Procedimentos Técnicos para Fabricação
de Reservatórios Metálicos
SUMÁRIO
PARTE I - INTRODUÇÃO
-
1- Objetivo
02
PARTE II - MATERIAIS
-
1- Chapa de aço
2- Norma COS ARCOR
03
PARTE III- TRATAMENTO DOS MATERIAIS
-
1- Preparação das superfícies
1.1-Jateamento abrasivo
1.2- Teste de rugosidade das chapas
1.3- Revestimento Primário
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05
06
07
PARTE IV- PROCESSO DE MONTAGEM
-
1- Corte das chapas
2- Calandragem das chapas
3- Montagem do reservatório
4- Soldagem
4.1- Tipo de soldagem
4.2- Especificação do material consumível
4.3- Norma de soldagem
4.4- Ensaios não destrutivos
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PARTE V - REVESTIMENTOS
-
1- Preparação do material
2- Aplicação de fundo anti-corrosivo
3- Aplicação de revestimento interno
4- Aplicação de revestimento externo
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13
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04
PARTE VI - PROJETOS
1- Análise de cálculos estruturais
2- Reservatório metálico
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ANEXOS
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01
PARTE I - INTRODUÇÃO
1- Objetivo
Este manual de procedimentos técnicos tem como objetivo, estabelecer normas
de projeto e execução de reservatório metálico de aço carbono soldado, para reserva de
água potável de consumo humano. Serão apresentados todos os processos para a
execução e montagem do reservatório, partindo dos materiais a serem utilizados,
acompanhados de especificações técnicas e certificados de qualidade fornecidas pela
empresa responsável pela fabricação do produto.
O processo de execução e montagem do reservatório serão seguidos de acordo
com as normas nacionais e internacionais (seu código constará em cada processo) para
que possa ser feita a fiscalização ou para obter informações mais específicas da norma.
Na inspeção de qualidade do reservatório serão feitos ensaios não-destrutivos,
tais como: exame feito por líquido penetrante nos cruzamentos da solda, exame visual do
padrão de jateamento e teste através de rugosímetro, medição de espessura seca de
camada de tinta e chapas utilizadas.
02
PARTE II - MATERIAIS
1- Chapa de aço
As chapas de aço utilizadas na construção do reservatório visam garantir a
integridade estrutural, quando cheias e submetidas aos esforços e cargas consideradas
nas normas de projeto. Estas chapas são laminadas a quente de aço carbono patinável,
(COS AR COR 400) de alta resistência à corrosão atmosférica e estrutural.
O aço patinável é um tipo particular de aço estrutural que pode dispensar a
proteção à corrosão atmosférica (pintura, por exemplo) é o chamado Aço Patinável ou
Aço Aclimável. Isso porque esse aço estrutural é de alta resistência à corrosão
atmosférica. Trata-se de um aço de baixa liga que recebe em sua composição química
pequenas quantidades de cobre, cromo, níquel e fósforo. Na medida em que o aço é
exposto ao ambiente, vai se formando a pátina. A pátina é uma camada de óxido na
superfície do material que tem características diferentes de uma oxidação comum.
A formação da pátina ocorre a partir da exposição do material aos ciclos de
molhagem (chuva, orvalho, etc.) e secagem (ao sol, vento, etc.). Pátina é uma camada de
óxido compacta, aderente e pouco solúvel em água. Após se estabilizar, a pátina irá
impedir que os elementos causadores da corrosão atmosférica - água e oxigênio - atinjam
o material que está no interior, garantindo a resistência da peça em aço. A Pátina
estabilizada irá apresentar uma coloração vermelha escura. Esta coloração irá
apresentar pequenas variações de tons em função da agressividade do ambiente. Em
condições normais, mas em diferentes ambientes, pode levar de 1 a 3 anos para ser
completamente formada.
