Aumento Produtividade Pipe-Shop
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IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001-0 COMITÊ SETORIAL: FOLHA:
ABASTECIMENTO 1 de 131 COORDENADOR DO COMITÊ SETORIAL: ENTIDADE:
Alan Kardec Petrobras COORDENADOR DO PROJETO: ENTIDADE:
Oscar Simonsen ABEMI CÓDIGO DO PROJETO: TÍTULO DO DOCUMENTO:
ABAST-02 RELATÓRIO FINAL ABAST-02
NOME DO PROJETO:
AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DAS EMPRESAS DE CONSTRUÇÃO E MONTAGEM COM VISTAS À MELHORIA DA
COMPETITIVIDADE DA INDÚSTRIA NACIONAL
ÍNDICE DE REVISÕES
REV DESCRIÇÃO E/OU FOLHAS ATINGIDAS
0
Emissão original
REV. 0 REV. A REV. B REV. C CONTROLE
DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA DATA ASSINATURA
EMISSÃO (Coordenador do Projeto)
02/07/2004
APROVAÇÃO (Coordenador do Comitê Setorial)
As aprovações abaixo serão aplicáveis quando da emissão dos produtos finais APROVAÇÃO (Coordenador Executivo)
APROVAÇÃO (Coordenador do Comitê Executivo)
IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001 REV.
0 CÓDIGO DO PROJETO: FOLHA:
ABAST-02 2 de 131 TÍTULO DO DOCUMENTO:
AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DAS EMPRESAS DE CONSTRUÇÃO E MONTAGEM COM VISTAS À MELHORIA DA COMPETITIVIDADE DA INDÚSTRIA NACIONAL
Relatório Final ABAST-02
Relatório Final ABAST-02 Oscar Simonsen (ABEMI)
Resumo Executivo
O objetivo é fornecer informações que permitam aumentar a produtividade dos canteiros de
obras brasileiros nas atividades de montagens industriais. Para isso, é proposto o
monitoramento de indicadores (apresentados neste documento), os quais, em comparação
com os mesmos valores obtidos de canteiros de EUA e Europa, apresentaram diferenças que
margearam os 70%.
As conclusões do relatório não são novas, e as idéias e sugestões giraram em torno de
qualificação de mão-de-obra, atuação nos processos com foco na produtividade, e adoção de
máquinas e equipamentos mais adequados.
IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001 REV.
0 CÓDIGO DO PROJETO: FOLHA:
ABAST-02 3 de 131 TÍTULO DO DOCUMENTO:
AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DAS EMPRESAS DE CONSTRUÇÃO E MONTAGEM COM VISTAS À MELHORIA DA COMPETITIVIDADE DA INDÚSTRIA NACIONAL
Relatório Final ABAST-02
ÍNDICE
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 4
2 METODOLOGIA ........................................ ...................................................................... 6
2.1 Premissas .................................................................................................................................................................. 7
3 DESCRIÇÃO DAS ANÁLISES: INDICADORES................ .............................................. 8
3.1 Montagem de Tanques a partir de Chapas Calandradas..................................................................................... 8
3.2 Montagem de Equipamentos e Estruturas Metálicas ........................................................................................... 9
3.3 Fabricação e Montagem de Tubulações................................................................................................................. 9
3.4 Montagem de Instalações Elétricas ...................................................................................................................... 10
3.5 Montagem de Instalações de Instrumentação ..................................................................................................... 11
4 RESULTADOS: PAINEL DE INDICADORES ATUAIS NO BRASIL . ............................ 12
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA O AUMENTO DA PRODUT IVIDADE .. 14
5.1 Qualificação da Mão-de-Obra ..............................................................................................................................14
5.2 Atuação nos Processos com Foco na Produtividade ........................................................................................... 17
5.2.1 Planejamento....................................................................................................................................................... 17 5.2.2 Materiais ............................................................................................................................................................. 18
5.3 Máquinas e Equipamentos .................................................................................................................................... 18
6 ANEXOS ........................................................................................................................ 20
6.1 ANEXO A: Índices de Produção - Mão-de-Obra Direta.................................................................................... 20
6.2 ANEXO B: Métodos, Máquinas e Equipamentos Utilizados em Obras de Construção e Montagem
Industrial .............................................................................................................................................................................. 23
6.2.1 Introdução ........................................................................................................................................................... 23 6.2.2 Montagem De Tanques De Derivados De Petróleo ............................................................................................ 24 6.2.3 Fabricação E Montagem De Tubulações............................................................................................................. 27
6.2.3.1 Manuseio / Recebimento / Distribuição De Material................................................................................. 27 6.2.3.2 Corte e Biselamento................................................................................................................................... 44 6.2.3.3 Montagem de “spools” .............................................................................................................................. 62 6.2.3.4 Soldagem................................................................................................................................................... 83 6.2.3.5 Posicionadores e Manipuladores ............................................................................................................. 124
IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001 REV.
0 CÓDIGO DO PROJETO: FOLHA:
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Relatório Final ABAST-02
1 INTRODUÇÃO
O objetivo deste relatório é fornecer informações que permitam aumentar a produtividade
dos canteiros de obras brasileiros nas atividades de montagens industriais. Não se controla o
que não é medido. Melhorar a produtividade significa evoluir de um estágio de produção de
um bem para outro estágio de produção do mesmo bem com um custo menor. O
monitoramento irá exigir a criação de indicadores.
O relatório está estruturado em: Metodologia, onde apresentamos as premissas utilizadas,
Indicadores, onde são apresentados os indicadores a serem medidos, Painel dos Indicadores
Atuais do Brasil, onde são apresentados os resultados obtidos nas medições realizadas, e
Conclusões e Recomendações, onde são expostas idéias para o aumento da produtividade
medida pelos indicadores. O Anexo A apresenta números de produtividade de mão-de-obra
direta, emitido em 30 de dezembro de 2003, e com última revisão de 15 de abril de 2004. O
Anexo B pretende ser um manual bastante extenso de métodos, máquinas e equipamentos
utilizados em Construção em Montagem.
O coordenador do projeto ABAST 2 e os representantes das entidades que participam no
desenvolvimento deste relatório são:
COORDENADOR: OSCAR SIMONSEN (ABEMI)
E-mail: [email protected]
INTEGRANTES: ANGELIM PIAO (ABEMI)
E-mail: [email protected]
CARLOS ROBERTO DENARO (ABEMI)
E-mail: [email protected]
EMILIO PIMENTA (ABEMI)
E-mail: [email protected]
FRANCISCO ASSIS DE OLIVEIRA ROCHA (ABEMI)
E-mail: [email protected]
MYRIAM MARQUES DA S. CARVALHO (FINEP)
IDENTIFICAÇÃO DO DOCUMENTO Nº RF-ABAST02-CD-001 REV.
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E-mail: [email protected]
PAULO SIMONSEN (MONTCALM)
E-mail: [email protected]
LUIZ CESAR DE ALMEIDA (PETROBRAS)
E-mail: [email protected]
MAURICIO GODOY (SETAL)
E-mail: [email protected]
Este relatório com seus anexos será disponibilizado a todas as empresas associadas da
ABEMI. A ABEMI, por meio de seu boletim informativo, divulgará a existência do relatório,
enfatizando sua utilidade para as empresas que desejarem investir na melhoria da
produtividade de suas obras.
Nos 03 meses após a conclusão do relatório, a ABEMI fará sua divulgação nas reuniões de
diretoria e de conselho.
O relatório será também divulgado e disponibilizado no comitê ABEMI – ABDIB de melhoria
da capacitação tecnológica.
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2 METODOLOGIA
Para atingir o objetivo deste relatório, decidimos:
a) relacionar os indicadores que serão adotados para avaliação das práticas de construção e
montagem industrial no Brasil a fim de:
b) compará-los com os mesmos indicadores obtidos em canteiros nos EUA e Europa.
A seleção de indicadores para a avaliação da produtividade nos leva a pensar em uma fase
anterior à da realização dos serviços. A unidade adotada para medir a produtividade na
produção tem obrigatoriamente de ser a mesma unidade adotada na fase de estimativa da
produtividade para a produção na fase orçamentária, a fim de permitir a comparação do que
foi previsto com o que foi realizado. Em outras palavras, as empresas que se propõem a
construir plantas industriais devem adotar na fase da precificação os mesmos índices que
adotarão na montagem. Esse fato conduz à necessidade de se adotar indicadores que, muitas
vezes, não são os mais precisos, uma vez que na fase de precificação são raras as ocasiões
em que se dispõem de todas as informações detalhadas do que se vai construir.
Na modalidade de contratação em que o contratado é responsável pela Engenharia,
Suprimentos e Construção, conhecida como EPC, a questão é ainda mais crucial. O que se
dispõe no momento da avaliação de um escopo são informações qualitativas e quantidades
estimadas globais. O desafio para a empresa contratada é incorporar no mesmo indicador
todos os custos dos insumos, os requisitos contratuais de qualidade, as dificuldades
climáticas locais, as características da mão-de-obra no sítio de cada planta além de todos os
riscos possíveis.
Os indicadores foram escolhidos após uma série de sete reuniões realizadas entre
representantes de empresas associadas à ABEMI, Associação Brasileira de Montagem
Industrial, no período de 23/10/03 a 16/03/04.
A adoção de indicadores unificados pelas empresas que realizam construção e montagem
industrial permitirá que cada empresa compare sua produtividade em atividades de
montagem industrial com a produtividade de empresas concorrentes, seja em trabalhos no
território brasileiro seja em trabalhos no exterior.
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2.1 Premissas
Na construção de plantas industriais estaremos estudando a produtividade do ser humano.
Qualquer indicador expressará a relação entre uma quantidade de serviço e esforço
humano para realizá-lo. Existe a convenção mundial de expressar o esforço humano em
homem-hora. O trabalho realizado por um ser humano em uma hora.
Além do indicador, é necessário também unificar as condições de contorno do ambiente
onde se pratica a medida do indicador: Conjuntura econômica, supervisão, recursos
humanos, equipamentos, metodologia, condições climáticas e condições de trabalho.
O quadro de índices de produtividade, item 4 deste relatório, foi criado com base nas
informações prestadas pelas empresas a respeito da efetiva produtividade que conseguem
em seus canteiros de obras no Brasil. Apresenta uma faixa dentro da qual se situam suas
realidades. Retratam números factíveis, a partir de uma condição ótima de realização de
obra até uma situação usual em que se depara com imprevistos absorvíveis no suprimento
de materiais, nos recursos humanos, nas condições climáticas, na supervisão dos
trabalhos, na comunicação.
Os índices expressam apenas a Mão-de-Obra Direta. Chamaremos de MOD as categorias
profissionais de Encarregado (Chefe de Turma) para os níveis hierárquicos mais baixos. As
horas de trabalho dos supervisores, inspetores de qualidade, técnicos de materiais,
almoxarifes, não são computadas nos índices.
O índice relativo a uma determinada tarefa inclui também as atividades de preparação
direta-mente ligada à tarefa, ou seja: A organização de materiais, o transporte dos
materiais para as frentes de trabalho, a montagem de acessos temporários, a preparação
de máquinas e equipamentos.
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3 DESCRIÇÃO DAS ANÁLISES: INDICADORES
O quadro a seguir relaciona os indicadores selecionados e suas unidades:
Atividade Unidade (homens-horas / prod.)
Montagem de tanques em chapas hh / tonelada ( t ) Montagem de equipamentos rotativos monoblocos hh / t Montagem de equipamentos estáticos monoblocos hh / t Montagem de estruturas metálicas para prédios e estacadas hh / t Fabricação e Montagem de suportes de tubulação hh / t Fabricação e montagem de tubulações hh / t
Montagem de instalações elétricas de força e comando hh / ponto consumidor Montagem de instalações elétricas de iluminação hh / ponto consumidor Montagem de sistemas de instrumentação hh / instrumento
Montagem de isolamento térmico. hh / m2
Montagem de revestimento refratário hh / t
3.1 Montagem de Tanques a partir de Chapas Calandradas
Este indicador trata da produtividade obtida nos canteiros brasileiros para montagem de
tanques de armazenamento de líquidos a partir de chapas esquadrejadas e calandradas. O
indicador inclui a movimentação horizontal das chapas, a montagem do piso, costado,
teto, acessórios e estruturas metálicas ligadas ao tanque. 65% das horas envolvidas
referem-se às operações de soldagem. A montagem convencional envolve o içamento de
chapa por chapa com o auxílio de um guindaste ou de um equipamento de elevação, a
instalação de andaimes para acesso dos soldadores e a solda manual com eletrodo
revestido.
Tem-se procurado com sucesso a utilização de macacos dispostos ao longo do perímetro
do costado para montar o tanque de “cima para baixo” começando pelo teto e último anel
do costado e em seguida pelos anéis inferiores, por meio de levantamentos sucessivos com
macacos. Desta forma evita-se a montagem dos andaimes até o mais alto cordão de solda
e permite-se a solda a 2,0 m do solo. Existem também equipamentos para realizar a
soldagem de forma semi-automática.
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3.2 Montagem de Equipamentos e Estruturas Metálicas
A necessidade de redução dos custos do investimento e do atendimento às demandas
exige a busca contínua de métodos que reduzam os prazos de construção e montagem. A
pré-montagem de subconjuntos reduz o prazo de instalação no entanto exige
equipamentos de maior capacidade para o manuseio dos conjuntos. O aumento da
produtividade nas atividades de montagem de equipamentos e estruturas metálicas está
diretamente associado à utilização de guindastes de capacidade maior.
O indicador hh / t retrata a produtividade na montagem de equipamentos rotativos ou
estáticos e na montagem de estruturas metálicas. O indicador inclui a preparação da base
do equipa-mento ou da estrutura metálica, a retirada do equipamento ou das peças da
estrutura do pátio de armazenamento, o seu transporte até o local de montagem, o seu
içamento, colocação sobre a base, alinhamento, nivelamento e montagem de acessórios.
A produtividade será tão maior quanto maior for o grau de pré-montagem no solo e o
içamento de módulos ou conjuntos maiores.
3.3 Fabricação e Montagem de Tubulações
Este índice merece atenção especial em função da proporção com que a atividade de
fabricação e montagem de tubulações participa do custo da montagem industrial. Cerca de
40% dos homens-horas despendidas na construção de uma planta petroquímica refere-se
à tubulação.
