costuma ser evitado, principalmente na fase de orçamento, devido a ser muito trabalhoso. É usual a adoção de um percentual baseado em experiências anteriores. Como sugestão indicamos um percentual entre 15% e 20%.
1.3.2. Custos com equipamentos, ferramentas e EPIs
O custo dos equipamentos a instalar, quando fornecidos pela montadora, são considerados custos com materiais diretos.
Equipamentos de montagem, classificados como equipamentos de maior porte e valor, tais como máquinas de solda, guindastes, veículos, etc., são considerados custos diretos, e alocados às atividades como aluguel. Seu custo é calculado multiplicando-se o número de horas gasto na atividade, medido em Mh (máquina hora), pelo custo horário de aluguel (R$/Mh).
Para cálculo do custo deve ser considerado o numero de horas efetivamente trabalhadas na atividade. No caso de equipamentos específicos de uma determinada categoria de mão-de-obra, tal como máquinas de solda e equipamentos de oxiacetileno, o número de horas de aluguel pode ser considerado igual ao número de horas trabalhadas por seus operadores, soldadores e maçariqueiros. Já no caso de equipamentos de montagem de grande porte, tais como guindastes e veículos, o número de horas trabalhadas pode não corresponder à duração da atividade, é caso, por exemplo, de um guindaste, que após posicionar um equipamento em seu local de montagem é liberado para outra atividade, enquanto que a montagem do equipamento continua sendo executada.
Ferramentas individuais e EPIs têm seu custo rateado entre as diversas atividades, aplicando-se um taxa percentual sobre os salários da mão-de-obra direta. Esta taxa varia em torno de 15% para ferramentas e 10% para EPIs.
UNIDADE II
O canteiro de obras
2.1. Introdução
A execução de uma obra é feita segundo um sistema de produção, o qual condiciona a disposição dos diferentes componentes do canteiro de obras. Em muitos casos de obras de construção e montagem o canteiro de obras pode ser comparado a uma fábrica móvel, diferindo da fábrica tradicional no sentido que o produto resultante do processo de produção é único e estacionário, enquanto que os insumos (mão-de-obra, materiais e equipamentos) é que se deslocam em torno do produto.
Influem na definição do sistema de produção da obra as condições do local onde será instalado o canteiro, bem como fatores ambientais (clima, freqüência de chuvas, implicações ecológicas, etc.), constituindo o que se pode chamar de componente local do sistema. Além desta componente há a componente de processo, que é função do processo escolhido para realizar a obra.
O arranjo do canteiro de obras inclui-se como uma das partes mais importantes do planejamento da obra, resultando em desenhos detalhados das locações e das áreas reservadas às instalações temporárias, variando estas na sua natureza, mas objetivando um mesmo propósito, que é o de fornecer suporte às atividades de construção. Um canteiro de obras bem planejado constitui importante fator de redução de prazos e custos.
Em uma instalação de um canteiro de obras, um depósito de materiais e equipamentos de construção pode variar desde uma simples área de armazenamento a céu aberto até sofisticados depósitos com condicionamento ambiental para a guarda de equipamentos altamente sensíveis a variações climáticas.
A norma regulamentadora NR1 do Ministério do Trabalho define o canteiro de obras como instalações provisórias, situadas próximo ao local onde se desenvolvem as operações de apoio e execução dos serviços. A NR2 determina que, antes de uma empresa se instalar em um novo canteiro de obras, deve solicitar aprovação e submeter-se à inspeção do órgão regional do Ministério do Trabalho.
A alocação de espaço e o posicionamento das instalações temporárias necessárias à execução de uma obra têm, até o presente, sido feitos de maneira bastante aleatória, prevalecendo a experiência passada de quem projeta tais instalações. Não há, pois, um método predefinido para projetar-se um canteiro; o que se encontra são diretrizes a serem seguidas pelo gerenciador de uma obra na instalação de um canteiro.
2.2. Planejamento das instalações
No dimensionamento das instalações devem ser consideradas as condições de pico da obra, por exigirem maiores quantidades de mão-de-obra, equipamentos e materiais. Os elementos que compõe o canteiro de obras devem estar perfeitamente integrados e próximos uns aos outros, devendo-se evitar cruzamentos e congestionamento nas vias de acesso. Para o planejamento do lay-out e tamanho das instalações, os programas informatizados serão úteis, principalmente em instalações de grande porte.
O projeto das instalações do canteiro de obras poderá contemplar:
Instalações fixas cobertas – podendo ser fechadas se necessário, para as centrais de preparação ou de transformação de materiais, por exemplo: oficinas mecânicas, de reparo de equipamentos, de pré-fabricação, pipe-shop.
