O PARADIGMA: TUBULAÇÕES DE CONDUÇÃO COM ESPESSURA DE PAREDE CALCULADA SEGUNDO NORMA ASHRAE 2012 e ASME 2008

Texto

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O PARADIGMA:

TUBULAÇÕES DE CONDUÇÃO COM ESPESSURA DE PAREDE CALCULADA SEGUNDO NORMA ASHRAE 2012 e ASME 2008

SETEMBRO - 2015

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Sistemas Tubulares:

A EVOLUÇÃO DA COMPOSIÇÃO MOLECULAR DO AÇO

AO LONGO DOS ULTIMOS 60 ANOS

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A evolução - Ex: Tubos API

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MARCA CSN

PROPRIEDADES MECÂNICAS

L.E. (MPa) L.R. (MPa) AL. (%)

Lo=50mm

CSN-ARQ .CIVIL 275 275 min 350 min 22 min CSN-ARQ .CIVIL 300 300 min 400 min 25 min CSN-ARQ .CIVIL 345 345 min 450 min 20 min CSN-ARQ .CIVIL 500 500 min 600 min 18 min

Família de aço de alta resistência

Aço Laminado a Quente CSN

AÇO ARQ CIVIL

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Sistemas Tubulares:

ANALISE E TRANSCRIÇÃO DAS NORMAS TÉCNICAS

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Tubos - Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

“CAPÍTULO 46 - TUBOS E CONEXÕES

Este capítulo abrange a seleção, aplicação e instalação de tubos e conexões comumente usados ​​para aquecimento, ar-condicionado e refrigeração. Os

suportes e a expansão de tubos também são abordados. Ao selecionar e aplicar estes componentes, os códigos locais, estaduais ou federais e as normas

voluntárias da indústria (algumas das quais foram adotadas por jurisdições de código) devem ser seguidos.

As seguintes organizações nos Estados Unidos publicam códigos e normas para sistemas e componentes de tubulações:

ASME American Society of Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials NFPA National Fire Protection Association

BOCA Building Officials and Code Administrators, International

MSS Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings Industry,

AWWA American Water Works Association

Especificações federais paralelas também foram desenvolvidas por agências governamentais e são adotadas ​​para muitos projetos de obras públicas. O

Capítulo IV da Norma ASME B31.9 lista os códigos e normas para tubulações de HVAC (AVAC) aplicáveis ​​nos Estados Unidos. Além disso, apresenta os

requisitos para um projeto e construção seguros de sistemas de tubulações de aquecimento e ar-condicionado de edifícios.”

Catálogo AVAC-R: Página 07

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Tubos - Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

SELEÇÃO DE MATERIAIS

Cada sistema HVAC e, sob certas condições, partes de um sistema requerem um estudo das condições de operação para determinar os materiais adequados.

Por exemplo, como a pressão estática da água num edifício alto é maior nos níveis inferiores do que nos níveis superiores, diferentes materiais podem ser necessários ao longo das zonas verticais.

Os seguintes fatores devem ser considerados ao selecionar materiais para tubulações:

Requisitos dos códigos.

Fluido transportado no tubo.

Pressão e temperatura do fluido.

Ambiente externo do tubo.

Custo de instalação...”

Catálogo AVAC-R: Página 07

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Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

“ ESPESSURA DE PAREDE DOS TUBOS

Os principais fatores que determinam a espessura de parede do tubo são a tensão circunferencial devido à tensão da pressão interna e tensão longitudinal causadas pela pressão, peso e outras cargas sustentadas.

Cálculos de tensão detalhados raramente são necessários para aplicações HVAC porque os tubos padrão apresentam diversas espessuras para suportar a pressão e tensão

longitudinal causada pelo peso (assumindo que os suportes estão espaçados de acordo com a Tabela 6).”

Catálogo AVAC-R: Página 07

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Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

Catálogo AVAC-R: Página 07

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Norma

ASME B31.9-2008

Embasamento Técnico

“ CONDIÇÕES E CRITÉRIOS - CONDIÇÕES DE PROJETO 901.1 Considerações Gerais

Estas condições de projeto definem as pressões, temperaturas e outras condições aplicáveis a projetos de tubulações de serviço de edifícios. Tais sistemas devem ser projetados para as condições mais severas de pressão coincidente, temperatura e carga prevista sob quaisquer condições normais de operação, incluindo inicialização e desligamento.

A condição mais severa deve ser a que resulta na maior espessura de parede necessária e na mais alta classe dos componentes.