O processo de fabricação e montagem de tubulações para plantas de processo ainda é
muito dependente da competência do profissional.
A automatização do processo é viável até um certo grau em função das características
únicas de cada “spool”. O processo envolve mão-de-obra intensiva.
A necessidade de melhoria contínua medida pela redução de custos e melhor qualidade do
produto tem promovido o desenvolvimento de máquinas para substituir o homem. No
entanto, a mão-de-obra tem permanecido o insumo de maior valor na composição do
custo total do serviço de pré-fabricação e montagem de tubulações.
Tradicionalmente, as empresas de construção e montagem têm adotado a unidade de
homens-horas por tonelada produzida – hh / t para a elaboração de uma proposta e para a
medição da produtividade. Trata-se de um indicador que pode ser usado como um grande
balizador, mas que carrega consigo grandes distorções tornando-o pouco confiável quando
se deseja uma precisão maior.
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O quadro a seguir mostra 02 lotes de tubos, cada um deles com a mesma quantidade em
metros de tubos, de especificações diferentes, a quantidade de homens-horas necessária
para fazer sua montagem segundo os padrões de uma empresa especializada em
montagem industrial, e o indicador hh / t relativo a cada um dos lotes. A variação
observada entre os indicadores hh / t obtidos para cada lote demonstra por que a unidade
não é confiável.
Lote Descrição sumária Peso estimado (t)
HHs estimadas
hh / t
1 1000 m de tubo de aço carbono diâmetro 8 polegadas, espessura 8,2 mm
42,5 2.400 56,5
2 1000 m de tubo de aço inoxidável diâmetro 8 polegadas, espessura 3,8 mm
19,9 3.600 180,9
O critério de adoção de homens-horas por metro de tubo ou por conexão encerra mais
precisão porém exige um trabalho exaustivo: o levantamento de todo o material envolvido.
Raras vezes dispõem-se da relação detalhada de materiais no momento em que se faz a
previsão de homens-horas necessárias.
O critério de hh / PD = homem-hora por polegada diâmetro, pouco utilizado no Brasil, tem
tido crescente aceitação nos canteiros de obras na Europa e EUA em vista de sua razoável
precisão e da praticidade que ele permite no que se refere ao avanço físico da tarefa.
No âmbito deste relatório, permaneceremos adotando o índice de hh / t em função de sua
difusão e aceitação no meio da construção e montagem no Brasil. Pesou nessa decisão o
fato de que a PETROBRAS adota este índice em suas avaliações e previsões.
3.4 Montagem de Instalações Elétricas
Os indicadores de hh / ponto consumidor inclui as atividades de retirada dos materiais do
local de armazenamento, a montagem de bandejas para cabos elétricos e eletrodutos, a
medição de comprimento no local e o corte dos cabos elétricos, o lançamento dos cabos,
sua interligação a painéis ou a consumidores, os testes de continuidade e de
funcionamento. O aumento de produtividade, na montagem elétrica e de instrumentação,
está ligado à preparação dos trabalhos, acessos, materiais, ferramentas, projeto.
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3.5 Montagem de Instalações de Instrumentação
Os indicadores de hh / instrumento inclui as atividades de retirada dos instrumentos do
local de armazenagem, a montagem de bandejas para cabos elétricos e eletrodutos, o
corte dos cabos de instrumentação, o lançamento dos cabos, sua interligação a painéis e a
instrumentos, a proteção dos instrumentos no local de montagem. O aumento de
produtividade, na montagem da instrumentação, está ligado à preparação dos trabalhos,
acessos, materiais, ferramentas, projeto.
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4 RESULTADOS: PAINEL DE INDICADORES ATUAIS NO BRASIL
Segue, como anexo A, o quadro de indicadores de produção resultante da pesquisa realizada
entre empresas de montagem industrial associadas na ABEMI. Esses indicadores representam
a experiência dessas empresas na realização de obras. Representam uma média das médias
indicadas pelas empresas. Não podem e não devem ser usados para a elaboração de uma
proposta ou orçamento. Servem para que tenhamos uma base de comparação da
produtividade alcançada no Brasil com a produtividade obtida em canteiros nos exterior
quando analisados e medidos sob os mesmos critérios.
Faz parte de nosso projeto, ABAST 2, a comparação dos indicadores de produtividade
utilizados pelas empresas de construção e montagem no Brasil com os indicadores, medidos
sob os mesmos critérios, nos canteiros de obras dos EUA e Europa. Não nos foi possível, até a
data atual, 14/06/04, organizar e realizar viagens ao exterior para essa finalidade. As
informações que transcrevemos foram obtidas de estudos e propostas feitos por empresas de
construção e montagem que atuam no exterior. São indicadores utilizados por essas
empresas em suas propostas. Não foram efetivamente medidos por nós.
Atividade No Brasil Nos EUA Diferença
Montagem de estruturas metálicas (hh / t) 50,00 30,00 67%
Montagem de equipamentos (hh / t) 18,50 15,00 23%
Fabricação de tubulações (hh / pol. Diâmetro) 1,00 0,65 54%
Fabricação de tubulações (hh / t) 8” sch40 109,50 71,10 54%
Montagem de tubulações (hh / t) 8” sch40 163,80 106,40 54%
Montagem de instalações elétricas 125,00 100,00 25%
Montagem de instalações de instrumentação 37,00 30,00 25%
Observações:
1. Apesar da grande diferença observada na comparação dos índices de produtividade, o
custo unitário da montagem industrial expresso em R$ / t ou US$ / t é maior nos EUA do que
no Brasil.
2. A diferença da produtividade em montagem de estruturas metálicas, deve-se ao emprego
de guindastes de maior capacidade manuseando subconjuntos de maior peso. A
disponibilidade de guindastes de grande porte em qualquer local dos EUA propicia a pré-
montagem de subconjuntos no solo.
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3. É importante registrar que as empresas de montagem industrial estrangeiras que têm
vindo realizar obras no Brasil, deparam-se com as mesmas dificuldades que as empresas
brasileiras enfrentam e a produtividade que conseguem atingir torna-se a mesma atingida
pelas empresas brasileiras.
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5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA O AUMENTO DA PRODUTIVIDADE
As conclusões não são novas. Para melhorar a produtividade nos canteiros de obras no Brasil
é necessário agir: (i) na qualificação da mão-de-obra; (ii) na atuação nos processos com foco
na produtividade; (iii) na adoção de máquinas e equipamentos similares aos utilizados nos
canteiros dos EUA e Europa.
Julgamos importante também a atualização dos gerentes técnicos responsáveis pelas
empresas de construção e montagem por meio de feiras nacionais e internacionais.
Dentre as feiras que ocorrem no Brasil, sugerimos:
• FEIMAFE – Feira Internacional de Máquinas e Ferramentas e Sistemas Integrados de
Manu-fatura, que ocorre tradicionalmente no mês de maio no Anhembi em São Paulo.
www.feimafe.com.br
• MOVIMAT – Feira de Movimentação de Materiais, que ocorre em agosto no Expo Center
Norte em São Paulo, www.imam.com.br
Dentre as feiras que ocorrem no exterior sugerimos:
• A.W.S. – American Welding Society, ocorre em cidades alternadas dos EUA
www.aws.com.org
• SCHWEISEN und SCHNEIDEN (Solda e Corte), que ocorre a cada 04 anos na cidade de
Essen na Alemanha. Informações no site www.fwwtravel.com
• BAUMA - que ocorre na cidade de Munique na Alemanha. www.bauma.de
• FABTECH INTERNATIONAL - www.fmafabtech.com
5.1 Qualificação da Mão-de-Obra
Nos canteiros do exterior, além da maior disponibilidade de guindastes e de equipamentos
pesados de montagem, a mão-de-obra é mais capacitada. Os salários, por sua vez
também são mais altos. O conjunto desses 02 aspectos: Disponibilidade de máquinas a um
custo menor e maior qualificação da mão-de-obra resulta em trabalhos com maior
qualidade e menor custo. No Brasil existe o paradigma de se trabalhar com um ajudante
ao lado de cada oficial. Os oficiais, por sua vez, em função do baixo nível de escolaridade,
dependem de instruções detalhadas de encarregados. A prática no Brasil é se trabalhar
com 01 encarregado para cada 10 pessoas, das quais 05 são oficiais e 05 são ajudantes.
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Relatório Final ABAST-02
Nos canteiros de obras nos EUA e Europa inexiste a figura do ajudante. Os oficiais, em
função de sua maior escolaridade, tomam decisões e realizam suas tarefas sem a
dependência de um encarregado. O reflexo desses dois fatos é a obtenção de maiores
índices de produção e maior produtividade. O fato é que o oficial que trabalha em um
canteiro da Europa ocidental recebe um salário com um poder aquisitivo que lhe permite
uma qualidade de vida superior ao do trabalhador brasileiro atuando na mesma função.
A busca da perfeição no que se faz, é natural ao ser humano. No entanto, o operário nos
EUA já possui uma posição na sociedade que lhe permite acesso a associações de classe e
ambientes nos quais o trabalhador brasileiro ainda não se julga no direito. Quando se
visita uma feira tecnológica nos EUA ou na Europa se depara com operários que se
deslocam a esses eventos com o intuito específico de conhecer as novas tecnologias de sua
profissão. Eles freqüentam as feiras com o intuito de melhorar sua performance pessoal.
Têm consciência da importância do aprendizado e do aprimoramento. Investem seu tempo
e empenho no domínio pessoal de seu ofício. Nas feiras que se realizam no Brasil,
mostrando as mesmas novidades tecnológicas, encontramos os diretores, gerentes e
responsáveis pela produção das empresas, com a intenção de levar para suas organizações
o que há de moderno e convencer os trabalhadores da necessidade de utilizá-los em uma
tentativa de ensinar de “cima para baixo”.
A qualificação da mão-de-obra é um longo processo em que o maior interessado deve ser o
trabalhador, orgulhoso de sua profissão e entusiasmado pelo crescimento profissional. A
empresa deve promover e estimular o desenvolvimento pessoal, mas é do indivíduo que se
deve esperar a motivação.
Concluímos portanto, que para melhorar a produtividade nos canteiros de obras no Brasil é
necessário investir na capacitação da mão-de-obra, nas práticas gerenciais e em ações que
resultem no acesso a máquinas e equipamentos modernos a preços compatíveis com a
nossa realidade.
O brasileiro aprende e se desenvolve com facilidade. A disseminação de novos métodos a
partir da implantação de novos equipamentos é um bom caminho para a formação e
desenvolvimento da mão-de-obra.
No entanto, as empresas de construção e montagem no Brasil, se deparam com gastos de
importação que tiram o estímulo à modernização. Além do risco cambial, sempre presente
na análise de riscos dos empresários, os impostos e taxas levam o valor do bem importado
a um nível que inviabiliza a sua aquisição quando se analisa a taxa de retorno.
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Relatório Final ABAST-02
Em recente experiência de consórcio com uma empresa chilena, pudemos comprovar que
um equipamento importado dos EUA chegou ao Chile isento de impostos de importação ao
passo que, o mesmo equipamento foi internalizado no Brasil com um custo adicional de 45
% (Imposto de Importação + IPI+ ICMS).
O conceito de pré-fabricação de peças de tubulação – “spools” – nos projetos para
implantação de complexos petroquímicos no exterior é uma prática de mais de 30 anos. A
produtividade obtida em uma oficina de pré-fabricação é muito maior do que a obtida em
canteiro de obra. Um solda realizada no campo envolve 4 vezes mais homens-horas do
que uma solda realizada em “pipe-shop”.
Há que se considerar que nem todas as soldas podem ser realizadas em “pipe-shop” no
entanto, a proporção de 60% para 40% para soldas realizadas em “pipe-shop” e no campo
é bem razoável.
Quando se fala na proporção de tempo de 4 para 1 para a solda realizada no campo em
relação à realizada em “pipe-shop” há que se lembrar que, para a execução de uma solda
no campo, será necessária a preparação andaimes e plataformas, o transporte do “spool” e
do equipamento de soldagem até o local da montagem, os cuidados com a prevenção de
acidentes, o tempo de espera para a liberação de trabalho, enfim, todas as precauções e
preparativos que são exigidos no campo e que no “pipe-shop” são realizados de modo
corriqueiro.
A competência do profissional na atividade de fabricação e montagem de tubulações
também influencia de modo significativo a produtividade. Como em qualquer atividade
humana, o “saber fazer” cria satisfação, motivação e elimina o tempo perdido pela
insegurança e, pior ainda no retrabalho.
A competência do profissional, pode ser avaliada pela formação (escolaridade), experiência
(tempo em que atua na atividade), habilidade (tendência natural para o tipo de atividade)
e treinamento, determinado a partir da necessidade de treinar um indivíduo que tem as
três capacidades anteriores para uma atividade específica.
As associadas da ABEMI – Associação Brasileira de Engenharia Industrial, conscientes da
carência de mão-de-obra competente para realizar as obras de construção e montagem
industrial, tomou a iniciativa de desenvolver um programa para qualificar trabalhadores.
Com o apoio do SENAI foi criado um curso para a formação de encanadores industriais,
justamente por ser a atividade de fabricação e montagem de tubulações aquela que é
considerada a mais crítica nos canteiros brasileiros em termos de baixa produtividade em
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relação aos canteiros nos EUA ao lado de ser a atividade que exige maior quantidade de
horas, como já falado neste trabalho.
O tema de aumento da capacidade da mão-de-obra é objeto de um outro projeto do PRO-
MINP, o ABAST 12.
Cabe a todas as empresas de montagem industrial no Brasil incentivar a formação de
profissionais e a adotar em seus canteiros os métodos e ferramentas utilizados em
canteiros no exterior. Não é suficiente a aquisição de máquinas e equipamentos modernos
e eficazes se não dispusermos de mão-de-obra competente para utilizá-los. Essa afirmação
pode parecer superficial em função de ser lógica, no entanto, é penoso e dispendioso o
processo de educação e treinamento para conduzir nossos trabalhadores a abandonar
métodos com que estão habituados há décadas para adotar métodos modernos.
Como exemplo, menciono o caso verídico de soldadores que se negam a trabalhar
sentados em frente a um tubo de aço que gira à sua frente para fazer uma junta soldada
por que, orgulhosamente, não querem “perder a mão” e a certificação que obtiveram para
soldar em posição ASME 6G, ou seja, contorcendo-se em torno do tubo fixo para realizar a
soldagem de uma junta.