Instalações fixas ao ar livre – para armazenagem de materiais e equipamentos no campo, pré-montagem de estruturas metálicas e equipamentos, estacionamento, manobra, carga e descarga, etc. Instalações móveis – veículos, guindastes e outros equipamentos móveis.
Logística – alojamentos, refeitório, oficinas, depósitos, escritórios, almoxarifado, ferramentaria, sala de reuniões, serviço de ponto, ambulatório, portaria, etc.
Infra-estrutura – vias de acesso e de circulação, áreas de lazer.
Instalações de utilidades – energia elétrica, ar condicionado, telefone, água, esgoto, vapor e sistema de prevenção contra incêndio.
O objetivo do planejamento das instalações é alcançar a melhor disposição, dentro do espaço disponível, para o material, a mão-de-obra e o equipamento necessários à execução da obra. Alguns princípios básicos devem ser observados ao se proceder ao arranjo de um canteiro de obras:
Integração – todos os elementos que compõe a cadeia de produção deverão estar harmonicamente integrados. A falha de um deles poderá resultar em ineficiência global.
Minimização de distâncias – as distâncias entre os diversos elementos de produção devem ser reduzidas ao mínimo possível, sendo interessante aqui o uso de fluxogramas e da pesquisa operacional para determinar estas distâncias mínimas.
Disposição de áreas de estocagem e de locais de trabalho – subordinam-se às exigências da operação, de modo que haja fluxo contínuo e sem retrocesso de mão-de-obra, materiais e equipamentos. Evitar ao máximo cruzamentos e retornos de vias impróprios, pois causam interferências e congestionamentos.
Uso de espaços – ao alocar espaços para depósitos, escritórios, etc., usar as três dimensões.
Produtividade – condições adequadas de trabalho e de segurança conduzem à melhoria da produtividade.
Flexibilidade – sendo a construção de um empreendimento um processo dinâmico, no qual a configuração do sistema de produção se altera constantemente, deve ser sempre possível adequar as
Além desses fatores, de caráter geral, é preciso considerar aqueles de caráter particular a cada obra, quais sejam:
O vulto da obra – é avaliado em função do peso dos equipamentos e materiais a serem instalados, a área onde será realizada a montagem e seu volume.
A natureza e o tipo da obra – o canteiro de obras varia de acordo com estes dois fatores. Como exemplos podemos citar: montagem de estruturas metálicas, montagem de tubulações, montagem elétrica, montagem mecânica. De acordo com o tipo de obra são empregadas diferentes técnicas de construção e montagem e equipamentos.
A localização da obra – se dentro de um perímetro urbano, se longe dele, observando-se a existência de acessos (via urbana, estrada de rodagem, estrada de ferro, hidrovia, aerovia, etc.), comércio e tipos potenciais de fornecedores, hotéis, escolas, postos de combustível, oficinas mecânicas e oportunidades de lazer. A existência ou não de serviços públicos, como fornecimento de energia elétrica, comunicações telefônicas, água potável e facilidades para disposição de rejeitos sólidos e líquidos.
Diversificação dos tipos de materiais e de elementos construtivos – para em função deles prever depósitos e linhas de construção.
Condições locais do mercado de trabalho – para fins da determinação de necessidade ou não de alojamentos.
2.3. Recebimento e armazenagem de materiais e equipamentos
A norma NR18 da legislação de segurança do trabalho estabelece, resumidamente, o seguinte: Os materiais armazenados não devem prejudicar o trânsito de pessoas, equipamentos e
outros materiais, nem o acesso aos equipamentos de combate a incêndio. Ao serem empilhados, os materiais precisam ser ajeitados de uma forma que garanta uma boa estabilidade e facilidade de manuseio. Na remoção de material empilhado, cuidado para não prejudicar a estabilidade das pilhas”.
Os locais destinados a depósitos e áreas de estocagem deverão ser protegidos contra incêndio e permitir livre trânsito, manuseio e movimentação de cargas, e atender as recomendações especiais relativas a cada material. Conforme sua natureza, os materiais e equipamentos poderão ser armazenados em locais fechados, tipo galpão, se necessário dotados de controles de temperatura e umidade. Ou então ao ar livre, protegidos com lona ou capa plástica, sobre estrados, pranchões ou dormentes nivelados, evitando-se o contato direto com o solo. Materiais de grande porte, salvo prescrição em contrário poderão ser deixados ao ar livre. Já os materiais tóxicos, corrosivos, inflamáveis ou explosivos, serão armazenados em locais isolados, adequados e seguros.
2.4. índices de montagem
A seguir são apresentados alguns índices para o planejamento do canteiro de obras [Fernandes, 2005].