901.2 Pressão

901.2.1 Pressão Interna de Projeto. A pressão interna de projeto, incluindo os efeitos da carga estática, não deve ser inferior à pressão máxima de trabalho sustentada do fluido dentro do sistema de tubulação. Deve-se considerar possíveis picos de

pressão. As pressões de desligamento da bomba devem ser consideradas.

901.2.2 Pressão Externa de Projeto. As tubulações sujeitas à pressão externa devem ser projetadas para a pressão diferencial máxima prevista na operação normal.

901.2.3 Contenção ou Alívio Exigidos. Devem ser adotadas medidas para conter ou aliviar de forma segura a pressão excessiva à qual a tubulação pode ser submetida.

As tubulações não protegidas por um dispositivo de alívio de pressão ou que podem estar isoladas de um dispositivo de alívio de pressão devem ser projetadas para, no mínimo, a pressão mais alta que pode ser desenvolvida.”

Catálogo AVAC-R: Página 06

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Norma

ASME B31.9-2008

Embasamento Técnico

“ CONDIÇÕES E CRITÉRIOS 901 CONDIÇÕES DE PROJETO 901.3 Temperatura

As temperaturas previstas neste Código são as temperaturas dos materiais da tubulação expressas em graus Fahrenheit, exceto quando indicado de outra forma. A tubulação deve ser projetada para a temperatura

representando a condição máxima esperada. A temperatura dos materiais da tubulação é considerada a mesma do fluido na tubulação.

901.4 Influências Ambientais

901.4.1 Resfriamento. Efeitos na Pressão. Quando o resfriamento de um fluido puder reduzir a pressão na tubulação abaixo da pressão atmosférica, a tubulação deverá ser projetada para suportar a pressão externa, ou

deverão ser adotadas medidas para eliminar o vácuo.

901.4.2 Efeitos da Expansão de Fluidos. Quando a expansão de um fluido puder aumentar a pressão, o sistema de tubulação deverá ser projetado para suportar o aumento da pressão, ou deverão ser adotadas medidas para aliviar o excesso de pressão”

Catálogo AVAC-R: Página 06

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Norma

ASME B31.9-2008

Embasamento Técnico

902.4 Tolerâncias

902.4.1 Corrosão ou Erosão.

Quando a ocorrência de corrosão ou erosão é esperada, a espessura de parede deve ser aumentada além do exigido por outros requisitos de projeto, a menos que outros meios de controle de corrosão, tais como revestimentos ou

proteção catódica, sejam adotados. Essa tolerância deve ser coerente com a expectativa de vida da tubulação, conforme determinada pelo engenheiro.

902.4.2 Rosca e Ranhura.

A espessura mínima calculada de tubos metálicos que

devem ser roscados deverá ser acrescida de uma tolerância igual à profundidade da rosca, dimensão h na norma ASME B1.20.1, ou equivalente. Para superfícies usinadas ou

ranhuradas, se a tolerância não for especificada, deve-se adotar 1/64 pol. (0,4 mm) além da profundidade de corte especificada.”

Catálogo AVAC-R: Página 06

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Cálculo de Espessura de Tubos

Fonte: Norma ASME B31.9-2008

tm = espessura mínima requerida, pol P = pressão interna de projeto, psig D = diâmetro externo, pol

S = tensão admissível básica para aplicação do fator “E”, psi

E = fator de eficiência da junta soldada longitudinal ou helicoidal, adimensional A = sobrespessura para corrosão, preparação de juntas mecânicas, pol

A mínima espessura da parede do tubo incluindo as margens não deve ser menor do que a determinada pela equação abaixo.

Pressão de Projeto dos Componentes da Tubulação

Tubos Retos

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Cálculo de Espessura deTubos

Tensão admissível máxima em função da temperatura (SE), ksi

150°F = 65,6°C

12,8 ksi = 12800 psi

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Cálculo de Espessura de Tubos

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Cálculo de Espessura de Tubos

Sobrespessura para corrosão, preparação de juntas mecânicas (A), pol

Quanto aos acréscimos da espessura em função da corrosão ou para a preparação das juntas mecânicas temos:

Sobrespessura de Corrosão ou Erosão:

geralmente utiliza-se 1,65mm - moderada

Sobrespessura para Rosca e Groove:

• Rosca, devemos incrementar a espessura da profundidade da rosca feita no espessura do tubo;

• Ranhura, devemos incrementar a profundidade do corte feito na espessura do tubo ou quando não sabemos pelo menos 0,4mm. No caso de ranhuras por laminação a frio não há

necessidade de acrescenter espessura.