É essencial o investimento racional e simultâneo em:
1) Aquisição de máquinas e ferramentas com correspondente adoção de novos métodos.
2) Formação de mão-de-obra.
5.2 Atuação nos Processos com Foco na Produtividade
5.2.1 Planejamento
Os índices de produtividade são diretamente afetados pelo grau de planejamento do
empreendimento. Os esforços para a mobilização de recursos humanos e materiais para
um canteiro de construção e montagem devem seguir um planejamento rigoroso. Não é
viável a flutuação intermitente dos recursos segundo as necessidades diárias de um
canteiro. O curso dos homens-horas das equipes disponíveis correm inexoravelmente
com o tempo.
Em uma fase inicial de um empreendimento, na qual o planejamento deve ser
detalhado, o custo despendido para mudanças e correções é irrisório e a capacidade de
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adequação do empreendimento elevada. Em uma fase avançada do empreendimento, o
custo para mudanças será elevado e a capacidade de adequação baixa, podendo mesmo
inviabilizar as mudanças requeridas. A energia e recursos despendidos na elaboração de
uma Estrutura Analítica de Projeto (WBS) detalhada será sempre proveitosos.
A EAP detalhada é a base que permite aos gerentes do empreendimento respeitar os
requisitos contratuais de escopo e prazo e de prever: Projetos e informações, análise
dos riscos e suas mitigações, materiais de aplicação, recursos humanos, planos e
sistemas de comunicação, critérios e controle da produção, critérios e controle da
qualidade, máquinas e ferra-mentas para a execução.
5.2.2 Materiais
A adoção de máquinas e processos automáticos que dispensam o uso intensivo da mão-
de-obra exige rigor na especificação e aquisição de materiais. Persiste nos canteiros de
obras brasileiros a prática de “recuperar” ou “aproveitar” materiais não-conformes. A
produtividade é direta e profundamente afetada pela qualidade dos materiais que
chegam nos canteiros de obras. Pode-se gastar, na preparação de um bisel na
extremidade de uma conexão, na redução da espessura da extremidade de um tubo ou
na tentativa de eliminar a ovalização de um tubo, a mesma quantidade de horas
previstas para realizar o acoplamento e soldagem daquela junta. Ou seja, realiza-se a
mesma tarefa com a metade da produtividade prevista. Esse fato pode ocorrer em lotes
de peças, de procedência nacional ou importada.
A adoção de sistemas de qualidade nos canteiros de obras, com inspeção e
rastreamento dos materiais a partir de seu recebimento, é essencial para que não sejam
computadas como operacionais as horas gastas em atividades de recuperação e
adaptação. Os materiais não-conformes, segregados e submetidos a um tratamento
específico de análise de causas, resultará em uma medida da produtividade sem
distorções e, indiretamente, no aumento do grau de maturidade das empresas
brasileiras.
5.3 Máquinas e Equipamentos
As inovações que foram introduzidas nos canteiros brasileiros nos últimos 30 anos, nas
atividades de fabricação e montagem industrial são resultado de ações individuais de
poucas empresas de montagem. De uma forma geral, nos canteiros brasileiros, trabalha-se
com máquinas e ferramentas ultrapassadas.
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O elevado custo de aluguel de máquinas e equipamentos, em relação ao que se pratica no
exterior, resulta na maior utilização de mão-de-obra que por sua vez resulta em índices de
produção piores (hh / trabalho unitário).
Para permitir o acesso de máquinas, ferramentas e equipamentos de última geração, é
necessária uma política de incentivo às empresas que operam no Brasil,
independentemente de sua nacionalidade, atuando na redução dos custos de importação:
imposto de importação, IPI, ICMS, taxas alfandegárias, taxa da marinha, e outros.
No anexo B apresentamos o resultado de nossa pesquisa para identificação de máquinas e
equipamentos utilizados no momento em canteiros de alta produtividade, para atividades
usualmente praticadas em montagem industrial.
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6 ANEXOS
6.1 ANEXO A: Índices de Produção – Mão-de-Obra Direta
Emissão: 30/12/03 Revisão B: 15/04/04 Revisão D: 14/06/04
Revisão A: 03/03/04 Revisão C: 15/04/04
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Notas importantes:
Nota 1: Critérios para a adoção dos índices pelas empresas:
a) Cada empresa foi orientada para adotar o que considera um ótimo índice, ainda que ele
não seja aquele que a empresa obtenha em seus trabalhos quotidianos. Foram
consideradas as atividades que influenciam diretamente os índices como movimentação,
interrupções aceitáveis dos trabalhadores, tempo para regulagem das máquinas, tempo
para repouso do trabalhador, tempo para limpeza da área de trabalho.
b) Por outro lado as empresas foram orientadas para expurgar dos índices as causas
também usuais mas que não deveriam ocorrer em um trabalho organizado e com foco na
produtividade tais como falta de desenhos ou instruções, supervisão falha, falta de
materiais que garantam a continuidades, incapacidade individual do profissional, greves.
Nota 2: Os índices referem-se à Mão-de-Obra Direta (MOD).
Os índices expressam apenas as horas da Mão-de-Obra Direta envolvida na atividade.
Definimos como Mão-de-Obra Direta a equipe composta pelo Encarregado / Chefe de
Turma e seus subordinados: encanadores, soldadores, montadores, ajudantes. As horas de
trabalho dos supervisores, inspetores de qualidade, técnicos de materiais, almoxarifes, não
estão consideradas nos índices.
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Nota 3: Pré-fabricação e montagem de "spools".
Com relação ao índice relativo à montagem de tubulação, lembrar que estamos falando de
montagem de "spools" que foram pré-fabricados e disponibilizados para a montagem no
campo. A atividade de montagem no campo consistirá no transporte do "spool", montagem
e desmontagem de andaimes ou acessos, ajustagem do "spool", soldagem das 02
extremidades de outras conexões, suportação e teste hidrostático.
Nota 4: Índice adotado.
O valor adotado corresponde à média aritmética dos índices fornecidos pelas quatro
empresas.
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6.2 ANEXO B: Métodos, Máquinas e Equipamentos Utilizados em Obras de Construção e Montagem Industrial
6.2.1 Introdução
Por ocasião das reuniões entre as empresas de montagem industrial associadas da
ABEMI, concluímos que a atividade em que deveríamos concentrar nosso foco era a
fabricação e montagem de tubulações. Essa conclusão despontou quando verificamos
que a atividade de tubulação na montagem de uma planta petroquímica consome cerca
de 45% dos homens-horas totais, com as 55% remanescentes estão subdivididas em:
Montagem de equipamentos 15% Montagem de estruturas metálicas 15% Montagem das instalações elétricas e de instrumentação 25%
Outro aspecto que nos levou a essa conclusão foi a diferença de 54% observada entre a
produtividade obtida no Brasil e no exterior. Precisamos de 10h para realizar a tarefa
feita em 6,5h por nossos pares em canteiros no exterior.
Neste anexo, preocupamo-nos em identificar os métodos e equipamentos empregados
em oficinas de fabricação especificamente preparadas para produzir peças tubulares,
usualmente conhecidas sob o nome de “spools”, de “carretel” em inglês. Nos EUA e
Europa, existem oficinas especializadas de fabricação de “spools”. Essas oficinas,
conhecidas sob o nome de “pipe-shops”, pré-fabricam as peças e as entregam às
empresas de montagem industrial com qualidade assegurada. No Brasil, essas oficinas
especializadas não existem. A fabricação dos “spools” é feita pelas próprias empresas de
montagem industrial, usualmente em “pipe-shops” instalados de forma provisória na
área industrial do Cliente final.
A produtividade dos “pipe-shops” especializados é notavelmente superior àquela obtida
em canteiros provisórios por vários motivos: A perenidade da equipe de produção,
comparada à rotatividade inerente às obras com prazos definidos. A adoção de métodos
de linhas de produção, com automatização de processos. A implantação de máquinas de
movimentação e operatrizes de modo definitivo. O aprendizado contínuo das equipes. A
adequação às condições climáticas.
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Procuramos também neste anexo, reproduzir artigos escritos em revistas
especializadas, que orientam os gerentes técnicos a identificar, selecionar e aplicar
métodos que aumentem a produtividade em suas obras.
6.2.2 Montagem De Tanques De Derivados De Petróleo
Na montagem de um tanque a partir de chapas calandradas, cerca de 35% dos
homens-horas serão consumidas no manuseio, montagem e ajustagem das chapas e
65% na sua soldagem.
A utilização de andaimes tubulares apoiados sob o solo para as operações de montagem
e soldagem chega a consumir 25% do custo total da montagem.
O método que apresenta melhor produtividade a baixo custo é a montagem e soldagem
do tanque de “cima para baixo”. Monta-se no solo o teto e o anel superior do costado.
Com o auxílio de macacos hidráulicos posicionados ao longo do perímetro do costado do
tanque, empreende-se o levantamento do anel superior juntamente com o teto até a
elevação que permita a montagem do anel imediatamente abaixo.
Atenção ao curso útil dos macacos hidráulicos que deverá permitir o acesso do anel
seguinte após o levantamento do anel precedente. Existem empresas brasileiras que
locam os macacos e prestam o serviço de instalação e operação dos mesmos.
A operação de soldagem será sempre realizada a uma altura baixa em relação ao solo,
correspondente à largura da chapa do costado. Desta forma evita-se o andaime e o
trabalho em altura. Seguem fotos ilustrativas.
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As soldas verticais do costado são feitas com processo semi-automático MIG. Existe
disponível no mercado mecanismos motorizados que realizam a solda vertical MIG de
forma automática. A empresa norte-americana BUG-O comercializa esse mecanismo. A
empresa Koike Aronson Inc., utilizando equipamento LINCOLN para solda no processo
de arco submerso, desenvolveu um equipamento para solda automática das soldas
horizontais de costados de tanques. Trata-se de uma cabine de solda que aloja o
equipamento de solda em arco submerso e o operador, de forma confortável. A cabine
se move encostada no costado do tanque, movida por acionamento com variação
contínua de velocidade. A cabine fica “pendurada” na borda superior do costado do
tanque. Anexamos a seguir fotos da cabine de solda.
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Fornecedores dos equipamentos:
Koike Aronson Inc. www.koike.com
BUG-O-SYSTEM www.bugo.com
GULLCO www.gullco.com
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6.2.3 Fabricação E Montagem De Tubulações
Dentro da disciplina “Tubulação”, estaremos subdividindo-a em pré-fabricação e
montagem.
A atividade pré-fabricação é caracterizada pela possibilidade de maior planejamento,
introdução de rotinas, padronização de processos, desenvolvimento de métodos
específicos, nenhuma interferência com outras áreas da montagem, além de sofrer
menor para não dizer nenhuma interferência de intempéries.
A pré-fabricação é composta de sub-atividades e dentro de cada sub-atividade
estaremos apresentando alternativas que permitirão uma maior produtividade. Esta
produtividade irá refletir num menor custo do trabalho que poderá além de tornar o
prestador de serviço mais competitivo minimizar os custos para o cliente final.
A pré-fabricação será subdividida em:
1 Manuseio/Recebimento/Distribuição de Material.
2 Corte/Biselamento
3 Montagem dos Spools
4 Soldagem
5 Posicionadores
6.2.3.1 Manuseio / Recebimento / Distribuição De Material
Serão tratados os seguintes itens:
(i) Carro hidráulico para paletes;
(ii) Guindauto ou guindaste de pequeno porte;
(iii) Empilhadeiras Manuais, com motor elétrico ou motor de combustão interna;
(iv) Carro plataforma;
(v) Ponte rolante;
(vi) Prateleiras para ar condicionado de tubos e conexões;
(vii) Identificação de “spools” e peças.
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Carro hidráulico para paletes:
Características Técnicas: Equipamento utilizado para manuseio de conexões
(flanges, conexões, válvulas). Necessita de piso retangular (cimentado) devido aos
rodízios utilizados. Trabalha com palets (plataformas) padrão facilitando o serviço
de carga e descarga.
Capacidade: até 2t
Dimensões: 1,3m (altura) / 0,68m (largura) / 1,5m (compr.)
Principais Fornecedores: Transall / Carril / Big / Cidan
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Guindauto ou guindaste de Pequeno Porte:
Características Técnicas: Equipamento utilizado para manuseio de tubulação no
pátio de estocagem. No caso de guindauto, o equipamento só trabalha quando
“patolado”. O guindaste Grove pode se movimentar com carga sobre a carroceria ou
com a peça içada diferente a área de locomoção.
Capacidade: até 18 toneladas
Dimensões: ver catálogo
Principais Marcas: Grove/Hiab/ Madal
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Empilhadeiras Manuais, com motor elétrico ou motor de combustão
interna:
Características Técnicas: O uso de empilhadeiras, em qualquer das 3 versões,
agiliza o manuseio de peças não só sobre os palets como também na movimentação
dos itens no pátio de descarga. A motorização elétrica ou a gás permite sua
utilização também internamente junto com as pontes rolantes (item 1.5) na área de
fabricação.
Capacidade: até 10 toneladas
Dimensões: ver catálogo
Principais Marcas: Meppam / Paletrans / Halia / Genie / Lifttrans
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Carro plataforma:
Características Técnicas: Equipamento de apoio utilizado para manusear tubos e
conexões de menor porte. Trafego sobre piso irregular quando equipado com rodas
com câmara de ar.
Capacidade: até 800 kg.
Dimensões: ver catálogo
Principais: Marcon/Transall/Rod-Car/Carril
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Ponte rolante:
Características Técnicas: Equipamento que necessita de pista de rolamento para se
deslocar. Sua utilização ao invés de um pórtico, permite maior mobilidade / e
menos interferência dentro da área de trabalho. Sua operação pode ocorrer através
de botoeira com cablagem ou com controle sem fio.
Capacidade: até 5t
Dimensões: compatíveis com as instalações
Principais Fabricantes: Bauma/DK Demag/Rovela
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Prateleiras para ar condicionado de tubos e conexões:
Características Técnicas: O acondicionamento de tubos, conexões, válvulas e
acessórios requer soluções práticas e flexíveis. A má organização do estoque
ocasionará dificuldade no controle e no suprimento para as linhas de montagem.
Deverá ser prevista a identificação dos locais de armazenamento visando facilitar o
manuseamento dos itens.