Oficinas, pipe-shops: 6 m2/homem
Depósitos, ferramentaria e almoxarifados
conforme a necessidade
Instalações sanitárias 0,2 m2 / homem, constituídas de:
Lavatórios: 1/20 homens, 0,6 m de espaçamento
Vasos: 1/20 homens, 1 m2 de área
Mictórios: 1/20 homens, 0,6 m de espaçamento Chuveiros: 1/10 homens, 0,8 m2 de área
Vestiários: 0,2 m2 / homem, com
Armários: 1/1 homem
Bancos: 1/10 homens
Alojamento: 3 m2 / homem, com
Camas: 1/ homem
Beliches: 1/2 homens
Bebedouros: 1/25 homens
Refeitório: 2 m2 / homem, com mesas, assentos e pias
Cozinha: 0,7 m2 /homem, se as refeições forem preparadas na obra
Chapeira: 1/100 homens
Iluminação: 1 ponto de luz / 10 m2 1 tomada / 20 m2
Escritório: 30 W/m2
Sanitários, almoxarifado e
oficina 15 W/m
2
Equipamentos elétricos: Carga = Potência (kW) x Fator de demanda (Ex: máquina de solda: 25 kW x 0,4 = 10 kW) Consumo: kW x horas/dia x dias/mês = kWh/mês
Potência necessária kVA = Demanda kW/fator de potência (0,8) Proteção contra incêndio Instalação de extintores por toda a área, distantes de 10 a 20 m,
conforme o risco
Sugestão para a distribuição de extintores de incêndio:
Depósitos de combustíveis, tintas, oxigênio
e acetileno Pó químico ou espuma 1/150 m
2
Oficinas, instalações elétricas CO2 1/250 a 1/150 m2
Almoxarifados, alojamento, escritórios,
refeitórios, vestiário Água, gás 1/250 a 1/500 m
Também devem ser previstos no planejamento do canteiro de obras:
• Treinamento de todo o pessoal sobre prevenção contra incêndios, utilização e localização dos extintores.
• Higiene do canteiro, incluindo limpeza, coleta de lixo, dedetização e desratização, conforme necessário.
• Vigilância e segurança patrimonial na área, com pessoal especializado para estas atividades. A Figura 2.1 ilustra uma instalação típica de canteiro de obras empregada na construção civil, e a Figura 2.2 mostra a interior de um container utilizado como escritório em canteiro de obras.
Figura 2.1 – Canteiro de obras
UNIDADE III
Transporte e elevação de cargas
A construção e montagem eletromecânica pode incluir atividades de transporte e levantamento de cargas pesadas. Estas operações são importantes e perigosas, exigindo muita experiência e atenção do pessoal envolvido para que seja executada com eficiência e segurança.
As normas regulamentadoras NR-11 e NR-18, da legislação de Segurança no Trabalho, prescrevem condições para o transporte, movimentação, armazenagem e manuseio de materiais.
3.1. Equipamentos de transporte
Os equipamentos de transporte destinam-se a movimentar materiais, equipamentos, estruturas e pessoal, dentro e fora do canteiro de obras.
Os transportes podem ser realizados por via rodoviária, ferroviária, marítima ou fluvial e aérea nos casos de urgência.
A Tabela 3.1 apresenta uma comparação entre diferentes tipos de transporte. Tabela 3.1 – Tipos de transporte
Tipo Vantagens Desvantagens
Rodoviário • Rapidez
• Entrega porta a porta
• Fretes mais caros
Ferroviário • Adequado para cargas mais pesadas
• Fretes menores
• Demora costuma ser grande
Marítimo • Costuma ser mais barato • Demora grande
• Desembaraço nos portos pode ser complicado
Nas operações de transporte rodoviário de cargas as quantidades, pesos ou volumes podem ser grandes, exigindo equipamentos de grande capacidade. Nestes casos, é necessário planejar o deslocamento, selecionando os equipamentos de transporte adequados, os horários mais favoráveis e a necessidade ou não de batedores. Deve ser realizado um reconhecimento prévio do percurso, identificando as condições de trafego nas estradas, e todas as interferências possíveis, com especial atenção para a altura, largura e capacidade de carga das vias de acesso, pontes e viadutos.
As dimensões normais das cargas rodoviárias são: largura máxima = 2,60m; altura máxima a partir do solo = 4,40m e comprimento até 18,15m. Para transporte de cargas acima destas dimensões são necessárias licenças especiais dos órgãos competentes, como o DNIT (Departamento Nacional de Infra-estrutura e Transporte), concessionárias de rodovias e PRF (Policia Rodoviária Federal).
Entre os equipamentos de transporte rodoviário mais utilizados, podemos citar: Cavalos mecânicos, com capacidade de tração de 22 a 140 t.