Chapas utilizadas:
Especificação
COSIPA
COSIPA
AÇO
COS AR COR
400
Norma
Grau
Espessura
COS- ARCOR
COS- ARCOR
400
400
Resistência
Mecânica
Resistência à
Corrosão
Atmosférica
Limite de
Escoamento
mínino (Mpa)
Limite de
Resistência
mínino (Mpa)
Superior
250
380/520
Média
4,75mm
6,30mm
Tolerancia / norma
NBR- 11888
NBR- 11889
03
PARTE II - MATERIAIS
2- Norma COS ARCOR
Norma: COS AR COR
Grau: 400
Propriedades mecânicas
Limite de Escoamento mínimo (TT)
Mpa
e <= 16,00mm
16,01 <= e <= 50,80mm
Limite de Resistência Mpa
Alongamento Mínimo (%)
LO = 50mm
e <= 16,00mm
16,00 < e <= 40,00mm
40,00 < e <= 50,80mm
LO = 200mm
e <= 16,00mm
16,00 < e <= 40,00mm
40,00 < e <= 50,80mm
Dobramento (DT) a 180º - Calço (E)
250
250
380/520
22
24
26
18
20
22
2,0
Resistência ao Impacto (Entalhe V)
Longitudinal - J/cm² mínimo
TEMPERATURA ºC
ZERO
6,00 <= e <= 5,80mm
35
Composição química
C
Mn
P
S
Si
Al
Cu
Cr
Ceq
máximo
máximo
máximo
máximo
máximo
mínimo
Nb+V+Ti máximo
(C+Mn/6) máximo
0,16
1,20
0,030
0,020
0,50
0,020
0,20/0,50
0,40/0,70
0,15
0,45
Condições de Norma / Fornecimento
Notas
(E) Espessura do corpo de prova
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PARTE III - TRATAMENTO DOS MATERIAIS
1- Preparação das superficíes
A chapa de aço ao ser laminada na usina, reage com oxigênio, formando em sua
superfície uma película de óxidos de ferro ( carepa de laminação). A carepa em sua
composição química, se oxida com extrema facilidade ao ficar exposta ao ar. Dessa
forma, para se evitar a oxidação do aço é preciso remover a carepa e revestir a superfície
da chapa de aço com revestimento de finalidade anti-corrosiva.
1.1- Jateamento abrasivo
A limpeza do aço e feita através de jato abrasivo, que consiste na remoção de
óleos, graxas, carepas de laminação, restos de pintura e ferrugem, a remoção dos
resíduos varia de acordo com os seguintes graus de limpeza, conforme norma ABNTNBR 7348.
Grau de intemperismo de superfície de aço:
Grau A: Superfície de aço completamente coberta de carepa de laminação intacta e com
pouca ou nenhuma corrosão.
Superfície interna: Padrão SA 3. (Jato Abrasivo ao Metal Branco).
Superfície externa: Padrão SA 2.1/2. (Jato Abrasivo ao Metal Quase Branco).
O material utilizado para o processo de jateamento abrasivo é feito com granalhas
de aço. Cria-se durante a limpeza da superfície graus de rugosidade na chapa, que serão
medidos após o término do jateamente com finalidade de certificar o padrão de limpeza
conforme normas.
Aplicação
AMBIENTE
Preparo
Mínimo de
Superfície
ESTRUTURAS APARENTES
INTERNAS
ÚMIDO
SECO
INDUSTRIAL
Sol, chuva,
umidade,
fuligem,
poeiras de
produtos
químicos, SO2
, NO, CO2 e
H 2S
Remoção de
Remoção de
Remoção de
95% de
65% de
95% de
Carepas e
Carepas e
Carepas e
Ferrugens
Ferrugens
Ferrugens
EXTERNAS
URBANO
Sol, chuva,
umidade,
fuligem e SO2
(intensidade
de tráfego)
Remoção de
95% de
Carepas e
Ferrugens
RURAL
Sol, chuva,
umidade e
poeiras do
solo (baixos
teores de
poluentes)
Remoção de
65% de
Carepas e
Ferrugens
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PARTE III - TRATAMENTO DOS MATERIAIS
1.2- Teste de rugosidade das chapas
Tipo da granalha; ANGULAR
Granulometria : G-40 -SABLACIER
Grau de Acabamento; S A 2 1/2 - S A 3
Pressão no Bico de Jateamento (ar/granalha ) 5 kg .
Rugosidade na chapa após o jateamento com parâmetros definidos no rugosímetro em LT-15,0 mm e
LC-2,50mm para todas as medições.
1- RA -9,82ym-------RZ-69,6ym----RMAX---76,3ym---PC--81/C.