Dimensões: compatíveis com as instalações
Principais fabricantes: Altamira / Marfinite
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Identificação de “spools” e peças:
Características Técnicas: Etiquetas ou marcações puncionadas. Tendo em vista a
alta produção obtida na pré-fabricação de spools faz-se necessário um sistema de
identificação confiável que permita a rastreabilidade de todos os passos envolvidos
no processo. A utilização de marcadores / puncionadores auxilia tanto na
identificação de itens não conformes, especificação de material bem como de spools
executados.
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6.2.3.2 Corte e Biselamento
Existem diversos processos para corte e biselamento de tubulação, o processo a ser
adotado deverá levar em conta o volume de produção bem como o tipo de material
a ser cortado e biselado.
(i) Corte a Plasma
(ii) Equipamento Cort – U – box para corte de tubos.
(iii) Cortadeiras elétricas e pneumáticas.
(iv) Mesas de corte para barras de tubos.
(v) Bizeladoras elétricas ou pneumáticas.
Corte a Plasma:
Historicamente as empresas de montagem industrial utilizam o sistema “oxi-
combustível” para fazer o trabalho de corte nas tubulações de aço carbono. Trata-se
do processo de corte com maçarico utilizando os gases oxigênio e acetileno.
Já as tubulações de aço inoxidável eram cortadas com o auxílio de discos de corte
ou muitas vezes com serras elétricas. Com o desenvolvimento de equipamentos de
“corte e plasma”, a operação de corte ficou bastante facilitada tanto para o aço
carbono, aço inoxidável e aços liga.
A velocidade de corte com o sistema plasma supera a rentabilidade do oxicorte. As
máquinas de corte a plasma operam com ar comprimido e/ou com gases
específicos, dependendo do resultado necessário a ser obtido. Muitas vezes, o corte
obtido através do plasma não necessita de um biselamento posterior, mas sim
apenas uma limpeza / acabamento da superfície cortada.
ALGUMA TEORIA SOBRE O CORTE A PLASMA:
Ao aplicar-se uma diferença de potencial tipo descarga de alta freqüência entre dois
pólos imersos em uma atmosfera gasosa, ioniza-se parte dos átomos do gás,
criando-se assim um meio condutor de corrente elétrica entre os pólos, chamado,
meio condutor de terceira classe.
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Com manutenção da diferença de potencial entre os pólos, é estabelecido um fluxo
de corrente elétrica através do gás, gerando assim uma maior ionização e
aquecimento do meio. Isto ocorre através da decomposição das moléculas do gás
em cátions, nêutrons e elétrons. É observado nessa fase o calor latente, que é
característico das mudanças de fase. Denomina-se esse estado de quarto estado da
matéria ou estado "Plasma".
No processo de oxi-combustível, o calor gerado está limitado, pois parte da energia
da chama é cedida para dissociar os elementos combustíveis (reação endotérmica).
No caso do Plasma a temperatura é limitada somente pela corrente do arco elétrico,
pois todo calor gerado no Plasma é utilizável. As temperaturas podem chegar até
60.000°C, sendo que industrialmente se utiliza entre 18.000 a 24.000°C, enquanto
as chamas oxi-combustíveis atingem a faixa de 3.000°C.
Um outro grande avanço no processo Plasma foi dado pela constrição do arco
elétrico. Abaixo podemos comparar o processo TIG com o processo Plasma, em
termos de temperaturas geradas versus constrição do arco. A constrição do arco
também gerou uma diminuição drástica na Z.T.A. (Zona Termicamente Afetada).
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A velocidade de escoamento do jato plasma está em torno da velocidade sônica,
isto é 340m/seg e é utilizada para ejetar o material ejetado pelo corte ou
goivagem.
O arco é estabelecido entre um eletrodo não consumível e a peça. O gás exposto
ao grande calor do arco na câmara da tocha, se expande rapidamente e é forçado
através de um orifício constrito, gerando um jato de alta velocidade e alta
temperatura que é concentrado sobre uma pequena área na peça promovendo a
fusão do metal. As partículas fundidas são removidas, continuamente pelo jato
plasma, formando o corte.
Um outro dispositivo para facilitar o corte é o movimento rotacional do gás na
câmara da tocha. Esse movimento produz um efeito "saca-rolhas" que aumenta a
velocidade, intensidade e eficiência produzindo cortes livre de rebarbas com mínima
sangria e bordas com uma angulação de quase 90°.
Veja abaixo o movimento rotacional do gás na câmara da tocha.
A fonte de energia para o processo plasma corte é eletrônica, do tipo corrente
constante e possui uma série de dispositivos que garantem a integridade do
processo de corte e de proteção do equipamento e do operador.
A fonte sendo eletrônica monitora a corrente de corte, mantendo-a constante
mesmo que haja variações na rede elétrica e na distância tocha-peça, mesmo com
operadores inexperientes.
As proteções existentes são:
• Termostato: Protege contra trabalhos acima da capacidade do equipamento;
• Pressostato: Garante uma pressão mínima de entrada do gás plasma;
• Sensor de Corte: Ignita a alta freqüência toda a vez que o arco de corte é
interrompido e o gatilho da tocha é mantido pressionado.
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• Sensor de Falta na Rede: Protege o equipamento contra a falta de uma fase na
rede;
• Sensor do Bico de Corte: Protege o operador na troca de consumíveis da tocha.
A seqüência de eventos é a seguinte:
PROBLEMAS NO CORTE:
Penetração Insuficiente
a) Velocidade de Corte Muito Elevada: Quando a velocidade de deslocamento
da tocha é muito maior do que a de remoção do metal fundido pelo jato plasma, o
arco não penetrará o suficiente na chapa.
b) Bico de Corte Danificado: Quando o bico de corte está danificado,
usualmente o seu orifício está alargado ou alongado. Isto poderá acarretar vários
efeitos. Jato plasma de baixa temperatura, devido à diminuição da densidade de
corrente. Baixa velocidade do jato plasma devido ao aumento da área da seção
transversal do bico de corte. O fluxo de gás não é concêntrico e tende a formar
ângulos com a chapa, como no efeito causado por um bico de corte sujo, no
processo oxi-combustível.
c) Pressão de Gás Inadequado: Isto realmente significa baixa pressão de gás,
resultando numa baixa velocidade do gás e grande queda na temperatura do gás
plasma.
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Extinção do Arco
a) Velocidade de Corte Muito Baixa: O efeito de baixa velocidade de corte pode
ser avaliado, imaginado-se uma peça sobre qual a tocha não se mova. O jato
plasma, gradualmente irá derretendo a região formando um furo. Isto causará um
aumento de comprimento de arco e, também, da voltagem, até que a fonte perceba
que a tensão está muito alta, desabilitando dessa forma a continuidade de arco.
b) Conexões Inadequadas: Conexões pobres podem causar perdas de voltagem
na tocha. A fonte de energia as sente como um aumento de comprimento do arco,
podendo desabilitá-lo.
Formação de Escória
a) Velocidade de Corte Muito Alto
ou Muito Baixa: Para qualquer
material a característica da curva de
escória pode ser determinada
empiricamente. Veja ao lado uma
curva típica para a ProCut 60
(Miller).
Arco Duplo
O arco duplo é um arco paralelo ao arco que ocorre toda vez que V1+V2+V3 sejam
menores do que Vn, onde:
V1 = Tensão no interior do bico
V2 = Tensão catódica do bico
V3 = Tensão bico para obra
a) Baixa Pressão de Gás: A baixa pressão de gás reduz a tensão V1 e também
diminui a refrigeração, aumentando a temperatura bico do cobre reduzindo a V2.
b) Bico de Corte Danificado: O bico danificado apresenta superfícies irregulares
no orifício, diminuindo a velocidade do jato plasma o que diminui V1 e V2.
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c) Eletrodo Mau Adaptado: Isto diminuirá a distancia interna do bico ao
eletrodo diminuindo dessa forma V1.
d) Contato entre Peça e Bico - Diminui V3.
e) Respingos Pesados e Grandes: Os metais derretidos se arremessados ao bico
de corte. Podem ocorrer os seguinte fatos: Contato do eletrodo com o bico -
Redução de V1, ou contato do bico com a peça - Redução de V3.
f) Baixa Velocidade em Chapa Fina: A uma velocidade muito baixa a chapa se
derreterá muito rápido propiciando o arco duplo, pois no arco haverá um aumento
do Vn e manutenção do V3.
Condições Instáveis do Corte
a) Velocidade de Corte: Tanto a velocidade alta quanto a baixa são
indesejáveis. Para se obter a
velocidade adequada, pode-se
observar o angulo de saída do
jato plasma, conforme
indicado. A velocidade ideal
ocorre quando o jato de saída
está a 45º.
b) Conexões Inadequadas de Cabos e Mangueiras: Isto pode resultar em
variações na vazão de gás ou na corrente que aparentemente estarão inadequadas
para o corte de qualidade.
c) Eletrodo Desgastado: O eletrodo é feito de cobre e possui um inserte de
Rafnio. É este metal de devemos atentar quando da avaliação do eletrodo. Os
efeitos de seu desgaste poderão ser notados na aparição de arcos duplos, desgaste
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excessivo e irregular do bico de corte e também no aparecimento de chanfros
excessivos no corte.
Baixa Vida Útil dos Consumíveis
a) Excessiva corrente para o bico de corte, resultando em sobreaquecimento e
arco duplo.
b) Baixa vazão de gás.
c) Contato do bico de corte com a peça ou com o metal derretido causando arco
duplo ou fusão do bocal.
d) Umidade no ar comprimido, acima do normal.
e) Excessiva pressão de gás.
Grande número de ignições.
GASES DE CORTE:
Gás Plasma
Vantagens Desvantagens
Hidrogênio Alta potência calórica Alta velocidade Boa qualidade do corte Pouca fumaça
Baixo peso molecular necessita de combinações com o Argônio.
Nitrogênio Idem ao H2 Grande formação de fumaça. Necessita aspiração. Difícil paralelismo de corte.
Argônio Alto peso molecular Excelente para chapas finas
Baixa potência calorífica. Baixa velocidades. Necessita de combinações com o H2.
Ar Comprimido Alta potência calorifica Alta velocidade Excelente qualidade de corte Médio peso molecular Ideal para aço carbono Baixo custo Boa qualidade de corte
Grande formação de fumaça. Necessita aspiração ou boa ventilação.
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EQUIPAMENTO PARA CORTE A PLASMA:
Características Técnicas: Utilizado para corte de tubos de aço carbono, aço liga e
aço inoxidável. Cada equipamento possui capacidade de corte específica. A
velocidade de corte é função do material e da espessura a ser cortada. O corte
poderá ser manual ou automático quando acoplado a um sistema específico. O
sistema de corte a plasma trabalha com um insuflamento de gás, que pode ser o ar
comprimido, que interfere na qualidade do corte.
Principais fornecedores: Miller / Lincoln/Plamacor
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Equipamento Cort – U – box para corte de tubos:
Características Técnicas: Equipamento para semi-automatizar o processo de corte.
Trata-se de um carro motorizado que se desloca sobre a superfície do tubo em um
movimento circular e porta um dispositivo de corte que pode ser um maçarico para
Oxi-corte ou uma tocha a plasma.
Principais fornecedores: Air Liquide/H&M/Mathey Dearman/Poro Bronze
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Cortadeiras elétricas e pneumáticas:
Características Técnicas: Equipamento elétrico ou pneumático para corte de tubos.
Efetua corte orbitando o tubo. Aplicado principalmente em tubulação inoxidável.
Sistema de corte através de lamina tipo fresa. Utiliza óleo de corte para aumentar a
vida útil da lamina. Acoplável a mesa de corte par aumentar a produtividade.
Principais fornecedores: Axxair / George Fischer
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Mesas de corte:
Características Técnicas: Mesa utilizada para cortar tubulação de aço carbono, aço
inoxidável, aço liga. Trata-se de um acessório que poderá receber equipamentos
diversos para corte. Utilizada como dispositivo para medir a peça para ser cortada.
Principais fornecedores: Starret / Vernon / Pema
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Bizeladoras elétricas ou pneumáticas para extremidades de tubos:
Características Técnicas: Equipamento utilizado para preparar as extremidades dos
tubos cortados que serão acoplados às conexões. A execução do “bisel” deve
obedecer a normas técnicas pré definidas para que o processo de soldagem alcance
o resultado esperado.
Principais fornecedores: Protem, Tritool, Wachs
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6.2.3.3 Montagem de “spools”
Na pré-fabricação de “spools” deveremos acordar previamente com nosso cliente,
tolerâncias de medidas e de alinhamento, para que o resultado final não afete a
montagem definitiva da tubulação.
Estas tolerâncias podem ser obtidas através de publicações nacionais ou
internacionais. A organização P.F.I. PIPE FABRICATION INSTITUTE (www.pfi-
institute.org) é internacionalmente reconhecida como referência de padrões. As
tolerâncias requeridas pelas normas americanas ANSI são as mesmas indicadas
pelo PFI.
É importante ressaltar a necessidade de instrumentos de medição que permitam a
comprovação das medidas obtidas nessa pré-fabricação dentro das tolerâncias
exigidas.
Após a preparação das peças que comporão o “spool”, fabricadas através de
equipamentos citados no capítulo 1 e 2 deste manual, nesta etapa estaremos
mostrando alguns itens que fazem parte de uma célula de trabalho visando uma
maior produtividade do processo.
Toda a cadeia envolvida na atividade “pré-fabricação de tubulação” deverá estar
sincronizada para evitar gargalos de produção.
Na distribuição dos serviços de pré-montagem dos spools deveremos levar em
conta alguns fatores básicos como:
Tipo de material a ser utilizado para evitarmos contaminação entre o ferramental
utilizado e a tubulação.
Bitola da tubulação a ser pré-montada, para adequar seu manuseio com os
equipamentos disponíveis na célula de trabalho.
Tipo de processo de solda que será adotado após a armação, para minimizar o
manuseio da peça armada.
Planejar a divisão de um isométrico em alguns spools com o objetivo facilitar seu
manuseio, adequação de processos de solda e seu despacho.
Existem no mercado de “Softwares”, programas que contemplam a transformação
de plantas de tubulação e/ou isométricos em spools.
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Equipamentos apresentados neste capítulo:
(i) Instrumentos de medição: Hi-Low / Calibre de solda e bisel
(ii) Dispositivos para a montagem de tubos com conexões.