Reboques hidráulicos, de 6 a 16 eixos, capacidade de carga útil de 60 a 140 t. Semi-reboques, de 1 a 6 eixos, capacidade de 15 a 70 t.
Caminhões de carroceria, capacidade 3,5 a 22 t. Caminhões basculantes, capacidade de 3 a 12 m3.
Caminhões equipados com guindauto, capacidade de 3 a 20 t. Empilhadeiras, capacidade de 2 a 20 t.
Pick-ups, utilitários tipo Van, automóveis e ônibus para pequenas cargas e pessoal.
Figura 3.1 – Empilhadeiras
3.2. Equipamentos de elevação de cargas
As operações de levantamento de cargas são realizadas utilizando-se diversos tipos de equipamentos, em função do peso e dimensões da carga, condições da área de trabalho no que se refere ao acesso dos equipamentos ao local de içamento da carga, e outros fatores dependendo do local da obra. A seleção dos equipamentos a serem empregados será baseada no plano de içamento (plano de rigging) previamente elaborado, e nas tabelas técnicas do manual do equipamento e dos materiais, como cabos de aço, estropos, manilhas, etc.
Entre os principais equipamentos de elevação de cargas, podemos citar: Equipamentos manuais e de pequeno porte:
Macacos hidráulicos, até 100 t, ou mecânicos até 50 t. (Figura 3.3). Cilindros hidráulicos, até 500 t. (Figura 3.4).
Talhas de arraste, de corrente e de engrenagens, dos tipo coroa e sem-fim, diferencial e planetária. (Figura 3.5)
Talhas pneumáticas, de 0,5 a 5 t, até 3 m e talhas elétricas, de 1 a 10 t. Tirfors, de 1,5 a 3 t.
Guinchos manuais até 10 t, pneumáticos até 3 t, elétricos até 2 t e Diesel, de 10 a 50 t. Empilhadeiras (para pátios de estocagem e almoxarifados), de 3 a 15 t.
Torres de elevação com plataforma, para materiais ou pessoal, até 15 t. Equipamentos de médio ou grande porte:
Guindastes fixos, telescópicos e treliçados. (Figura 3.6)
Gruas de torre telescópica, automontáveis, sobre sapatas ou trilhos, 2 a 300 t × m. Pontes rolantes e pórticos rolantes. (Figura 3.7)
Monovias (talhas dotadas de movimento de translação).
Figura 3.5 – Talha hidráulica Figura 3.6 – Guindaste telescópico
Figura 3.7 – Galpão com ponte rolante Figura 3.8 – Grua flutuante
3.2.1. Pontes rolantes
As pontes rolantes (Figura 3.7) estão presentes nas ares de almoxarifado e produção, para movimentação interna de cargas.
Para execução de montagem de equipamentos no dentro de instalação já existentes, quando possível, é vantajoso o uso das Pontes Rolantes disponíveis na área. No caso de instalações novas, uma vez montada a estrutura metálica do galpão, pode-se procurar instalar logo as pontes rolantes previstas no projeto, para auxiliar no prosseguimento da montagem dos equipamentos.
A operação da ponte rolante é feita por seu operador.
Maiores detalhes sobre as características das pontes rolantes podem ser encontradas na NB-14 da ABNT e nos catálogos dos fabricantes.
3.2.2 Guindastes
São equipamentos de elevação de cargas, fundamentais para a maioria dos serviços de montagem, cujas características principais são sua grande mobilidade, podendo ser deslocados e posicionados de acordo com as necessidades das frentes de trabalho.
Figura 3.9 – Guindaste telescópico Figura 3.10 – Içamento de motor de navio
Figura 3.11 – Levantamento de carga em montagem de navio Figura 3.12 – Ponte rolante
3.3. Mão-de-obra de transporte e elevação de cargas
Os serviços de transporte e elevação de cargas devem ser executados por pessoal experiente, constituindo equipes de trabalho normalmente conhecidas como equipes de rigger. Além das equipes de rigger, também participam dos trabalhos os operadores das máquinas (guindastes,
Uma equipe de rigger é composta de um encarregado de rigger, dois montadores e quatro ajudantes. Esse efetivo poderá variar para mais ou para menos, conforme o caso. O encarregado de
rigger é responsável por todas as providencias necessárias à operação, devendo ser suficientemente
qualificado e experiente para tal.
3.4. Planejamento do transporte e elevação de cargas
O planejamento e preparação das operações de elevação e transporte de cargas é um dos pontos mais importantes a considerar em uma obra de montagem, pelos seus reflexos nos custos, prazos e segurança do empreendimento.
Devem ser evitados, ou pelo menos reduzidos, os tempos de espera dos guindastes, com considerável redução de prazos e custos, pois, geralmente o aluguel destas máquinas é de preço elevado, além da garantia de maior segurança na execução dos trabalhos.