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Cálculo de Espessura de Tubos

Dados de Entrada

Cálculos

Pressão de TRABALHO (P) = 100 lbs (6,9 Bar);

SE = 12,8 ksi para tubos ASTM A53 GR B ERW ou ASTM A 135 GR B ou API 5L GR B A = 0,0591 pol = 1,65 mm

Ø nom [pol] Ø ext. [mm] Ø ext [pol] in mm Sch [mm]

1 33,4 1,315 0,0642 1,78 10 2,77

1 1/4 42,2 1,660 0,0655 1,81 10 2,77

1 1/2 48,3 1,900 0,0665 1,84 10 2,77

2 60,3 2,375 0,0683 1,89 10 2,77

2 1/2 73 2,875 0,0703 1,94 10 3,05

3 1/2 88,9 3,500 0,0727 2,00 10 3,05

4 114,3 4,500 0,0766 2,10 10 3,05

5 141,3 5,563 0,0808 2,20 10 3,40

6 168,3 6,625 0,0849 2,31 10 3,40

8 219,1 8,625 0,0927 2,41 10 3,76

10 273 10,750 0,1010 2,62 10 4,19

12 323,3 12,750 0,1089 2,92 10 4,57

14 355,6 14,000 0,1137 3,04 10 6,35

16 406,4 16,000 0,1216 3,24 10 6,35

18 457 18,000 0,1294 3,44 10 6,35

20 508 20,000 0,1372 3,63 10 6,35

22 559 22,000 0,1450 3,73 - 7,92

24 610 24,000 0,1528 4,03 20/STD 9,50

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Cálculo de Espessura de Tubos

Dados de Entrada

Cálculos

Pressão de TRABALHO (P) = 150 lbs (10,34 Bar);

SE = 12,8 ksi para tubos ASTM A53 GR B ERW ou ASTM A 135 GR B ou API 5L GR B A = 0,0591 pol = 1,65 mm

Ø nom [pol] Ø ext. [mm] Ø ext [pol] in mm Sch [mm]

1 33,4 1,315 0,0668 1,85 10 2,77

1 1/4 42,2 1,660 0,0688 1,90 10 2,77

1 1/2 48,3 1,900 0,0702 1,93 10 2,77

2 60,3 2,375 0,0730 2,00 10 2,77

2 1/2 73 2,875 0,0759 2,08 10 3,05

3 1/2 88,9 3,500 0,0796 2,17 10 3,05

4 114,3 4,500 0,0854 2,32 10 3,05

5 141,3 5,563 0,0917 2,48 10 3,40

6 168,3 6,625 0,0979 2,63 10 3,40

8 219,1 8,625 0,1096 2,92 10 3,76

10 273 10,750 0,1220 3,25 10 4,19

12 323,3 12,750 0,1338 3,55 10 4,57

14 355,6 14,000 0,1411 3,63 10 6,35

16 406,4 16,000 0,1528 4,03 10 6,35

18 457 18,000 0,1645 4,33 20 7,92

20 508 20,000 0,1762 4,63 - 7,92

22 559 22,000 0,1880 4,92 - 7,92

24 610 24,000 0,1997 5,22 20/STD 9,50

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Sistemas Tubulares:

FORMAS DE ACOPLAMENTO ENTRE TUBULAÇÕES

SISTEMA SHOULDERED

SISTEMA RANHURADO

CONEXÕES E ACESSÓRIOS

(23)

: Como

funciona o setor

em outros

países

(24)
(25)
(26)
(27)

Groove - Embasamento Técnico

NORMA AWWA – C606-06

(28)

Groove - Embasamento Técnico

NORMA AWWA – C606-06

(29)

Sistema Shouldered

Permite a união entre tubulações de maneira simples, limpa e rápida: sem solda!

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Sistema Alvenius K

Acoplamento K10

Conexões-Padrão

Acoplamento K20

Peças Especiais

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Groove - Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

“CAPÍTULO 46 - TUBOS E CONEXÕES

Este capítulo abrange a seleção, aplicação e instalação de tubos e conexões comumente usados ​​para aquecimento, ar-condicionado e refrigeração. Os suportes e a expansão de tubos também são abordados. Ao selecionar e aplicar estes componentes, os códigos locais, estaduais ou federais e as normas voluntárias da indústria (algumas das quais foram adotadas por jurisdições de código) devem ser seguidos.