(iii) Balancins / Esquadros / Preguiças de apoio.
(iv) Proteção para as extremidades dos spools fabricados.
(v) Células de trabalho: Monovias / Talhas
Instrumentos de medição: Hi-Low Welding Gauge:
Características técnicas: Instrumento utilizado para medir o alinhamento interno
entre Tubo X Tubo ou Tubo x Conexão
Principais Fornecedores: GAL Gage Co., Intercon Enterprises inc.
(www.intercononline.com)
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Instrumentos de medição: Calibre de solda:
Informações técnicas: Instrumento utilizado para medir: altura e largura do cordão
de solda, desalinhamento externo e ângulo do bisel
Principais Fornecedores: FBTS, GAL Gage Co, Inco Solda
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Dispositivos para a montagem de tubos com conexões:
Informações Técnicas: Para a utilização dos dispositivos de acoplamento de
conexões, algumas considerações devem ser levadas em conta como:
• Dispositivo deverá ser fabricado com material compatível com o material da
tubulação de modo que não haja contaminação.
• Os dispositivos de montagem tem o objetivo de facilitar o acoplamento e não o
de corrigir ovalizações existentes nos tubos e nas conexões.
Principais Fornecedores: H&M Pipe Beveling Machine Company, Inc.
(www.hmpipe.com), Sumner Manufacturing Co., Inc (www.sumner.com), Mathey
Dearman, Inc. (www.mathey.com).
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Balancins / Esquadros / Preguiças de apoio:
BALANCIM: Trata-se de ferramental de apoio visando facilitar o manuseio das
conexões, utilizado como acessório no içamento de peças.
Principais fornecedores: Sumner Manufacturing Co.,Inc (www.sumner.com)
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ESQUADROS ESPECIAIS: Facilita o esquadrejamento bem como garante um
encaminhamento correto na pré-montagem de “spools”.
Principais fornecedores: Mathey Dearman,Inc. (www.mathey.com), Sumner
Manufacturing Co.,Inc (www.sumner.com).
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CAVALETES DE APOIO OU PREGUIÇAS: Dispositivo utilizado no apoio dos tubos que
receberão conexões. Podem ser usados quando da rotação da tubulação em
processos de solda semi ou automáticos.
Principais Fornecedores: Sumner Manufacturing Co.,Inc (www.sumner.com),
Mathey Dearman,Inc. (www.mathey.com)
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Proteção para as extremidades dos spools fabricados:
Informações Técnicas: Peças plásticas ou de madeira virando proteger tubulações
pré-fabricadas. Estes dispositivos protegem superfícies usinadas, tipo ressaltos de
flanges, soquetes de conexões bem como biséis e pontas roscadas.
Principais Fornecedores: Alliance (www.allianceplastics.com)
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Células de Trabalho: Monovias, Talhas, Posicionadores, Balancins:
MONOVIAS, GUINDASTES GIRATÓRIOS OU PESCANTES: Dispositivos utilizados em
células de trabalho visando facilitar o manuseio de conexões que compõe um spool.
Fabricadas em perfis metálicos tipo “I“ permitem a montagem de trolleys e talhas
que agilizam o manuseio de curvas, tes e fittings em geral. Necessitam de
fundações compatíveis com sua capacidade de elevação e raios de ação.
Principais Fornecedores: Demag (www.demagcranes.com.br), Samm
(www.sammtalhas.com.br)
GUINDASTE GIRATÓRIO: Para a movimentação e manuseio de materiais em áreas
restritas, os Guindastes Giratórios de coluna ou parede são auxiliares
indispensáveis. Para locais de trabalhos tais como maquinas operatrizes, locais de
montagem, áreas de embarque/desembarque etc., os Guindastes Giratórios
agilizam as operações, eliminam os tempos de espera, diminuendo os custos de
produção, e aumentando assim a rentabilidade. E tudo isto com um investimento
pequeno.
Fornecedores: A DEMAG oferece os guindastes giratórios em diferentes versões.
Com giro ilimitado ou restrito, manual ou motorizado.
Guindastes DEMAG de giro limitado, linha SSK-KBK (de coluna) e WSK-KBK (de
parede):
Capacidade até 1.000 kg Lança até 7.000 mm Giro manual 300º
Guindaste de giro ilimitado, linha SDK e ZSD:
Capacidade até 10 t Lança até 10 m Giro manual ou motorizado n x 360º
Previstos para operação em ambientes fechados ou abertos.
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TALHAS: Equipamentos manuais, elétricos ou pneumáticos de diversas capacidades
utilizados para a elevação de acessórios da tubulação bem como para facilitar o
manuseio do próprio “spool” durante sua fase de pré-fabricação. Pendurado em um
trolley, que permite o movimento na monovia de rolamento, agiliza o trabalho de
acoplamento dos tubos nas conexões.
Principais Fornecedores: Demag (www.demagcranes.com.br), Samm
(www.sammtalhas.com.br)
TALHA ELÉTRICA DE CORRENTE: A talha de corrente é um mecanismo de elevação
compacto e versátil. Seu tamanho reduzido permite sua fácil integração nos mais
diferentes equipamentos de movimentação de materiais tais como pon-tes rolantes,
monovias, guindastes ou ainda como mecanismo fixos de elevação. Encontram-se
talhas no mercado com capacidades de 100 a 5.000 kgf. Podem ser motorizadas,
operadas por meio de botoeiras, ou manuais. As motorizadas devem prever chaves
limite de percurso. Uma ampla gama de variantes permite a escolha mais adequada
para cada aplicação.
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6.2.3.4 Soldagem
INTRODUÇÃO:
Em uma linha de produção de “spools” em que se procura produtividade, os
processos de soldagem devem merecer especial atenção. Qualquer que seja o
processo adotado, ele terá o seu rendimento melhorado se forem adotados
máquinas e dispositivos que permitam a ro-tação das peças em frente do operador
ou do soldador. Em outras palavras, sabendo que a produtividade da soldagem
depende diretamente da ação do soldador, é importante preparar a linha de
fabricação com métodos e dispositivos que lhe garantam conforto do ponto vista de
proteção ao calor e radiação, dos gases provenientes da soldagem e de sua postura.
Para se adotar um método de soldagem devemos considerar várias características
do processo. Material a ser usado, disponibilidade de equipamentos e de mão-de-
obra qualificada.
Cada processo deverá estar procedimentado em uma “ E.P.S.” (Especificação do
Processo de Soldagem) que irá determinar os parâmetros que deverão ser seguidos
para se obter o resultado esperado.
Os principais processos de soldagem disponíveis no mercado são:
GTAW (TIG) = Utiliza um eletrodo de tungstênio para abertura de arco e
normalmente é utilizado na execução das “raízes “ das soldas. Existe uma adição
de material através de uma vareta de material compatível com o processo. Durante
o processo de fusão existe uma proteção gasosa para garantir a solda em execução.
SMAW (ER) = Processo tradicional utilizando eletrodo revestido.
GMAW (MIG / MAG) = Processo com arame sólido e proteção gasosa.
FCAW (AT) = Processo com arame tubular e proteção gasosa.
SAW = Processo com arco submerso utilizando arame sólido ou tubular.
INNER SHIELD = Processo com arame tubular e fluxo de proteção interno.
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INFORMAÇÕES TEÓRICAS ATUAIS PARA AUMENTO DA PRODUTIVIDADE:
Introduzimos a seguir 5 artigos extraídos de revistas especializadas e que ajudam
a planejar a linha de fabricação visando a obtenção de aumento da produtividade
com foco no processo de soldagem.
ARTIGO 1: O Que Há De Novo Em Máquinas De Solda?
Artigo extraído da revista Welding Journal de agosto de 2002.
1. Depoimentos de Fabricantes:
Os fabricantes de máquinas de solda estão buscando produzir equipamentos
eficientes com relação ao consumo de energia, flexíveis em relação ao processo de
soldagem, que garantam alta qualidade de soldagem e, além disso, que sejam
fáceis de operar.
Steve Sumner, gerente da Lincoln Electric Co. afirma que “os usuários de máquinas
de solda estão buscando maior flexibilidade. Há diferentes tipos de soldas que
precisam ser feitos, diferentes materiais a serem soldados.” Portanto os fabricantes
desejam uma má-quina única que possa realizar uma larga gama de trabalhos.
Mike Sammons, gerente da Miller Electric Mfg. diz: A tendência de todas os tipos
de fon-tes ( máquinas de solda ) é ser:
• mais leve.
• mais rápida.
• mais confiável
• mais flexível.
Robert Wiseman, gerente da Thermal Arc, uma companhia que pertence à
Thermadyne-Co., vê três maiores tendências no setor de produção de máquinas de
solda:
• Primeira tendência: A mudança de fontes convencionais para máquinas
inversoras. As inversoras são mais eficientes em relação à energia. Elas são
capazes de soldar segundo mais do que um tipo de processo e oferecem mais
flexibilidade ao usuário. A eficiência em energia é muito importante para
alguns fabricantes, especialmente para aqueles situados na costa oeste dos
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Estados Unidos. A busca pelo aumento da eficiência conduz ao uso da
tecnologia de inversão de freqüência.
• Segunda tendência: Os usuários estão tendo necessidade de informações por
parte da fonte de soldagem. Eles precisam de informações para seus requisitos
de garantia da qualidade. Eles precisam assegurar que a máquina vai produzir
aquilo para que ela foi programada. Eles precisam ter confiança de que a
máquina está mantendo os parâmetros que foram estabelecidos e que esses
parâmetros possam ser monitorados.
• Terceira tendência: Há um aumento no interesse em automatizar os processos
de soldagem e de se associar as fontes de solda a robôs. Para essa finalidade,
os fabricantes de máquinas estão desenvolvendo melhores métodos de
comunicação entre as máquinas e equipamentos tais como controladores,
robôs, alimentadores de arame, assim como controle da forma da onda de
corrente.
Robert Fernicola, gerente da ESAB Welding & Cutting Products diz que o
desenvolvimen-to de fontes na ESAB nos últimos anos tem procurado o aumento da
eficiência em ener-gia, melhores características do arco, maior flexibilidade da fonte
e melhor afinidade en-tre operador e máquina.
Bill Guest, gerente da Daihen Inc., afirma que a afinidade operador – máquina tem
se tornado um aspecto muito importante em função da diminuição de soldadores
qualifica-dos em todo o mundo. Está se exigindo maior qualidade da soldagem
porém a partir de menor qualidade de mão-de-obra. A complexidade do sistema de
controle das novas fon-tes Turbo Pulse 350 e 500 DF da Daihen compensa a
deficiência da mão-de-obra por meio do controle contínuo da voltagem do arco.
2. Estágio atual no desenvolvimento de máquinas de solda:
Daihen Inc., Tipp City, Ohio. Desenvolveu a Turbo Pulse DF para MIG pulsante, que
emprega uma tecnologia para controle da onda pulsada denominada “Synchro
Short-Pulse Control”. Segundo a companhia, a máquina pulsa e curto-circuita ao
mesmo tempo. Isso cria um comprimento de arco curto e rígido que permite
aumentar a velocidade de depósito e com menor respingamento. Segundo o
gerente Bill Guest, essa tecnologia foi desenvolvida para satisfazer fabricantes de
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automóveis no Japão que desejavam uma fonte MIG que produzisse um arco
estável, sem respingos, operando em maiores velocidades.
A Lincoln Electric F355i comunica-se diretamente com um robô por meio de um
sistema ethernet. Isso elimina alguns dos “hardwares and softwares” usualmente
requeridos entre a fonte e o controlador e faz com que o sistema inteiro funcione
com mais velocidade.
A Panasonic Factory Automation introduziu na fonte GB1 um micro-computador de
32 bits RISC que dá a ela um nível de inteligência maior do que o da maior parte
dos robôs de solda e que operará 125 vezes mais rápido. O resultado é o uso da
tecnologia de in-versor de freqüência para o controle da forma de onda em
soldagem MIG em curto-circuito.
A Thermal Arc está partindo para o controle das fontes usando um computador
pessoal (PC) . A operação é tão familiar como trabalhar com o Windows.
A ESAB está oferendo máquinas com uma tecnologia que tem a eficiência similar às
in-versoras porém com um custo de máquinas convencionais. Além disso, a nova
máquina Aristo MIG 400 usa um sistema BUS que possibilita que a fonte se
comunique com o ali-mentador de arame.
A Miller Electric’s Auto Link permite a conexão à rede 230 ou 460 V, mono ou
trifásica, sem que o operador tenha que fazer alterações internas na máquina. O
operador conecta a máquina à rede e o circuito eletrônico a ajusta
automaticamente.
Mais informações a respeito dos produtos podem ser encontradas nos endereços
das companhias:
www.daihen-usa.com
www.esab.com
www.lincolnelectric.com
www.millerwelds.com
www.panasonicfa.com
www.thermalarc.com
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ARTIGO 2: A Importância Da Purga Interna Nas Soldagens De Tubulações:
Artigo extraído do catálogo geral da INTERCON Enterprises Inc.
1. Apresentação:
INTERCON ENTERPRISES é uma empresa norte-americana que desenvolve e vende
produtos para a soldagem de tubos e vasos de pressão.
A gama de produtos oferecidos é ampla: Dispositivos de atracação de tubos,
sistemas de purga, indicadores de presença de oxigênio no ambiente de soldagem,
papéis de purga. Os produtos são destinados a conferir produtividade e qualidade
nos processos de soldagem de aço inoxidável, titânio, inconel, aços liga. Mais
informações podem ser obtidas pelo fone 1 800 665 6655 ou
www.intercononline.com.
A purga de oxigênio e a proteção gasosa da poça de fusão nem sempre é levada
com a seriedade que merece nos canteiros de obras brasileiros. A conseqüência é a
obtenção de uma solda de qualidade inaceitável, que gera custos adicionais se for
constatada pelo controle da qualidade e que pode causar grandes danos futuros se
não for constatada.
A confiabilidade de uma planta construída com materiais especificados
adequadamente fica comprometida por causa da qualidade da soldagem desses
materiais.
2. Por que Purgar?
O atendimento às especificações e procedimentos nas atividades de soldagem de
metais que reativos a gases tais como titânio, níquel, zircônio, molibdênio, tântalo e
suas ligas, e de grande parte dos metais não ferrosos pode se tornar uma grande
dor de cabeça. A soldagem apropriada desses materiais é resultado de uma
combinação de três fatores:
a) Técnica de soldagem.
b) Equipamento.
c) Ambiente de soldagem.