O problema não se resume apenas ao seu içamento e deslocamento, mas compreende outros trabalhos, como:
• Remoção ou deslocamento de peças ou equipamentos, de modo a permitir o recebimento e acesso das novas peças a instalar.
• Posicionamento mais conveniente das peças a instalar, de modo que se situem tão próximas quanto possível dos locais de levantamento, e dispostas de forma a não quebrar a seqüência natural de montagem. Nos locais de armazenagem, a marcação das peças deverá possibilitar sua correta identificação, para que não haja possibilidade de retornos ou mudanças desnecessárias de local. • Seleção e preparação de equipamentos auxiliares de movimentação, como roletes, tartarugas,
carrinhos de transporte, estropos, cabos, acessórios, etc.
• Escolha dos tipos de amarração das cargas e lingadas mais convenientes, bem como o tipo de fixação ao gancho da máquina. Sempre que possível deverão ser reunidas em separado as cargas que apresentarem características semelhantes, de modo a evitar trocas freqüentes de cabos e estropos.
Nas operações com cargas deverão ser observados cuidados especiais de segurança. A operação deverá ser precedida de um planejamento detalhado, incluindo:
• Plano de levantamento. • Análise de riscos.
• Inspeção da área de trabalho e do trajeto das maquinas, verificando possíveis interferências com redes elétricas e obstáculos, e passagem sobre redes elétricas subterrâneas.
• Definição das vias de acesso e dos pontos a interditar.
Em função do peso da carga, serão escolhidos os estropos, ganchos e manilhas mais adequados, de acordo com a capacidade indicada nas respectivas tabelas de carga. No levantamento, nunca deverá ser ultrapassada a capacidade de carga dos cabos.
Em unidade industriais em operação, haverá necessidade de atenção especial. Trabalhos próximos de tubulações de produtos inflamáveis, corrosivos ou tóxicos, necessitam procedimentos de segurança bem elaborados.
UNIDADE IV
Soldagem
A soldagem é o mais importante processo de união de metais utilizado na indústria. A soldagem, em conjunto com a brasagem, tem importante aplicação desde a indústria microeletrônica até a fabricação de navios e outras estruturas com centenas ou milhares de toneladas de peso. A soldagem é utilizada na fabricação de estruturas simples, como grades e portões, bem como em componentes encontrados em aplicações com elevado grau de responsabilidade, como nas indústrias química, petrolífera e nuclear.
Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo soldagem. Classicamente, a soldagem é considerada como um processo de união, porém, na atualidade, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando à recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de peças metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.
4.1. Equipamentos e processos de soldagem
Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de pecas, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo soldagem. Classicamente, a soldagem é considerado como um processo de união, porém, ma atualidade, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando à recuperação de pecas desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Diferentes processos relacionados com a soldagem são usados para corte de pecas metálicas e em muitos aspectos estas operações se assemelham a operações de soldagem.
4.1.1. Soldagem com eletrodo revestido
A soldagem com eletrodo revestido (SMAW) é a união de metais pelo aquecimento proveniente de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada.
O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal de base, formando assim o metal de solda depositado.
Uma escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal base, flutua para a superfície e cobre o deposito, protegendo este da contaminação atmosférica e controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do eletrodo e do revestimento que em alguns casos é constituído de elementos de liga.
A Figura 4.1 ilustra o processo de soldagem com eletrodo revestido.
O eletrodo revestido consiste de uma vareta metálica, chamada alma, trefilada ou fundida, que conduz a corrente elétrica e fornece metal de adição para enchimento da junta. A alma é coberta por uma camada que forma o revestimento do eletrodo, sendo esta composta por uma mistura de diferentes materiais. Este revestimento tem diversas funções na soldagem, principalmente:
• Estabilizar o arco elétrico.
• Ajustar a composição química do cordão de solda, pela adição de elementos de liga e eliminação de impurezas.
• Conferir características operacionais, mecânicas e metalúrgicas ao eletrodo e à solda.
Figura 4.1 – Soldagem com eletrodo revestido (SMAW) Equipamento
O equipamento básico para soldagem com eletrodo revestido possui uma das mais simples configurações possíveis, em comparação aos outros processos. Consiste de:
• Fonte de energia – o transformador de corrente alternada é a configuração mais barata e simples, tanto do ponto de vista de investimento inicial como de operação e manutenção.
• Porta eletrodo – Alicate de fixação dos eletrodos. • Cabos de interligação.
• Pinça para ligação à peça.
• Equipamento de proteção individual. • Equipamento para limpeza da solda.