2- RA -9,66ym-----RZ-64,3ym----RMAX---86,2ym---PC-71/C
3- RA -9,08ym-----RZ-75,2ym----RMAX----88,4ym----PC-76/C
Espefificações dentro da norma:
ISO -8501-1: 1988 -( SIS 05 59 00-1967 ) - Pictorial surface preparation standarts for painting steel
surfaces.
Teste feito por rugosímetro
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PARTE III - TRATAMENTO DOS MATERIAIS
1.3- Revestimento primário
As chapas de aço após serem jateadas, aplica-se 01(uma) demão de
revestimento a base de primer epóxy, totalizando em média 20 a 30 micrômetros de
espessura seca, na cor vermelho óxido. Somente 50mm das arestas horizontais e
verticais da superfície da chapa não receberão revestimento, pois a soldagem das
chapas deverá ser livre de qualquer outro elemento.
Após a soldagem e limpeza da solda, estas arestas estarão preparadas para
receber o revestimento, a segunda demão será aplicada após o término da montagem do
reservatório.
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PARTE IV - PROCESSO DE MONTAGEM
1- Corte das chapas
As medidas das chapas utilizadas na construção do reservatório metálico,
geralmente são de 1200mm (largura) x 3000mm (comprimento), estas dimensões variam
conforme a altura e o desenvolvimento do cilindro. São utilizadas estas medidas, devido
ao aproveitamento de material. Porém ao receber o material do fornecedor, as chapas de
aço podem encontrar-se em dimensões diferentes, sendo assim é preciso cortar arestas
que sejam superiores às medidas desejada, e esquadrar o material.
Para as chapas de aço com espessuras pouco superiores a 6,30 mm, é realizado o
processo de corte mecânico através de guilhotina, em casos especiais pode ser realizado
em chapas com até 12,50 mm. Porém o processo para chapas com espessuras
superiores a 6,30mm, normalmente é utilizado o processo térmico através de plasma.
2- Calandragem
Conformação a frio:
As chapas de aço com espessura até 12,50mm podem ser conformadas a frio em
equipamentos convencionais, tanto para operações de dobramento como calandragem.
Para chapas com espessuras acima de 12,50mm, a conformação a frio não é
recomendada. No entanto, a conformação é possível em condições especiais e
utilizando-se grandes raios de dobramento.
Conformação a quente:
Para chapas com espessura acima de 12,50mm a conformação, quando
necessária, deverá ser feita à quente controlando-se a temperatura de aquecimento, para
que não ultrapasse a 900°C.
Observação:
Para os reservatórios metálicos
construídos “in loco” as chapas de aço são
calandradas uma a uma, em quantidade
necessária para atingir o desenvolvimento
do anel. Já os reservatórios construídos na
fábrica, as chapas de aço são unidas com
pontos de solda, transformando as chapas
em uma só superfície com o
desenvolvimento total, e consecutivamente
calandrada uma só peça para a formação do
anel.
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PARTE IV - PROCESSO DE MONTAGEM
3- Montagem do reservatório
Para montagem e elevação do reservatório, são montados anéis com as chapas
de aço calandradas e chanfradas, que serão unidas em processos preliminares através
de ponteamentos de solda. Este processo de ponteamento é feito, pois uma vez soldado
completamente o anel ou qualquer outra parte do reservatório, o aço se dilata pelo calor
da solda, sendo assim, ficaria impossível a montagem com bom acabamento.
Obs: As soldagens do reservatório (interna e externa) são feitas após o término da
montagem, logo em seguida estas soldagens recebem um novo tratamento através de
jateamento abrasivo.
4- Soldagem
“Soldagem é o processo de união de materiais usado para obter a coalescência
(união) localizada de metais e não metais, produzida por aquecimento até uma
temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição"
(American Welding Society - AWS).
4.1- Tipo de soldagem
A soldagem do reservatório metálico será feita através de manual, neste processo
de soldagem, são utilizados eletrodos revestidos OK (ESAB).
Vantagens e desvantagens
São várias as vantagens do processo de soldagem por eletrodos revestidos. É o
processo de soldagem mais simples disponível. Tudo o que se necessita é de uma fonte
de energia de corrente constante, dois cabos elétricos e
o eletrodo. É o processo de soldagem mais flexível no
sentido que pode ser empregado em qualquer posição
de soldagem para quase todas as espessuras dos aços
carbono.