Neste texto abordaremos o terceiro aspecto.
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Oxidação na Área de Soldagem
Na soldagem de aços austeníticos cromo-níquel (AISI 304, 316, ... ) em um
ambiente onde há oxigênio, ocorre uma oxidação na área do cordão de solda e nas
suas proximidades, nas zonas termicamente afetadas. O fato é ainda mais crítico na
soldagem de titânio, zircônio, molibdênio, e outro metais que reagem com gases.
Resultado: As superfí-cies oxidadas perdem sua resistência à corrosão e tornam
necessário um tratamento adicional.
Um lixamento, esmerilhamento remove não apenas a oxidação como também a
camada de proteção passiva do aço. Outros meios mecânicos como escovamento,
jateamento abrasivo ou picotamento podem remover a oxidação e recuperar a
resistência à corrosão do aço. Em algumas situações, no entanto, como no interior
de tubos, é impraticável a aplicação desses meios mecânicos.
A solução prática é a o uso de gás de proteção interna que passa a ocupar o espaço
do ar com oxigênio.
3. Atmosfera Inerte:
O controle da atmosfera interna e conseqüentemente da oxidação é feito por um
gás de purga, normalmente um gás inerte mais pesado que o ar, tal como o
argônio, em conjunto com acessórios: unidades de purga, fitas de vedação de
alumínio e um indicador de presença de oxigênio. Esses acessórios são projetados
para manter a atmosfera da área de soldagem livre de oxigênio assim como para
medir com precisão o teor de oxigênio que possa ter ficado remanescente.
4. Controle da Atmosfera:
Durante a purga, normalmente permanece um resto de oxigênio que é devido a:
• Resíduo de oxigênio contido no gás de purga.
• Oxigênio contido nas tubulações e mangueiras de suprimento de gás.
• Penetração e difusão através de mangueiras, conexões, selagens e conexões na
máquina de solda, reguladores, unidades de purga, mangueiras de solda TIG e
de plasma.
• Aberturas na vedação da junta.
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Considerando que a presença de oxigênio normalmente é uma soma de
quantidades muito pequenas, é recomendável controlar sua presença por
indicadores que indiquem ppm (partes por milhão). Um resíduo de oxigênio maior
do que 0,1% de um lado contribui para uma forte oxidação do cromo e de outro
lado inibe o fluxo homogêneo do cordão de solda resultando em uma qualidade de
solda fraca. Esta é a razão pela qual a soldagem de aços cromo-níquel não devem
ser feita com teores de oxigênio maiores do que 70 ppm. Na soldagem de passes de
raiz múltiplos, deve-se manter o fluxo de gás de purga até que o cordão atinja a
espessura de 10 a 12 mm, dependendo da Procedimento de soldagem e da
elasticidade do material.
Nota do tradutor: Em uma atmosfera de gás inerte, a gota líquida se funde com
aparência homogênea e com superfície lisa. Na presença de oxigênio, a gota se
funde com aparência calcinada, como um torresmo.
5. Unidade de Purga:
A unidade de purga consiste de um dispositivo que forma uma câmara em torno da
área de soldagem. No caso de proteção interna de tubos, esse dispositivo tem a
aparência de um carretel. O volume da câmara de purga deve ser o menor possível:
Isso vai resultar não apenas na melhor qualidade da solda como também na
limitação da quantidade de gás de purga necessário e no tempo de purga, que
tipicamente deve ser da ordem de 02 a 03 minutos.
6. Difusor:
É de suma importância que o gás de purga seja distribuído através de um difusor
sinterizado ou de metal perfurado a fim de garantir que o gás seja inserido na
câmara com baixa velocidade eliminando a mistura de ar e argônio sem excesso de
turbulência. Ao mesmo tempo a câmara deve ser selada contra a penetração de ar.
7. Fita de Vedação:
Para melhorar a qualidade da purga é recomendável que as juntas de tubos sejam
seladas com uma fita adesiva livre de compostos halogenados (que contenham
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flúor, cloro, bromo, iodo ). As colas das fitas adesivas comuns podem contaminar o
material do tubo devido à presença de compostos halogenados.
8. “Vent”:
É importante a colocação de um “vent” para permitir a saída do ar e do excesso de
gás de pura da câmara.
9. Mangueiras e Tubulações de Gás Inerte:
Quando utilizar gás de purga transportado através de tubulações e mangueiras, é
importante lembrar que o oxigênio e umidade podem penetrar no gás pelas linhas.
Isso é particularmente verdadeiro quando a linha de suprimento não tem sido
usada durante um tempo. Neste caso, deixe fluir o gás de purga pela linha, sem
utilizá-lo, até que os resíduos de umidade e ar sejam eliminados.
Evitar Produtos com Compostos Halogenados: Os materiais dos dispositivos e
acessórios usados no processo não devem conter compostos halogenados e devem
ser resistentes ao calor.
10. Purga em Casos de Pré Aquecimento:
Na soldagem de aços liga de cromo com teor de cromo maior do que 1,25% que
normalmente só são soldados após pré-aquecimento da área de soldagem, a
formação de óxidos de cromo deve ser evitada. Isso pode ser feito mantendo o
resíduo de oxigênio menor que 1.000 ppm. Deve-se notar que o pré-aquecimento
com altas temperaturas promove a formação de óxidos e , nesses casos, é
recomendável manter o resíduo de oxigênio abaixo de 100 ppm. Em casos de
soldagens que requeiram pré-aquecimento, deve-se manter o fluxo de gás de purga
até que a temperatura caia a 180º C.
Nota do tradutor: Não é o caso dos aços inoxidáveis AISI 304 e 316 que têm em
sua composição 18% de Cromo.
Na soldagem de metais reativos tais como titânio, é necessário manter o resíduo de
oxigênio abaixo de 50 ppm. Qualquer presença de oxigênio mensurável em ppm
pode causar oxidação, resultando em porosidade e corrosão do metal líquido na
poça de fusão.
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ARTIGO 3. QUANDO DEVEMOS USAR A SOLDA ORBITAL?
Artigo extraído da revista Tube & Pipe Quartetly – Summer 1990.
1. Um Pouco de História:
A soldagem orbital de tubos nasceu na década depois da 2ª Guerra Mundial, na
corrida espacial. Ela começou na então jovem indústria aeroespacial que havia na
Califórnia, EUA.
Os primeiros cabeçotes para solda orbital foram desenvolvidos usando o processo
GTAW (gás tungsten arc welding ) também chamado TIG. Apareceram então vários
fabricantes de equipamentos cada vez mais sofisticados, inicialmente se
concentrando no projeto mecânico do cabeçote de solda.
As máquinas de solda ou fontes para o fornecimento da corrente eram adquiridas
dos fabricantes convencionais de máquinas de solda. Os fabricantes dos cabeçotes
de solda orbital tinham de modificar as fontes para dotá-las das novas funções
requeridas pelos cabeçotes.
Os cabeçotes primitivos somente faziam soldagens autógenas, quer dizer, soldagem
sem adição de metal. O metal base de cada tubo é fundido e não há vareta
adicionando mais material. Popularmente, chamamos esse procedimento de
“caldeamento“. Na soldagem sem adição de material, as duas extremidades de
tubos devem estar perfeitamente ajustadas e encostadas sem abertura.
Com o tempo, foram desenvolvidos cabeçotes com alimentadores de arame. Isso
passou a permitir a soldagem de espessuras maiores e a aliviar a necessidade de se
ter um ajuste perfeito entre as extremidades de tubos a serem soldadas.
Nessa época, o controle automático de voltagem ( AVC ) foi adicionado às fontes.
Essa inovação permitiu o posicionamento automático no tempo real da agulha de
tungstênio sobre a poça de fusão durante a soldagem. Isso foi particularmente
importante para a soldagem orbital com adição de material quando era necessários
mais do que 01 passe para encher o chanfro.
A outra grande inovação introduzida foi a oscilação transversal da tocha durante
seu movimento. Hoje em dia os cabeçotes são leves, compactos, fáceis de montar e
podem realizar soldas de precisão usando todas essas melhorias introduzidas nas
últimas duas décadas.
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A crescente demanda pela qualidade dos serviços vem exigindo que os parâmetros
de soldagem sejam controlados e repetidos. As fontes devem possuir sistemas
eletrônicos de regulagem e controle. Por essa razão, os fabricantes de cabeçotes de
solda orbital começaram a produzir suas máquinas de solda automáticas e com os
recursos necessários para trabalhar com os cabeçotes.
Com a chegada dos micro-computadores, outros refinamentos dos controles se
tornaram possíveis. A introdução dos microprocessadores na produção em série das
máquinas de solda começou a cerca de 10 anos.
Desde então, a introdução de sensores infravermelhos, robôs de supervisão
posiciona-dores automáticos, autoregulagens, emissão de relatórios e outros
recursos têm permitido a inclusão dos micro-computadores como o principal
elemento das máquinas de solda.
Existem máquinas de solda totalmente automáticas, que trabalham segundo um
programa preestabelecido pelo operador e que alertam se algo anormal está
ocorrendo. O programa é na verdade uma seqüência de comandos que são seguidos
pela máquina e cabeçote.
2. Aplicações:
Não é em qualquer solda de tubo que se deve aplicar a orbital. A decisão de usar a
soldagem orbital sem estudar com cuidado a sua aplicabilidade pode levar a
grandes prejuízos de tempo e de dinheiro.
O equipamento para solda orbital é recomendável para obras com grande número
de juntas, simples e circulares. Nesses casos, a parte cansativa do trabalho é tirada
do solda-dor e feita pela máquina, que fica repetindo a mesma operação solda após
solda. O operador passa a fazer o trabalho de preparar e ajustar outras juntas. Se
ele dispuser de 02 cabeçotes, enquanto a máquina faz uma solda, ele deixa outra
junta pronta para ser soldada.
Para optar pela aplicação da soldagem orbital, devemos considerar diversos fatores.
Os principais são:
a) Projeto da Junta
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O projeto da junta é simples? A soldagem pode ser feita com um movimento
circular do eletrodo sempre no mesmo sentido? A espessura da parede permite a
soldagem sem adição de material? Há espaço para montar o cabeçote?
O projeto da junta é simples quando ele permite um simples movimento circular do
eletrodo no perímetro da junta. Para melhorar a resistência da junta, pode-se
usinar um chanfro nas extremidades do tubo sem que isso introduza qualquer
dificuldade no percurso do eletrodo ao redor do tubo. No entanto, o acesso do
eletrodo à junta é decisivo para que se possa aplicar a solda orbital. Existem casos
em que não dá para montar o cabeçote da solda orbital. Já houve casos em serviços
da MONTCALM em que as curvas e conexões não possuíam um trecho de tubo reto
com comprimento suficiente para que se pudesse montar o cabeçote. Esse
problema tem de ser analisado na fase de projeto envolvendo também o setor de
suprimentos de materiais. O Cliente deve ser informado que para que possamos
usar a solda orbital, vários cuidados deveriam ter sido tomados antes, tais como o
projeto da junta, o suprimento das conexões e dos tubos e o projeto da própria
linha.
b) Espessura da Parede
A espessura da parede tem importância significativa no projeto da junta. Acima de
uma certa espessura a poça de fusão na solda TIG sem adição de material fica
instável. Para os aços inoxidáveis austeníticos da série 300 e para os aços carbono,
a soldagem até 2 mm é feita com pouca dificuldade, de 2 a 3 mm com alguma
dificuldade e de 3 a 3,8 mm com muita dificuldade. Têm havido casos de soldagem
com espessuras de parede até 5,3 mm porém com resultados diversos.
Para soldagem de titânio, as mesmas observações feitas acima permanecem
válidas, mas para faixas de espessura de parede 20% menores.
À medida em que aumenta a espessura da parede, aumenta também o tamanho da
poça de fusão causando um aumento na instabilidade. Para diminuir essa
tendência, costuma-se usar o arco pulsante e dentro de certos limites o movimento
da tocha. Isso para fazer a poça de fusão fundir e resfriar alternadamente,
reforçando a posição da poça que serve de base para o movimento seguinte.
Quando o tamanho da poça de fusão torna a solda incontrolável, deve-se partir
para a soldagem com adição de material com o arame sendo alimentado em um
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chanfro “V’. Em vez de fazer a soldagem com um único passe, deve-se optar por
vários passes, em número que varia em função da espessura da parede. A
soldagem fica assim dividida em uma série de cordões com poças de fusão menores
e controláveis com maior facilidade.
3. Tolerâncias de Fabricação:
Na soldagem orbital automática, existe uma série de comandos que ficam
registrados em um programa e que são seguidos pela máquina. Considerando que a
solda autógena não usa metal de adição, as tolerâncias e cuidados empregados na
preparação da junta têm uma influência direta na qualidade e na repetibilidade da
solda. Os parâmetros de soldagem controláveis são:
1. Variação da espessura da parede.
2. Preparação da junta em termos de: (a) Variação do plano de faceamento da
extremidade do tubo – esquadrejamento; (b) Ovalização do tubo; (c) Rebarbas
existentes na extremidade do tubo em função do corte; (d) Chanfros internos e
externos.
3. Ajustagem do cabeçote.
4. Limpeza
A variação da espessura da parede não deverá variar mais do que 3 por cento ao
longo do perímetro A norma ASTM permite variações de espessura de parede de
até 10% em tubos de aço inoxidável austenítico com ou sem costura. Mas isso se
refere a variações toleradas entre lotes de amostras e não ao longo do perímetro de
um mesmo tubo. Nas experiências realizadas na MONTCALM foi constatado que
para espessuras de parede da ordem de 2,5 mm, uma variação de 0,1mm torna
necessário um acréscimo de 10 am-peres na corrente.
A variação do plano de faceamento (esquadrejamento) não deverá exceder o
correspondente a 1% da espessura da parede do tubo. Essa tolerância é facilmente
alcançada pelas ferramentas de faceamento existentes no mercado.
As rebarbas nas arestas internas e externas da face do tubo devem ser eliminadas
Os aços inoxidáveis costumam deixar rebarbas quando são usinados rapidamente e
principalmente por operadores inexperientes. O chanframento deve ser mínimo,
tipo 0,1 mm ou menos.