Figura 4.2 – Diagrama de interligação do equipamento (SMAW)
Características
Tipo de operação: Manual
Posições: Todas (depende do revestimento) Tipos de juntas: Todas
Espessuras: >2 mm
Consumíveis: Eletrodos (alma) e revestimento Taxa de deposição: 1 a 5 kg/h
Vantagens
Baixo custo Versatilidade
Operação em locais de difícil acesso
Limitações
Baixa produtividade: devido à baixa taxa de deposição, quando comparado com outros processos, e necessidade de remoção de escória. Requer habilidade
manual do soldador:
Controle do comprimento do arco, ângulo de trabalho e de deslocamento do eletrodo, velocidade de deslocamento e amperagem.
Requer treinamento especifico para o soldador:
O treinamento é demorado e oneroso
4.1.2. Soldagem TIG
A soldagem TIG – Tungsten Inert Gás – (GTAW) é a união de metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça.
A proteção durante a soldagem é feita com um gás inerte ou mistura de gases inertes, que também têm a função de transmitir a corrente quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição. Quando é feita com metal de adição ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco. O eletrodo que conduz a corrente é tungstênio puro ou liga deste material.
A Figura 4.3 mostra esquematicamente o processo.
Figura 4.3 – Processo soldagem TIG (GTAW)
Equipamento
Os equipamentos básicos para a soldagem manual pelo processo TIG são mostrados na Figura 4.4. Consiste de:
• Fonte de energia – é sempre de corrente constante e pode ser um gerador, retificador ou transformador, dependendo do material a ser soldado. Para soldagem manual deve ter um pedal para controle da corrente pelo soldador.
• Unidade de alta freqüência – necessária para a soldagem em corrente alternada. • Suprimento de gás protetor.
• Fluxímetro e regulador de pressão do gás.
• Porta eletrodo com passagem de gás, bico para direcionar o gás e mecanismo de garra para energizar e conter o eletrodo de tungstênio.
• Cabos e mangueira.
Figura 4.4 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG Características
Tipo de operação: Manual ou automática
Posições: Todas
Tipos de juntas: Todas
Espessuras: 0,1 a 50 mm
Consumíveis: Varetas e gases (argônio) Taxa de deposição: 0,2 a 1,3 kg/h
Vantagens
Produz soldas de excelente qualidade. Permite soldar menores espessuras. Não produz escória.
Limitações
Baixa produtividade devido à baixa taxa de deposição: Requer soldadores muito bem treinados:
Requer limpeza ao metal brilhante: Emissão intensa de radiação ultravioleta
4.1.3. Soldagem MIG/MAG (GMAW)
Os processos MIG (Metal Inert Gas) e MAG (Metal Active Gas) utilizam como fonte de calor um arco elétrico mantido ente um eletrodo nu consumível, alimentado continuamente, e a peça a soldar. A proteção do arco e da poça de solda fundida é feita por um fluxo de gás alimentado
externamente, o qual pode ser inerte, ativo ou uma mistura destes. Portanto, dependendo do gás poderemos ter os seguintes processos:
• MIG – Gás inerte: Argônio, Hélio, Argônio + 1% O2.
• MAG – Gás ativo: CO2, Argônio + 15 a 30% O2.
• Arame tubular:
- INNERSHIELD – Arame tubular, com fluxo interno, sem proteção por gás. - DUE SHIELD – Arame tubular, com fluxo interno, e com proteção por gás. A Figura 4.5 mostra esquematicamente o processo.
O processo MIG é adequado à soldagem de aços-carbono, aços de baixa, média e alta liga, aços inoxidáveis, alumínio e ligas, magnésio e ligas e cobre e ligas. P processo MAG é utilizado na soldagem de aços de baixo carbono e aços de baixa liga.
Figura 4.5 – Processo de soldagem MIG/MAG
Equipamento
Os equipamentos básicos para a soldagem MIG são mostrados na Figura 4.6. Consiste de: • Fonte de energia – pode ser um gerador ou um retificador, ambos com características de potencial
constante. A soldagem é geralmente feita em corrente contínua. • Tocha.
• Suprimento de gás protetor. • Sistema de alimentação de arame. • Fluxímetro e regulador de pressão do gás. • Cabos e mangueira.
Figura 4.6 – Esquema simplificado dos equipamentos para o processo TIG
Características
Tipo de operação: Semi-automática ou automática
Posições: Todas
Tipos de juntas: Todas
Espessuras: > 1 mm
Consumíveis: Arames e gases
Taxa de deposição: 1 a 10 kg/h
Vantagens
Taxa de deposição alta. Alta versatilidade e aplacação Baixo teor de hidrogênio
Limitações
Risco de ocorrência de falta de fusão.
Limitação de posição (depende do tipo de transferência).