As desvantagens são que os eletrodos revestidos
apresentam taxas de deposição mais baixas que os
outros processos, tornando-o menos eficiente. Além
disso, o uso de eletrodos revestidos para aços carbono
requer mais treinamento dos soldadores novos que os
processos de soldagem semi-automáticos e
automáticos.
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PARTE IV - PROCESSO DE MONTAGEM
4.2- Especificação do material consumível
Com muito poucas exceções, os eletrodos de baixa liga são feitos adicionando-se
ao revestimento os elementos de liga apropriados, e não empregando uma alma de aço
ligado que seja compatível com o metal de base de baixa liga. Eletrodos revestidos para
aços de baixa liga são classificados em conformidade com a especificação AWS A5.5 da
American Welding Society. Esta especificação contém os requisitos de propriedades
mecânicas e as condições de alívio de tensões, os requisitos de composição química, e
também os requisitos de integridade do metal de solda. Os eletrodos são classificados
sob essa especificação em conformidade com as propriedades mecânicas e a
composição química do metal de solda, com o tipo de revestimento, e com a posição de
soldagem. A classificação do eletrodo é determinada pelo fabricante de acordo com os
resultados de seus próprios testes. O fabricante, portanto, garante que seu eletrodo
atende aos requisitos da especificação AWS. As designações alfanuméricas
empregadas para as classificações de eletrodos revestidos de baixa liga possuem o
mesmo significado dos eletrodos para aços carbono, exceto que o(s) componente(s)
principal(is) da liga é(são) indicado(s) por um sufixo alfanumérico.
ELETRODOS REVESTIDOS OK 42
Por exemplo, a classificação E7018-A1 indica:
um eletrodo (letra E); um limite de resistência mínimo de 70 ksi (70); observe que 70 ksi =
485 MPa; Soldabilidade em todas as posições (1); baixo hidrogênio com adição de pó de
ferro (8); e contém normalmente 0,5% de molibdênio (A1).
ELETRODO
METAL
OK
DEPOSITADO
73.03
básico
E 7018W1
C
Si
Mn
Cr
Ni
0,06
0,45
0,60
0,25
0,30
APLICAÇÕES
Soldagem de aços
patináveis resistentes à
corrosão atmosférica do
tipo Ntu-SAC 41 e 50,
Ntu-SAC 300 e 350, Cor-
PROPRIEDADES POSIÇÃO
TENSÃO/
MECÂNICAS SOLDAGEM TIPO CORR.
T540-570
MPa
A 26-30%
Ch V (-18°
C)
23 - 36 V
CC+
DIÂM
(mm)
2,5
3,25
4
5
COMPR
FAIXA DE
(mm) CORRENTE (A)
350
350
450
450
90 - 110
95 - 140
140 190
190 -
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PARTE IV - PROCESSO DE MONTAGEM
4.3- Norma de soldagem
As chapas de aço utilizadas na fabricação dos reservatórios metálicos são de
espessura média ou grossa (superior a 2,00mm). Para manter a continuidade da solda e
obter boa penetração no material, as chapas são soldadas na parte interna e externa do
reservatório.
Na preparação do material para receber as soldagens é dado um espaço entre as
chapas de 2,25mm, e quando as espessuras das chapas for acima de 5,60mm, além de
manter este espaço, as chapas deverão ser chanfradas.
Normas de referência:
Da API:
API STD 650.
Da ASME:
ASME Section IX Boiler and Pressure Vessel Code (para procedimentos de soldagem e
qualificação de soldadores);
ASME Section II Parte C Boiler and Pressure Vessel Code (para classificação de
consumíveis de solda).
Da AWS:
AWS A5.5 Especificação de eletrodos revestidos, de aço baixa liga para soldagem por
arco elétrico;
Espaço dado entre as chapas
para passe de raíz (2,25mm).
chanfro: 45º espessura 1,15mm
Soldagem dos anéis
Soldagem do fundo no anel (apoio ou divisor)
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PARTE IV - PROCESSO DE MONTAGEM
4.4- Ensaios não destrutivos (líquido penetrante)
Objetivo
O objetivo do Ensaios por Líquido Penetrante é assegurar a confiabilidade do produto, por
meio de:
a) Obtenção de uma imagem visual, que revela a descontinuidade na superfície da peça
(mancha);
b) Revelação da natureza da descontinuidade sem danificar a peça;
c) Separação das peças aceitáveis das não aceitáveis segundo o critério estipulado.