As seguintes organizações nos Estados Unidos publicam códigos e normas para sistemas e componentes de tubulações:

ASME American Society of Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials NFPA National Fire Protection Association

BOCA Building Officials and Code Administrators, International

MSS Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings Industry, AWWA American Water Works Association

Especificações federais paralelas também foram desenvolvidas por agências

governamentais e são adotadas ​​para muitos projetos de obras públicas. O Capítulo IV da Norma ASME B31.9 lista os códigos e normas para tubulações de HVAC

(AVAC) aplicáveis ​​nos Estados Unidos. Além disso, apresenta os requisitos para um projeto e construção seguros de sistemas de tubulações de aquecimento e ar- condicionado de edifícios.”

Catálogo AVAC-R: Página 07

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Groove - Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

“ Outras Junções

Junções ranhuradas exigem conexões ranhuradas especiais e uma ranhura rasa processada por laminação ou corte na extremidade do tubo. Essas junções podem ser usadas com ​​tubos de aço, ferro fundido, ferro dúctil, cobre e plásticos.

Uma braçadeira/cinta segmentada envolve as ranhuras e o anel de vedação especial aplica a pressão interna na vedação. Algumas conexões são projetadas com folga entre a ranhura (fêmea) e o ressalto (macho)para acomodar desalinhamentos e movimentos térmicos, e outras são projetadas para limitar o movimento e criar um sistema rígido.

Os dados dos fabricantes apresentam as limitações de temperatura e pressão. “

Catálogo AVAC-R: Página 07

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Groove - Embasamento Técnico

2012 ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment

“Tabela 5 - Aplicações de Tubulações, Conexões e Válvulas para Ar Condicionado e Aquecimento”

“ 2 ½ “ a 12” - Tubo A53 B ERW - GROOVE – 300 psi”

Catálogo AVAC-R: Página 11

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Groove - Embasamento Técnico

NORMA AWWA – C606-06

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Sistema Ranhurado

BENEFÍCIOS DIRETOS E INDIRETOS

• Instala pelo menos 6 vezes mais

rápido que sistemas soldados ou flangeados.

• Proporciona rigidez ou flexibilidade.

• Atenua ruído e vibração.

• Facilita a pré-montagem em pipeshops antes da instalação final em campo.

Reduz consideravelmente o manuseio de material em campo.

Elimina a chama e a fumaça

provenientes do processo tradicional de solda.

Minimiza o risco de acidentes e incêndio.

Reduz o número de homem / hora.

Reduz o cronograma de execução da

obra.

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Sistema Ranhurado

BENEFÍCIOS DIRETOS E INDIRETOS

Facilita a desmontagem para a

manutenção de bombas de circulação de água, trocadores de calor, filtros de

limpeza, válvulas etc.

Menor tempo em obra de:

Canteiro / Plataformas elevatórias

Equipe de Segurança

Locação de equipamentos

Despesas administrativas fixas

Hospedagem / Alimentação

Despesas de viagens/Passagens

Custos de supervisão externa

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Sistema Ranhurado

ACOPLAMENTOS CONEXÕES

VÁLVULAS/etc

(38)

VÍDEO

COMPARATIVO MONTAGEM

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Sistemas Tubulares:

Criando Conexões, estabelecendo alianças

A Alvenius atua no mercado nacional desde 1954 e está consolidada em diversos mercados, tendo como bagagem décadas de sólida presença, inclusive com produtos considerados sinônimos de categoria. Seu relacionamento individualizado, com a entrega de produtos de qualidade e serviços agregados, permitem a companhia construir alianças com seus clientes, por meio de uma troca justa e consistente.

Sua essência empresarial possui atributos que norteiam toda e qualquer atividade desenvolvida pela companhia, atitudes estas que estão enraizadas no dia a dia de seus colaboradores para que sua identidade seja transmitida e percebida de maneira adequada.

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Time Line

1919

A empresa foi fundada na Suécia com o nome de Alveno.

1951

Iniciou a produção de tubos com costura helicoidal.

Lançou os Light Weight Pipes (tubos

de aço com parede fina), unidos por

acoplamentos.

1954

Chegou no Brasil com o nome de Irrigadora Paulista,

importando tubos da Suécia.

1999

Iniciou sua gestão através da nova

administração.

2004

Iniciou a distribuição da linha de produtos

Victaulic.

2010

Encerrou sua operaçãp de produtos da Victaulic Company.