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As duas extremidades de tubos a serem soldados devem ser ajustados com
perfeição, deixando o mínimo de “luz” possível. Essa “luz” deve ser menor do que 5
% da espessura da parede.
A junta deve estar limpa de resíduos de óleo de corte, oxidação, poeira ou qualquer
outra substância estranha. A limpeza afeta diretamente a qualidade da solda por
que a poça de fusão vai caminhar ao longo do perímetro da junta.
Pela mesma razão, o eletrodo de tungstênio deve ser afiado com muito cuidado em
esmeril isento de contaminantes que podem ter sido incorporados durante o
esmerilhamento de outros materiais.
O ângulo de afiação da ponta do eletrodo afeta diretamente a forma do arco, a
largura da poça de fusão e a penetração da soldagem. Os ângulos mais usados
variam de 15 a 90º . Ângulos mais agudos resultam em um arco mais largo e mais
estável.. No livro WEL-DING HANDBOOK da AMERICAN WELDING SOCIETY (AWS)
volume 2, há ilustrações a respeito. Falando de modo simples, uma ponta afiada a
120 graus, cria um cordão de largura relativamente estreita mas com uma maior
penetração. Por outro lado, uma ponta afiada a 45 graus, um cordão mais largo
com menor penetração.
4. Propriedades Metalúrgicas:
É claro que a primeira consideração é se trabalhar com materiais que sejam
compatíveis para soldagem. O livro WELDING HANDBOOK da AWS apresenta no
volume 4 informações sobre a soldabilidade dos materiais.
Durante o projeto de uma instalação é importante especificar corretamente o
material que será usado, mas também é importante, durante a obra, ter certeza
que estamos trabalhando com aquele material que foi especificado. Isso parece
óbvio, mas num canteiro de obras, é muito comum que os materiais sejam tratados
sem cuidado e acabam sendo misturados (tubos e conexões). Também são comuns
os casos em que o fornecedor não entrega na obra o material correto. Essas
anomalias devem ser constatadas antes de se iniciar a soldagem por que o
retrabalho nesses casos custa muito tempo e dinheiro. Exemplo: Há uma variação
de 20% na amperagem necessária para se soldar os aços inoxidáveis AISI 304 ou o
AISI 316. Devemos procurar trabalhar com tubos e conexões que possuam
certificados de origem.
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5. Requisitos de Qualidade por Parte do Cliente:
Muitas vezes o processo de soldagem orbital é uma exigência do Cliente. Essa
exigência decorre dos requisitos de qualidade da junta em termos de penetração,
dimensão da zona afetada termicamente, concavidade interna do cordão, cor e
limpeza superficial do cordão, e porosidade.
A inspeção da qualidade da junta soldada é feita com base em fatores visuais e
testes.
Os fatores visuais são:
a) Concavidade da superfície externa. Normalmente especificada para estar entre
zero a 0,25 mm no máximo.
b) Penetração. Não podem haver sinais visíveis internos de falta de fusão causada
pelo desalinhamento do eletrodo.
c) Concavidade da superfície interna (Suckback). Não podem haver concavidades
internas.
d) Alinhamento. O desalinhamento das linhas de centro de dois tubos não pode ser
maior do que 2% do diâmetro externo.
e) Largura da poça de fusão. A largura do cordão acabado não pode apresentar
variações superiores a 10%.
f) Cor superficial. A cor da superfície depois da soldagem deverá ser prateada, sem
sinais de oxidação, seja interna como externamente.
g) Trincas. Quaisquer trincas no cordão são inaceitáveis.
Os testes normalmente especificados pelos Clientes são:
a) Raio – X. Indica porosidade, trincas, inclusão de escórias e falta de penetração.
b) Líquido Penetrante. Indica fusões incompletas trincas, desalinhamento.
c) Ultra Som.
d) Vazamento de Hélio. Como Líquido Penetrante.
e) Boroscopia (Endoscopia). Teste que vem sendo utilizado atualmente. Consiste
em um endoscópio com uma câmera na extremidade que se introduz no tubo. A
câmera mos-tra uma visão superficial do cordão interno.
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6. Projeto da Instalação:
O arranjo da oficina é mais um aspecto econômico do que técnico. Se não há
exigências do Cliente para o uso da soldagem automática orbital, devemos analisar
quantas soldas serão feitas e o “lay-out” do canteiro para decidir se devemos optar
pela soldagem automática.
Se o trabalho consiste em emendar trechos retos de tubos, se o material está todo
no local e se temos a máquina de solda orbital disponível com todos os seus
pertences, então não há motivo para não usá-la. A preparação da junta e o ajuste
da máquina (setup) não é mais complicado do que para uma solda manual, que
também exige limpeza, ajuste de extremidades e purga interna. Além do mais, as
máquinas de solda orbitais estão portáteis.
Agora, se é para pensar em comprar uma máquina de solda automática orbital
deve-se analisar a possibilidade de contratos futuros que garantam o retorno do
investimento.
Com relação ao projeto da instalação de tubulação deve-se considerar:
a) Espaçamento entre tubos. A distância entre centros de tubos deve permitir o
acesso do cabeçote da orbital.
b) Seqüência das soldas. Devido a limitações impostas por válvulas, tês e outros
acessórios, a seqüência de soldas deve ser analisada. Deve-se pensar no acesso do
cabeçote e nas dificuldades de acesso do gás de proteção interna.
c) O projeto das juntas deve prever um trecho reto de tubo antes de curvas, tês,
válvulas e outros acessórios para permitir a montagem do cabeçote.
7. Atitudes Pessoais:
Não adianta ter equipamentos sofisticados e procedimentos claros se não existir
cooperação entre as pessoas envolvidas no processo. A falta de cooperação entre as
pessoas usualmente é causada pelo pouco conhecimento do equipamento e do
processo. (Isso não se aplica só à soldagem. Vale para qualquer atividade humana).
Geralmente os operadores de processos manuais se sentem ameaçados pelos
processos automáticos que surgem e não enxergam que o novo processo veio para
simplificar nossas vidas.
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ARTIGO 4: Aprendendo A Usar A Nova Tecnologia Tig (Gtaw):
(artigo extraído da revista Welding Journal de set/98 emitida pela AWS)
1. Introdução:
A tecnologia atual pode fazer o processo de solda mais fácil e à prova de erros, mas
exige que o operador saiba como usá-la corretamente para obter todos os
benefícios que ela oferece. Caso contrário, o operador pode se tornar frustrado,
pensando que a tecnologia não atende às suas necessidades.
Os engenheiros e técnicos que lidam com operações de soldagem em suas obras
devem ficar “por dentro“ da tecnologia atual por que ela está cada vez mais
sofisticada e exige conhecimentos dos processos de soldagem além daqueles que a
maior parte de nossos soldadores têm.
Uma das vantagens do processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), apelidado de
TIG, é a Tecnologia de Onda Quadrada desenvolvida pela Lincoln Electric Co. A
capacidade desta fonte de trabalhar com baixa amperagem é especificamente
adequada para indústrias que necessitam de soldagens de materiais delgados, tais
como farmacêutica, indústria de alimentos, automobilística, etc. A larga faixa de
variação de corrente – de 5 até 315 A – permite à máquina lidar com muitas
aplicações de solda com um arco estável e controlável.
2. Explicando a Onda Quadrada de Corrente Alternada (Ac = Alternate
Current):
As modernas máquinas para soldagem TIG podem gerar uma corrente alternada
com onda de forma quadrada no lugar da onda tradicional senoidal (arredondada).
– Ver figura 2.
Qual a diferença? Com a onda senoidal AC tradicional, há uma mudança gradual do
valor positivo máximo até o zero, e então um decréscimo gradual até o máximo
valor negativo. Esta decadência gradual, passando por zero faz com que se torne
difícil a re-ignição o arco depois que ele se extingue no ponto zero.
Em contrapartida, na onda quadrada, a corrente muda instantaneamente do
máximo positivo até o máximo negativo. Este salto instantâneo significa que a
corrente pula do máximo positivo para o máximo negativo sem passar pelo zero
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fazendo a re-ignição do arco mais fácil e como conseqüência tornando o arco mais
estável.
A onda quadrada AC é excelente para soldar materiais ond
e a limpeza e penetração são críticas. Veja por quê:
Nas figuras 1, 2, 3 e 4, a potência introduzida no processo de soldagem é
representado pela área abaixo das curvas de amperagem. Quando comparada com
a onda senoidal tradicional, a onda quadrada AC possui uma maior potência no
trecho positivo da corren-te, que representa maior ação de limpeza. A onda
quadrada AC também produz uma maior potência no trecho negativo da corrente,
que melhora a penetração. A melhoria da limpeza ajuda a remover óxidos
superficiais dos metais base e a melhoria da penetração funde melhor o metal base.
Figuras 1 e 2
Figura 3
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Nota do tradutor: Estamos falando a respeito do formato da corrente alternada. Isto
não tem nada a ver com o ARCO PULSANTE, que também é uma tecnologia das
novas máquinas de solda. O arco pulsante consiste em fazer a amperagem da fonte
pulsar de acordo com um padrão desejado com uma freqüência também desejada.
No caso da onda quadrada corrente alternada, estamos falando de altas freqüências
(60 Hz para cima ) oscilando em torno do zero. No caso de arco pulsante, estamos
falando de baixas freqüências (1 Hz) oscilando em torno de um patamar
selecionado.
Figura 4
3. Como Soldar com a Tecnologia de Onda Quadrada:
As fontes que geram onda quadrada apresentam as seguintes vantagens:
• Controle da retificação do arco.
• Possibilidade de ajuste da onda AC para uma característica do arco desejada.
• Melhoria da capacidade de preencher as crateras quando soldadas com corrente
contínua (DC).
Apesar destes benefícios, soldar com esta tecnologia é diferente de soldar com as
máquinas de solda TIG tradicionais. Seguem algumas dicas:
• Soldagem TIG com Corrente Alternada (Senoidal e Quadrada)
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A corrente alternada é empregada principalmente para soldar materiais como
alumínio e magnésio.
Quando a solda é feita com as máquinas tradicionais TIG, a onda senoidal AC
tende a perder parte de sua parte positiva a um fenômeno de “retificação do
arco”. Este fenômeno de “retificação do arco” ocorre quando a corrente tem o
sentido do metal base para o tungstênio durante a porção positiva da onda
senoidal AC.
Isto ocorre porque a peça de metal base tem uma maior massa, baixa
temperatura e é de um metal diferente do tungstênio do eletrodo, dificultando
a emissão de elétrons pelo metal base. Como conseqüência, a porção positiva
da onda senoidal é reduzida. Com as máquinas TIG convencionais, mesmo a
onda senoidal que é criada balanceada, perde parte de sua porção positiva,
como indicado na FIG-3, e dá origem a uma onda senoidal com maior valor
negativo.
Com a nova tecnologia, a retificação do arco podem ser controlada. Uma vez
que a corrente AC é gerada sinteticamente, ela pode ser regulada, como
indicado na Figura 4. Nesta figura existem 02 exemplos de onda quadrada. O
primeiro gráfico mostra uma onda balanceada, em que a “potência” da parte
positiva ( área abaixo da curva ) é igual à “potência” da parte negativa. Já o
segundo gráfico mostra uma onda quadrada com uma “potência” negativa
maior do que a positiva.
As máquinas modernas vêm equipadas com recurso para regulagem da onda,
permitindo ao operador escolher uma onda quadrada com maior “potência”
positiva, que resulta em melhor limpeza ou com maior “potência” negativa, que
ajudam a reduzir o volume de solda e o aquecimento do tungstênio. A
regulagem automática da onda quadrada com controle remoto também é
possível.
Quando o operador pegar o jeito da regulagem da onda, ele será capaz de
selecionar mais “potência” positiva ou negativa, ou reproduzir as características
da corrente de uma máquina de solda TIG tradicional.
• Soldagem TIG com Corrente Contínua (DC = Direct Current)
A soldagem com corrente contínua negativa é indicada para soldar materiais
como aços carbono, ligas de aço, aços inoxidáveis, Inconel, titânio e ligas de
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cobre. A utilização do processo TIG com corrente contínua negativa é comum
em indústrias de alimentos, químicas e de processos em que é exigida alta
qualidade superficial.
Na modalidade de corrente contínua negativa, a fonte de onda quadrada possui
uma faixa de variação de corrente diferente da faixa de uma máquina
convencional. O resultado é uma melhor capacidade de terminar a solda sem
deixar uma cratera (crater out).
As máquinas TIG tradicionais permitem aos operadores o ajuste da amperagem
nas faixas baixa, média ou alta. A maioria dos operadores costuma ajustar suas
máquinas para a faixa média, que significa que a máquina faz a ignição do arco
com 15 – 30A. Em outras palavras: os operadores estão acostumados a iniciar
com uma amperagem muito maior do que a mínima permitida pela máquina.
Uma vez que a amperagem se inicia alta, a ignição e a capacidade de
enchimento também começam altas resultando em problemas de crateras.
4. Controle Simplificado:
As novas fontes de energia da onda quadrada oferecem uma faixa única de
regulagem, permitindo um ajuste contínuo. Não importa com que amperagem
máxima o operador ajustou a máquina, ela irá sempre estabilizar o arco na
corrente mínima.. Para a maioria das máquinas de ondas quadrada, a menor
corrente fica entre 2 e 12 A. Isto significa que a máquina começa o arco menor
corrente possível e incrementa a amperagem até o valor selecionado.
O que o operador pode imaginar como um início fraco, na verdade é um benefício
para a máquina. Essas fontes de energia vão iniciar e extinguir o arco na mínima
amperagem da máquina quando em controle remoto. Enquanto numa fonte
convencional o operador só pode soldar numa faixa selecionada, numa máquina de
onda quadrada ele pode fixar a amperagem máxima e operar entre a máxima e a
mínima permitida pela máquina.
Se o operador insiste em iniciar a soldagem com a alta amperagem com que ele
está acostumado a usar nas máquinas convencionais, há duas possibilidades:
1- Usar um pedal ou um gatilho manual (acionado pelo polegar) que existem no
mercado para elevar rapidamente a amperagem durante na ignição do arco.
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2- Comprar uma máquina mais sofisticada que permite ao operador fixar uma
corrente de partida e que evidentemente também permita ao operador diminuir a
intensidade da corrente para a menor amperagem necessária para enchimento.