Aplicações Industriais e finalidade
Devido às características básicas do Ensaio por Líquido Penetrante, eles podem ser
aplicados em grande variedade de produtos metálicos e não metálicos, ferrosos e não
ferrosos, sejam forjados, fundidos, cerâmicos de alta densidade e etc., desde que não
sejam porosos, com resultados técnicos e economicamente satisfatórios na revelação de
descontinuidades superficiais, por menores que sejam. Pode ser aplicado durante o
processo de fabricação, ao final deste ou durante a manutenção, aqui para detectar as o
surgimento das descontinuidades em serviço.
Vantagens:
- E capaz de ensaiar peças de tamanhos e formas variadas bem como pequenas áreas
isoladas em uma superfície;
- É capaz de detectar descontinuidades muito pequenas. É um dos ensaios mais
sensíveis para detectar descontinuidades superficiais;
- Pode ser aplicado em materiais ferrosos, não ferrosos, cerâmicas de alta densidade,
vidros e etc., desde que não sejam porosos;
- É relativamente barato e não requer equipamentos sofisticados. Para pequena
quantidade de peças ou pequenas regiões, pode-se utilizar um sistema portátil;
- O líquido penetrante fornece uma indicação ampliada da descontinuidade, tornando-a
mais visível;
- As descontinuidades detectadas são analisadas quanto a localização, orientação,
dimensões, tornando fácil a interpretação e avaliação;
- As instalações podem ser adaptadas ao tamanho e quantidade de peças;
- Permite automação do sistema;
- A sensibilidade do ensaio pode ser ajustada, selecionando os materiais e técnicas de
ensaio.
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PARTE V - REVESTIMENTOS
1- Preparação do material
Após o término da montagem do reservatório e tratamento da solda (jateamento
abrasivo), o material é preparado para ser revestido. O reservatório passa por um
processo de limpeza, com finalidade de remover todos resquícios de sujeira e outros
elementos depositados no material durante o processo de montagem. Essa limpeza é
feita através de escovas com cerdas macias, utilizando água em abundância e sabão
neutro.
2- Aplicação de fundo anti-corrosivo
Aplicação de 01(uma) demão a base de shopprimer epóxy, com 40 micrômetros de espessura de
filme seco na cor vermelho óxido conforme ABNTNORMA: NBR 7831. (Sistema de revestimentos
protetores com finalidade anti-corrosiva).
3- Aplicação de revestimento interno
Aplicação de 02(duas) demãos a base de epóxy
poliamida (atóxico) de alta espessura com 140
micrômetros de espessura de filme seco, sendo uma
demão na cor cinza e outra demão na cor azul piscina,
conforme laudo de potabilidade emitido pelo Instituto
Adolfo Lutz, totalizando uma espessura de
revestimento com 320 micrômetros de filme seco.
ABNT-NORMA: NBR 7831 (Sistema de revestimentos
protetores com finalidade anti-corrosiva). Específico
para o uso e reserva de água potável.
4- Aplicação de revestimento externo
Aplicação de 02(duas) demãos em esmalte a
base de resina (PU) poliuretano alifático, com 50
micrômetros de espessura de filme seco, totalizando
240 micrômetros de filme seco, na cor branca ou a ser
especificada pelo contratante.
Superfície externa inferior (fundo apoiado):
Aplicação de 02(duas) demãos a base de epóxi-alcatrão de hulha-poliamida alta
espessura, no total de 200 micrômetros de filme seco, conforme ABNT-NORMA: 7829.
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PARTE VI - PROJETOS
1- Análise de calculos estruturais
MATERIAL DE ESTUDO
Reservatório metálico 600m³
Ø 11,50 x H 6,00
(espessuras de acordo c/ projeto)
LIMITE DO AÇO:
3.5157101 e +008
STRESS
PERSPECTIVA
DISPLACEMENT
CORTE VISUAL
Pressão: atm
Força (teto) 50.255 N
Força (reservatório) 6.000.000 N
14
HIDROFER CAIXAS D’ÁGUA METÁLICAS - TCBL DO NASCIMENTO-EPP
Rod. Santos Dumont SP75- km 57,2 - BAIRRO TOMBADOURO - INDAIATUBA-SP
(19) 3875 1753
WWW.HIDROFER.COM.BR