4.1.4. Soldagem a arco submerso (SAW)
Neste processo de soldagem, um arco elétrico é estabelecido entre o arame-eletrodo e o material a ser soldado, com a diferença que o arco permanece totalmente submerso em uma camada de fluxo, não sendo pois visível. Dessa forma a solda se desenvolve sem faíscas, luminosidades e respingos, características dos demais processos de soldagem com arco aberto.
O regime de fusão é por arco elétrico e por efeito Joule. Dispositivos automáticos asseguram a alimentação do eletrodo a uma velocidade conveniente de tal forma que sua extremidade mergulhe constantemente no banho de fluxo em fusão. A movimentação do arame em relação à peça faz
progredir o banho de fusão que se encontra coberto e protegido por uma escória que é formada pelo fluxo e impurezas.
A Figura 4.7 mostra esquematicamente o processo.
Figura 4.7 – Esquema do processo de soldagem com arco submerso Equipamento
A Figura 4.8 mostra esquematicamente os componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso.
• Fonte de energia – Corrente alternado ou contínua.
• Sistema de controle – Alimentador de fluxo e de arame, mecanismo de avanço. • Reservatório de fluxo.
• Cabos.
Figura 4.8 – Componentes básicos do equipamento de soldagem com arco submerso Características
Tipo de operação: Automática
Posições: Plana
Espessuras: > 5 mm
Consumíveis: Arame, fita e fluxo Taxa de deposição: 6 a 20 kg/h
Vantagens
Taxa de deposição e velocidade elevadas Bom acabamento e qualidade
Alta penetração
Nenhum arco visível e pouca fumaça
Necessidade de operadores menos habilitados
Limitações
Requer ajuste preciso das etapas Limitado à posição plana (e horizontal)
A tenacidade ao entalhe pode ser baixa (energia de soldagem) Custo do equipamento
4.2. Normas de soldagem
No caso específico das operações de soldagem, a realização de soldas inadequadas durante a fabricação de certos tipos de estruturas ou equipamentos, tais como, navios, pontes, oleodutos, componentes automotivos e vasos de pressão, pode resultar em sérios acidentes com grandes perdas materiais e, eventualmente, humanas e danos ao meio ambiente. Como conseqüência, diferentes aspectos das operações de soldagem para diversas aplicações são regulados por diferentes códigos, especificações e outras normas segundo a aplicação específica. Como exemplos de códigos e especificações importantes ligados à soldagem, podem-se citar:
• ASME Boiler and Pressure Vessel Code (vasos de pressão).
• API STD 1104, Standard for Welding Pipelines and Related Facilities (tubulações e dutos na área de petróleo).
• AWS D1.1, Structural Welding Code (estruturas soldadas de aço carbono e de baixa liga)
• DNV, Rules for Design, Construction and Inspecion of Offshore Structures (estruturas marítimas de aço)
Para soldagem a PETROBRAS possui a norma N-133, a qual contém: Definições, Condições Gerais (eps, qualificação pessoal, processos e equipamentos de soldagem, técnica de soldagem, consumíveis, condições ambientais, pré-aquecimentto / temperatura de interpasse, pós-aquecimento, inspeção, reparos, tratamento térmico, dispositivos auxiliares de montagem e marcação de juntas soldadas), Condições específicas (conforme materiais).
A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – possui diversas normas relacionadas aos processos de soldagem, dentre as quais destacamos na Tabela 4.1.
Tabela 4.1 – Algumas normas da ABNT ligadas à soldagem
Nome Código Data
Chanfro de solda manual para construção naval - Tipo NBR7239 03/1982 Critérios para a qualificação e certificação de inspetores de soldagem NBR14842 07/2003 Inspeção de solda por ensaio de ultra-som em parte estruturais do casco de
embarcações NBR10686 06/1989
Inspeção radiográfica em soldas na estrutura do casco de embarcações NBR9360 05/1986
Qualificação em soldagem NBR10474 09/1988
Radiografia – Inspeção de soldas de topo em vasos de pressão e tanques de
armazenamento – Critérios de aceitação NBR10150 11/1987
Símbolos gráficos de solda para construção naval e ferroviário NBR7165 02/1982
Soldagem – Números e nomes de processos NBR13043 09/1993
Terminologia de soldagem elétrica NBR5874 1972
4.3. Segurança em soldagem
Considerações sobre segurança são importantes em soldagem, corte e operações relacionadas a estas práticas, pois os riscos envolvidos nestas atividades são numerosos e podem provocar sérios danos ao pessoal, equipamentos e instalações.