Firmou contrato de distribuição exclusiva no Brasil com a Shurjoint, para a demanda do

mercado.

2013

Iniciou a distribuição dos produtos Tyco, compreendendo as marcas: Tyco Fire Protection, Shurjoint, Grinnell, Ansul, e

Simplex

2000

Introduziu a Metalcoating no

mercado brasileiro.

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Empresa controlada pela Alvenius:

Distribuidor no Brasil:

(42)

Engenharia

Suporte Técnico de produtos

Desenhos para produção

Desenvolvimento de Produtos

Desenvolvimento de Fornecedores

Levantamento de

Projetos

(43)

Estrutura de Apoio

CTA (Centro de Treinamento Alvenius

Aluguel/VENDA de Equipamentos

Suporte Técnico em Campo

CENTRO DE SERVIÇOS

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Mercados

Mineração Proteção contra incêndio

AVAC-R

Sucroenergético &

Biocombustíveis

Infraestrutura Industrial / Utilidades Saneamento Petróleo & Gás

(45)

Fotos – Sistema K

(46)

Fotos – Sistema K

(47)

Fotos – Sistema Ranhurado

(48)

Fotos – Sistema Ranhurado

(49)

Fotos – Sistema Ranhurado

(50)

Fotos – Sistema Ranhurado

(51)

Fotos – Sistema Ranhurado

(52)

Fotos – Sistema Ranhurado

(53)

Fotos – Sistema Ranhurado

(54)

Tubo Revestidos

A norma sugere o uso de revestimentos para aumentar a durabilidade da tubulação. Pelo fato do fluido ter propriedades corrosivas e certo grau de abrasividade, é consideravelmente recomendável o uso de revestimentos apropriados para evitar manutenções antecipadas, gerando economia ao longo do tempo.

A norma ASME B31.9-2008, item 923.4 (Coatings and Linings), cita tal recomendação, porém faz uma observação ao ressaltar que não são todos os revestimentos que oferecem vantagens.

A Alvenius orienta que os tubos e conexões direcionados à aplicações de AVAC-R podem ser orgânicos ou metálicos.

Catálogo AVAC-R: Página 22

Norma ASME B31.9-2008

(55)

Aplicação do Revestimento

Primer : > 25 µm

Metalic substract

SA 2.1/2 Rz 30-90 µm

Powder

Coating

> 250 µm

Exemplo do processo para revestimento em poliamida

55

(56)

Revestimentos

Poliamida 11 FBE

Galvanização

Processo realizado por

empresa terceirizada

(57)

Processo de Aplicação:

Leito Fluidizado (Imersão)

A imersão em leito fluidizado é um processo rápido com tempo de aplicação inferior a 60 segundos. A peça aquecida é imersa e depois retirada de uma câmara com a resina.

Após o resfriamento, encontra-se pronta para o manuseio e o transporte.

1 2

Jateamento

ETAPAS DO PROCESSO

Primer Pré-Aquecimento

Imersão Pós-Cura Resfriamento

Inspeção

3

7

6

4 5

Leito Fluidizado

57

(58)

Processo de Aplicação:

Aspersão Eletrostática

ETAPAS DO PROCESSO

1 2 3

4 5

8

6

7

Jateamento Pré-Aquecimento Primer (opcional)

Pré-Aquecimento

Aplicação de revestimento Externo

Aplicação de revestimento Interno

Pós-cura

Inspeção

A aspersão é o processo onde a resina em pó (ou líquida) é projetada e carregada eletrostaticamente antes de atingir a superfície da peça, para garantir a homogeneidade da película de revestimento, inclusive em

geometrias complexas como curvas com reduções. 58

(59)

Conceito SISTEMA RANHURADO

“APRESENTAR UMA ALTERNATIVA PARA SISTEMAS HIDRÁULICOS EM AVAC, COM APLICAÇÃO DE ACOPLAMENTOS MECÂNICOS, ASSOCIADA COM UTILIZAÇÃO DE TUBOS DE AÇO CARBONO (C/ OPÇÃO DE REVESTIMENTO)

COM ESPESSURA DE PAREDE CALCULADA DE ACORDO COM O TIPO DE

PROJETO.”

(60)

Perguntas?

(61)

AGRADECEMOS SUA PRESENÇA!!

ALVENIUS EQUIPAMENTOS TUBULARES Estrada Fernando Nobre, 293/487

Cotia – SP

55 (11) 4613-6266 www.alvenius.ind.br

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Referências

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