O Ferro Dúctil

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O ferro fundido dúctil é uma liga de ferro, carbono e silício, na qual o carbono se encontra em estado puro, sob a forma de grafite esferoidal.

Esta forma esferoidal da grafita, acrescida às conhecidas vantagens do ferro fundido cinzento, como resistência à tração, resistência aos impactos, elevado limite elástico e alongamento elevado, diferenciam o ferro fundido dúctil dos demais tipos de ferro fundido.

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A Influência da Forma da Grafita

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Nos ferros fundidos cinzentos, a grafita se apresenta sob a forma de lamelas, de onde se deriva o seu nome metalúrgico: ferro fundido com grafita lamelar.

Cada uma dessas lamelas de grafita pode, sob uma concentração de esforços anormais em certos pontos, provocar um início de fratura.

Os metalurgistas procuraram uma forma de diminuir ou até eliminar estes efeitos, alterando o tamanho ou a forma dessas lamelas. A centrifugação permitiu obter lamelas esferoidais, muito finas, que aumentam sensivelmente as qualidades mecânicas do ferro.

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Propriedades Mecânicas do Ferro Fundido Dúctil

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• Elasticidade (Re ≥ 270 MPa);

• Resistência a ruptura (Rm ≥ 420 MPa);

• Dureza Brinell (≤ 230 HB);

• Resistência contra choques;

• Grande capacidade de alongamento (> 10%).

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Pressão Admissível

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A pressão admissível de um tubo é um fator importante para obter o transporte adequado do fluido e evitar possíveis vazamentos.

O primeiro passo para a utilização adequada dos tubos e conexões de ferro fundido dúctil Saint-Gobain Canalização, deve ser a distinção das terminologias de projeto da canalização, ligadas às capacidades hidráulicas e as do fabricante, ligadas ao desempenho dos produtos.

As terminologias de projeto da canalização são divididas em três tipos:

• Pressão de cálculo em Regime Permanente (PRP): É a pressão máxima de serviço, fixada pelo projetista, excluindo o golpe de aríete.

• Pressão Máxima de Cálculo (PMC): Pressão máxima de serviço, fixada pelo projetista, incluindo o golpe de aríete alterações futuras. Além disso, o PMC tem duas vertentes, o PMCe (quando parte do golpe de ariete é estimado) e o PMCc (quando o golpe de ariete é calculado).

• Pressão de teste da rede (PTR): Pressão hidrostática aplicada a uma canalização que foi recentemente assentada, afim de assegurar a integridade e estanqueidade da mesma.

As terminologias relacionadas ao fabricante também são divididas em três, sendo elas:

• Pressão de Serviço Admissível (PSA): É a pressão interna (excluindo o golpe de aríete) que um componente pode suportar, com total segurança e de forma contínua, em regime hidráulico permanente.

• Pressão Máxima de Serviço (PMS): Pressão interna máxima (incluindo o golpe de aríete) que um componente pode suportar em serviço.

• Pressão de Teste Admissível (PTA): Pressão hidrostática máxima que pode ser aplicada no teste de campo a um componente de uma canalização recém instalada.

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Pressão de Teste Admissível

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Além destas três denominações, dentro das pressões relacionadas ao fabricante, ainda existe a Pressão Nominal que é expressa por um número utilizado como referência. Todos os materiais com flanges de um mesmo DN e designados por um mesmo PN possuem as dimensões dos flanges compatíveis.

É importante ressaltar, que no momento da escolha de um componente de uma canalização, é preciso assegurar que o PRP seja sempre ≤ ao PSA, assim como o PMC para o PMS e o PTR ao PTA.

Os nossos produtos são concebidos para resistir a pressões elevadas, em geral bem superiores aos valores que são encontrados nas redes. A justificativa é a necessidade dos produtos resistirem à várias situações, não somente no momento da entrada em operação, mas também e principalmente, ao longo do tempo. Por isso, as pressões devem ser estabelecidas com elevados, como pode ser visto no exemplo abaixo.

Para um tubo, a PSA é calculada com um coeficiente de segurança de:

• 3 em relação à resistência mínima à ruptura.

• 2 em relação ao limite elástico mínimo.

É importante também que a resistência à pressão de um componente da canalização esteja relacionada à resistência do corpo e da qualidade da junta que o equipa.

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Transiente Hidráulico

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Com objetivo de entregar segurança, prevendo dispositivos de proteção necessários, é de extrema importância que durante a concepção de uma rede os transientes hidráulicos sejam estudados e quantificados, principalmente nos casos onde as canalizações serão operadas por bombeamento (recalque).

O estudo do transiente hidráulico é importante, pois no momento em que a velocidade de um fluido é modificada, acontece uma violenta variação de pressão. Este fenômeno transitório aparece geralmente no momento de uma intervenção em um aparelho da rede, como por exemplo bombas, válvulas, etc. Durante esta situação, ondas de sobrepressão e de subpressão se propagam ao longo da canalização a uma velocidade “a”, chamada velocidade de onda.

Os transientes hidráulicos podem acontecer também nas canalizações por gravidade, sendo suas principais causas a partida e a parada de bombas, o fechamento de válvulas, aparelhos de incêndio ou lavagem de forma brusca, a presença de ar e a má utilização dos aparelhos de proteção.

Em casos críticos, as sobrepressões podem acarretar na ruptura de certas canalizações que não apresentam coeficientes de segurança suficientes, como por exemplo canalizações em plástico. Já as subpressões podem originar cavitações perigosas para as canalizações, aparelhos e válvulas, como também o colapso (canalizações em aço ou plástico).

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O Que São Transientes Hidráulicos?

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Transientes hidráulicos são fenômenos passageiros ou transitórios como o nome mesmo remete, durante um transitório a pressão e vazão mudam a condição inicial de operação em regime permanente para condição final de pressão estática.

Os transientes hidráulicos ocorrem sempre que se para de bombear um determinado fluido que poder ser água, esgoto ou outros em uma instalação, essa parada pode ser de forma controlada e planejada mediante variadores de velocidade ou de forma brusca, por exemplo em uma condição de falta de energia.

Se bem que a queda de energia ocorre poucas vezes, por ser uma condição crítica que pode romper o sistema deve ser analisada mediante o estudo de golpe de ariete para dimensionar e selecionar dispositivos de proteção necessários.

Outras causas dos transientes hidráulicos:

• Abertura ou fechamento de válvulas;

• Alteração do nível dos reservatórios;

• Alteração brusca de consumo;

• Enchimento ou esvaziamento da tubulação.

Consequências dos Transientes Hidráulicos:

• Vazamentos de água, perda da estanqueidade;

• Stress mecânico;

• Rupturas parciais;

• Potencial colapso total da tubulação;

• Danos as bombas, válvulas, instrumentos de medição;

• Danos aos selos e conexões da tubulação;

• Invasão de patógenos, riscos para a saúde (tubulação embaixo do lençol freático);

• Interrupção prolongada do serviço;

• Desgaste prematuro, manutenção antecipada.

O correto projeto de sistemas de proteção contra o golpe de ariete é feito através de modelação matemática com auxílio de programas e softwares, é humanamente impossível considerar e calcular todas as variáveis presentes em um cálculo de transiente hidráulico sem o auxílio de um computador, software específico e experiência.

É praticamente impossível evitar os transientes hidráulicos, mas é perfeitamente possível evitar as consequências desse fenômeno.