A segunda opção incorpora o melhor das máquinas tradicionais e de ondas
quadrada : programar uma amperagem inicial desejada e reduzir continuamente a
amperagem até a míni-ma amperagem.
Além dos benefícios que ocorrem durante o processo de soldagem, esta nova
tecnologia elimina o contator eletromecânico de corrente tioicamente encontrado
nas máquinas GTAW convencionais. No lugar do contator, caro por que tem de ser
dimensionado para suportar grandes amperagens, há um circuito “solid state” para
controlar a amperagem.
As novas máquinas TIG de onda quadrada oferecem muitas vantagens quando
comparadas com as máquinas convencionais . A dica é aprender como operá-las
devidamente já que esta tecnologia veio para ficar.
ARTIGO 5: Soldagem Por Processo Gmaw Ou Mig
1. Introdução:
De todos os processos usados para soldar, o GMAW – Gas Metal Arc Welding –
(MIG) é o que melhor combina velocidade, versatilidade e qualidade. Desde que
começou a ser usado, na década de 1940, houve muitas melhorias no desempenho
e confiabilidade do processo, principalmente nas máquinas de solda (fontes).
2. Princípio:
Energia fornecida por arco elétrico entre a peça e o arame.
Metal de adição é o próprio arame, alimentado continuamente por um dispositivo
motorizado. Atmosfera de proteção com gás inerte.
3. Variáveis:
• Amperagem
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• Velocidade de avanço do arame – sempre relacionada com a amperagem.
• Voltagem
• Diâmetro do arame
• Inclinação e direção do avanço.
• Composição do gás
• Composição do arame
4. Como Ocorre o Processo:
Grande parte do calor do arco é gerada no eletrodo e é transferida para a poça de
fusão pelo arame superaquecido e fundido. O metal fundido é transferido para a
peça em alta velocidade devido a forças magnéticas geradas pela corrente de
soldagem. Há estudos que mostram que o metal é projetado de três modos
diferentes:
a) em forma de “spray”, gotículas pequenas através do arco (energia alta)
b) em forma globular, em gotas (energia média).
c) por curto-circuito, quando as gotas fazem contato com a poça de fusão antes
de se desprender do arame (energia baixa).
Cada modo de transferência tem um efeito no resultado que podemos resumir
assim:
a) “Spray”: Grande energia no arco, boa fusão, boa penetração, com tendência
do material dissolver. Dificuldade para soldar nas posições sobre-cabeça e vertical.
Ideal para grandes espessuras.
b) Gotas: Energia média, regulagem procurada para a maioria dos usos em
chapas de espessura média.
c) Curto-circuito: Baixa energia, pouca penetração, material fundido não cai.
Ideal para chapas finas na posição vertical e sobre cabeça.
A transferência por curto-circuito, com o arame encostado na poça, permite
soldagem em todas as posições, soldagem de pequenas espessuras e soldagem de
passes de raiz.
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A energia é suficiente para fundir as bordas de topo de duas chapas finas até 4mm
de espessura, produzindo uma boa qualidade de junta.
Por outro lado, há uma forte tendência para provocar falta de fusão.
A transferência pelo modo “spray” permite alta taxa de deposição, boa fusão e boa
penetração, porém apenas nas posições plana e eventualmente horizontal e
vertical. É recomendado para espessuras grandes.
O comprimento do arco é função direta da voltagem. Então, para se manter um
arco estável, é necessário que a velocidade de alimentação do arame seja
compatível com a velocidade de fusão. Se a velocidade de alimentação do arame é
maior do que a velocidade de fusão, o arco vai ficando mais curto até que se
extingue pelo curto circuito. Por outro lado, se a velocidade de fusão é maior do que
a velocidade de alimentação de arame, o arco também se extinguirá por que ele
ficará cada vez mais distante da peça.
Existem duas maneiras de se sincronizar a razão de fusão com a velocidade de
alimentação do arame:
a) regular a corrente para atuar na razão de fusão, ou
b) regular a velocidade do arame.
Devido aos recursos que as novas fontes têm, o que se usa atualmente é regular a
cor-rente para compensar as flutuações da velocidade do arame.
Note que a velocidade de alimentação do arame não depende da velocidade de
avanço da peça. Com a peça parada ou em movimento, o arco deve ficar estável
para uma determinada velocidade de alimentação do arame.
5. Propriedades do Metal Depositado, dos Gases e dos Arames:
O MIG é usado para soldagem de não ferrosos (alumínio em particular), aços
inoxidáveis e aços carbono.
O processo MIG utilizando gás inerte (Argônio) é aplicado para materiais não
ferrosos e para aço inoxidável, com adição de 1 a 3% de oxigênio.
No processo MAG são utilizados gases que participam ativamente no processo de
soldagem. São usadas misturas de Gás Carbônico CO2 com Argônio, Oxigênio com
Argônio, Nitrogênio N2 com Argônio ou CO2 puro. Nas temperaturas do arco, o
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CO2 se decompõe em CO e O2 causando a oxidação do metal fundido. Esse
problema é sanado em função da existência de elementos de redução contidos no
metal de adição: Mn, Si, Ti, Al. Portanto, a análise química do metal depositado é
diferente da do arame. A diminui-ção dos teores de Mn e Si depende do teor de
CO2 na mistura, dos parâmetros de solda e do modo de transferência. As
propriedades mecânicas do metal depositado também dependem desses fatores.
O teor de hidrogênio no metal depositado é mínimo.
Devido aos pequenos diâmetros de arame usados (0,8mm, 0,9mm, 1,2mm e
1,6mm), o arco é pequeno , o calor muito concentrado e a energia de soldagem
baixa em função do avanço. Tudo isso causa um ciclo térmico rápido, com pequena
extensão da ZAT – zona termicamente afetada, poucas deformações porém um
aumento da dureza na ZAT.
6. O Equipamento:
Neste processo são utilizadas fontes que fornecem corrente contínua com
VOLTAGEM CONSTANTE. Apesar do nome, a curva característica desses
equipamentos mostra que a voltagem varia muito pouco quando há uma variação
na corrente.. Isso garante um comprimento de arco estável.
Hoje em dia há as máquinas com arco pulsante que permite uma variação pulsante
da amperagem no tempo. Em cada ciclo, o metal fundido pode ser propelido parte
no modo de curto circuito, parte por gotas e ainda parte por “spray”.
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7. Defeitos Típicos do Mig e Suas Prováveis Causas:
Porosidade: Deficiência de gás, falta de limpeza dos chanfros, contaminação do
arame, inclinação da tocha, alta voltagem, distância excessiva entre bocal e peça.
Inclusões de escória: Inclusões finas de óxidos MnO, SiO2 quando o processo for
MAG, devido a parâmetros de soldagem inadequados ou manuseio da tocha.
Falta de penetração: Parâmetros de soldagem inadequados, geometria do chanfro,
aces-so ao bocal.
Trincas: Metal de adição inadequado, resfriamento rápido.
Falta de fusão: Devido à baixa energia, há um depósito aparentemente perfeito,
mas sem fusão do metal base.
EQUIPAMENTOS PARA LINHAS DE PRODUÇÃO COM FOCO EM PRODUTIVIDADE:
O texto irá abordar:
(i) Processo Eletrodo Revestido e TIG
(ii) Processo MIG / MAG
(iii) Processo Arco Submerso
(iv) Solda Orbital
(v) Estufas de Tratamento e Manutenção de Eletrodos
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Processo TIG:
Informações Técnicas: O processo de soldagem TIG pode utilizar máquinas
inversoras bem como máqui-nas retificadoras. Sua utilização é bastante difundida e
a disponibilidade de mão-de-obra e de equipamentos no mercado nacional tem
atendido às necessidades das empresas.
Principais Fornecedores: Miller (www.millerwelds.com), Lincoln
(www.lincolneletric.com), Eutetic (www.eutetic.com.br).
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Processo MIG / MAG:
Informações Técnicas:
Processo normalmente utilizado para soldar juntas de diâmetros maiores que Ø 3”.
A deposição do material numa soldagem MIG ou MAG normalmente ocorre sobre
uma raiz executada no processo TIG.
O desenvolvimento de processos de soldagem com os tubos rodando para facilitar o
processo de enchimento da solda resulta em maior produtividade, no entanto exige
uma aculturação da mão-de-obra hoje disponível, que só pode ser obtida por
treinamento do soldador e perseverança do responsável pela produção. No processo
MIG, o avanço contínuo do arame consumível exige atenção contínua do soldador e
a sua presença próximo à fonte de calor, resultando em desgaste físico e mental.
Com a utilização de dispositivos para apresentar ao soldador um tubo girando, o
gerente da produção deverá criar condições de conforto para o soldador, do ponto
de vista de postura ergonômica, de proteção da radiação e do calor e da proteção
dos gases provenientes da soldagem.
Principais Fornecedores:
Miller (www.millerwelds.com), Lincoln (www.lincolneletric.com), Eutetic
(www.eutetic.com.br)
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Processo Arco Submerso:
Informações Técnicas:
A utilização do processo de Arco Submerso exige a rotação do “spool”. Devido a
automatização do processo, se faz necessário que a velocidade de rotação da junta
a ser executada seja estável e sem deslocamentos no sentido longitudinal do tubo.
A solda executada no processo Arco Submerso utiliza tanto arames sólidos como
arames tubulares que possuem o fluxo no seu interior.
Principais Fornecedores: Miller (www.millerwelds.com) Lincoln
(www.lincolneletric.com) ESAB (www.esab.com.br).
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Solda Orbital:
Informações Técnicas: Processo automático de soldagem normalmente utilizado em
tubulações sanitárias ou em espelhos de caldeiras e trocadores de calor. Trata-se de
um processo com ou sem adição de material e que em função da sua alta
qualidade, exige um controle total tanto do processo quanto dos itens que o
comporão. Os diâmetros dos tubos e conexões deverão ter seus dimensionais to-
talmente sob controle para que o resultado obtido seja o esperado. Variações de
espessura e de diâmetro inviabilizam o processo.
Principais Fornecedores: Arc Machines,Inc www.arcmachines.com, Magnatech
www.magnatech-lp.com.
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Estufas de Tratamento e Manutenção de Eletrodos:
Informações Técnicas: Equipamentos que tratam emantem os eletrodos revestidos,
bem como o fluxo e arames a serem utilizados no processo Arco Submerso, em
condições ideais de utilização.
Principais Fornecedores: Thermosolda www.thermosolda.com.br, Phoenix
www.phx-international.com
MODELO 50A
Capacidade: 50 Kg
Temperatura: Controle com escala até 300º C
Consumo: 650 watts
Dimensões internas úteis: 550 mm de profundidade x 300 mm de diâmetro
Voltagem: 110 / 220 volts (a especificar), monofásico
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MODELO 100
Capacidade: 100 Kg
Temperatura: Controle com escala até 300º C
Consumo: 1.950 watts
Dimensões internas úteis: 475 mm de altura x 255
mm de largura x 460 mm de profundidade
Voltagem: 230 / 440 volts (a especificar),
monofásica.
MODELO M/200
Capacidade: 200 Kg
Temperatura: Controle com escala até 300º C
Consumo: 2.600 watts Dimensões internas úteis:
420 mm de altura x 460 mm de largura x 460 mm
de profundidade
Voltagem: 220 / 440 volts (a especificar),
monofásico.
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MODELO 500
Capacidade: 500 Kg
Temperatura: Controle com escala até 300º C
Consumo: 7.500 watts
Dimensões internas úteis: 900 mm de altura x 565
mm de largura x 540 mm de profundidade
Voltagem: 220 / 380 / 440 volts (a especificar),
trifásico.
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6.2.3.5 Posicionadores e Manipuladores
A busca da produtividade em oficinas de fabricação e canteiros de obras de
montagem industrial tem originado o desenvolvimento de equipamentos e
dispositivos que reduzem a d-pendência de habilidades intrínsecas do soldador,
necessárias para a execução da solda.
Os profissionais que desenvolvem suas atividades como verdadeiros artesãos fica
cada dia mais difícil de ser encontrado no mercado.
Fica evidente a necessidade de se desenvolver sistemas que não dependam tanto
da mão-de-obra e que apresentem uma produtividade maior.
A opção de se girar o “spool” vem justamente ao encontro dessas metas.
Apresentamos abaixo algumas opções que permitem a aplicação desse método.
POSICIONADORES:
Trata-se de equipamentos e dispositivos desenvolvidos com a finalidade de
posicionar a peça a ser soldada de modo a facilitar o processo de soldagem seja ele
manual seja automático.
Os posicionadores são particularmente úteis no caso de uma linha de fabricação de
“spools” por que apresentam diante do soldador um tubo girando. O soldador, sem
sair de sua posição, pode realizar a soldagem da junta. Caso não houvesse o
posicionador, a junta a ser soldada permaneceria fixa e o soldador seria forçado a
realizar a solda da junta atuando em todo o perímetro. Neste caso, o soldador teria
de ser qualificado para operar nas posições, plana, vertical, horizontal e sobre-
cabeça.
A introdução de posicionadores em uma linha de produção de “spools” pode reduzir
o tempo de soldagem na proporção de 1 para 4.
O posicionador é um equipamento com a aparência de um torno, composto de uma
placa de fixação da peça a ser movimentada similar à castanha. Requer a
possibilidade de variação contínua da velocidade de rotação a fim de permitir o
ajuste dos parâmetros de solda.
Permite que o soldador trabalhe em posição confortável aumentando assim sua
produtividade.
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Principais Fornecedores: Gullco www.gullco.com, Weld Motion Inc. Metalpress
Eletrometalúrgica www.metalpress.com.br (Brasileiro), NETSU www.netsu.com.br
(Brasileiro), Pandjiris www.pandjiris.com – fone: (31) 4776-6893, Gentec
www.gentec.com, Atlas www.atlas.com, Preston Eastin www.prestoneastin.com,
Koike – Aronson www.koikearonson.com.
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MANIPULADORES:
Dispositivo para posicionar o Cabeçote utilizado no processo de solda com Arco
Submerso. O manipulador permite o posicionamento do cabeçote no local da
execução da solda.
Principais Fornecedores: Jet Line www.jetline.com, Metalpress Eletrometalúrgica
www.metalpress.com.br, Koike Aronson www.koike.com, NETSU
www.netsu.com.br (Brasileiro), Pandkiris www.pandjiris.com.
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