Um componente fundamental de segurança em soldagens e outras práticas industriais é o apoio, orientação e envolvimento direto das chefias e gerências, que devem estabelecer claramente os objetivos e o plano de segurança da empresa. Este deve considerar a seleção das áreas para soldagem e corte, exigências de compra de equipamentos de soldagem e equipamentos de segurança devidamente aprovados, estabelecimento e fiscalização de normas de segurança internas, execução de programas de treinamento no uso do equipamento de trabalho e de segurança, procedimentos em caso de emergências ou acidentes, utilização de sinais de advertência para os perigos de cada área específica e a inspeção e manutenção periódica dos equipamentos e instalações.
Como diversas outras operações industriais, a soldagem e o corte de materiais apresentam uma série de riscos para as pessoas envolvidas. Os principais riscos incluem a possibilidade de: • Incêndios e explosões.
• Recebimento de choque elétrico.
• Exposição à radiação gerada pelo arco elétrico. • Exposição a fumos e gases prejudiciais à saúde.
4.3.1. Roupas de proteção
As operações de soldagem e corte envolvem a manipulação de materiais a temperaturas elevadas, a exposição a uma quantidade considerável de luz e a outras formas de radiação eletromagnética e o contato com partículas metálicas incandescentes projetadas em alta velocidade (respingos). Os soldadores, expostos diretamente a estes riscos, necessitam de vestimentas e equipamentos próprios para a proteção do corpo, da cabeça e dos olhos. Estes devem permitir a liberdade de movimentos e ao mesmo tempo cobrir e proteger adequadamente as diversas partes do corpo para minimizar a chance de queimaduras e outras lesões.
As principais pecas do vestuário usadas pelo soldador para sua proteção incluem vários itens mostrados na Figura 4.9. Além destas, é importante o uso de óculos de proteção por baixo do capacete.
Figura 4.9 – Vestuário de proteção típico a ser usado pelo soldador
4.4. Inspeção de soldas
Na inspeção de soldas, são utilizados principalmente os ensaios não-destrutivos (END), e estes são realizados por profissionais qualificados (inspetores de solda).
Os ensaios não destrutivos visam detectar a falta de homogeneidade de uma solda, sem alterar fisicamente suas características, de modo algum prejudicando sua utilização posterior.
Os principais ensaios não destrutivos são: • Ensaio por inspeção visual.
• Ensaio por líquidos penetrantes. • Ensaio por partículas magnéticas. • Ensaios por ultra-som.
• Ensaios radiográficos.
• Ensaios por correntes parasitas. • Teste de estanqueidade.
Os ensaios podem ser realizados em diferentes etapas da confecção de um produto, e podem abranger desde a matéria prima até o produto final. As etapas onde serão realizados os ensaios dependerão de diversos fatores tais como: qualidade exigida, grau de responsabilidade do produto (pontes, aviões, automóveis, navios), do processo de fabricação, etc.
A escolha correta do tipo de ensaio não destrutivo que devemos utilizar depende de diversos fatores, tais como: material da peça, processo de fabricação, geometria da peça, tipo de descontinuidade a detectar, quantidade de ensaios, finalidade da peça, custo do ensaio, etc. Há casos em que são requeridos mais de um tipo de ensaio em uma mesma peça.
4.5. Qualificação dos procedimentos de soldagem
Para diversas aplicações, as normas relevantes exigem que, antes da execução da soldagem de produção, especificações dos procedimentos que serão adotados para a sua execução sejam preparadas e qualificadas. Este processo visa demonstrar que, através do procedimento proposto, soldas adequadas, de acordo com os requisitos colocados pela norma ou estabelecidos em contrato, podem ser obtidas. Além disso, ele permite uniformizar e manter registro das condições especificadas de soldagem para controle do processo e eventual determinação de causas de falha.
A documentação referente às soldas é composta pelos seguintes documentos:
Mapa de soldagem e ensaios – Documento que especifica as principais juntas do equipamento, estrutura ou instalação, e os respectivos dados de execução e inspeção, tais como: processo, tipo de junta, procedimento de soldagem e etapas de inspeção a serem efetuadas, determinadas conforme a norma pertinente.
Especificação do Procedimento de Soldagem (EPS) – Documento que estabelece para a produção os itens importantes que devem ser considerados na soldagem, como: metal base, faixa de espessuras, faixa de temperatura de pré-aquecimento, metal de adição, posições, tratamento térmico, gás de proteção, vazão, corrente, tensão, método de limpeza, etc. Tais dados foram previamente testados conforme a norma de qualificação.
Qualificação do Procedimento de Soldagem (QPS) – Documento que registra a comprovação de que o procedimento de soldagem é adequado para produzir juntas soldadas de qualidade satisfatória, conforme a norma de qualificação utilizada. A comprovação é feita através de ensaios determinados conforme a norma de qualificação
Exemplo: Código ASME (ASME IX) - Tração.
