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Trabalho apresentado a disciplina: Tecnologia Mecânica
Tipologia: Trabalhos
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Trabalho apresentado à disciplina de Tecnologia Mecânica da Universidade Candido Mendes – UCAM Campos, como parte da avaliação semestral.
Prof. Alzimar Fernandes Gomes
1. Introdução
Estanqueidade é um neologismo que significa estanque, hermético, "sem vazamento", ou seja, é a definição dada a um produto que está isento de furos, trincas ou porosidades que possam deixar sair ou entrar parte de seu conteúdo. Um exemplo clássico é o pneu do carro. Se houver algum furo no mesmo, o ar contido nele irá escapar e o pneu murcha, perdendo a sua funcionalidade. As indústrias fabricantes de produtos manufaturados, como autopeças, eletrodomésticos, metais sanitários, componentes eletrônicos, entre outras, efetuam o teste de estanqueidade em seus produtos com o fim de assegurar a qualidade aos seus clientes. Para isso, utilizam-se de recursos como teste de imersão (famoso teste do borracheiro), onde injeta-se o ar dentro da peça em teste, imersa em algum líquido, e verifica-se o surgimento (ou não) de bolhas de ar que venham a vazar da peça. Com exceção do teste de imersão na água ou espuma de sabão, os métodos eletrônicos conhecidos apenas detectam se está ocorrendo ou não algum vazamento, não identificando a origem, porém eventualmente e dependendo do aparelho, o tipo de gás misturado no ambiente.
2. Teste de estanqueidade
Entende-se como teste de estanqueidade um procedimento capaz de verificar a vedação pneumática de um componente. Diferentemente da maior parte dos tipos de medida, tais como, por exemplo, a ponderada ou dimensional, o controle de vazamento requer quase obrigatoriamente um equipamento. A seleção do método de teste adequado depende geralmente dos seguintes parâmetros:
a) Valor da taxa de vazamento admissível b) Tipo de teste: localização ou medição do vazamento
c) Especificações do componente que deve ser testado: dimensões, limites de resistência à pressão ou ao vácuo, materiais de montagem, acabamento das superfícies, etc. d) Condições de utilização e de teste e) Parâmetros de segurança e ambientais
1. Exemplos de testes de estanqueidade
São conhecidos essencialmente dois métodos para a medição de tipo Δp/Δt : sistemas absolutos e sistemas diferenciais. Os dois sistemas realizam um ciclo de teste com base em três fases fundamentais: Enchimento por pressurização da cavidade em teste, Acomodação para estabilizar o volume de ar introduzido e Teste, com o qual é analisado o andamento da pressão com a finalidade de medir uma queda eventual em um intervalo de tempo. O sistema absoluto, representado na figura 1, é o método teórico mais imediato, econômico e evidente para realizar essa medição. O sistema diferencial, é empregado atualmente para casos nos quais é necessário ter a mesma sensibilidade com pressões muito diferentes entre si, ou quando são realizados testes com alta pressão (>20 Bar), mesmo se mais adiante será mostrado que os sistemas por interceptação são, de qualquer modo, melhores e mais seguros considerando-se as pressões elevadas em questão. Os limites desse sistema são:
a) Maior complexidade dos componentes pneumáticos
b) Componentes pneumáticos sem segurança total
c) Dupla seção de medida de pressão (enchimento e teste)
d) Menor repetibilidade da medida
e) Tempos de teste mais prolongados
complexidade pneumática do sistema consiste em fornecer um batente de pressão constante, mas sem flutuações e ruídos, pois, ao contrário de sistemas Δ,p, a medida é realizada com descarga de pressão aberta.
A medida da vazão pode ser feita através de sistemas volumétricos compensados na temperatura ou atualmente, através de medidores mássicos.
No primeiro caso é aconselhável avaliar a CNR-UNI 10023 e as leis comuns da física dos gases para a compensação da temperatura.
A aplicação prática destes instrumentos para a medida dos vazamentos é feita basicamente em quatro casos:
a) Quando não é conhecido e é variável o volume do componente: por exemplo, motores no lado do óleo, bolsas ou recipientes muito elásticos; b) Quando os tempos de teste devem ser reduzimos ao mínimo; c) Quando é necessária uma medição de modo contínuo do vazamento para realizar análises e reparos; d) Quando os vazamentos que devem ser medidos são tão elevados que um sistema Δp não consegue manter constante a pressão de teste, impedindo o cálculo correto do vazamento: válvulas de cartucho ou distribuidores de óleo, corrimentos em geral. e) Geralmente, para as outras aplicações industriais os sistemas Δp são mais econômicos e duradouros por possuírem menos partes pneumáticas sujeitas a desgaste.
Entende-se como sistema de teste de estanqueidade Compliance ou de interceptação um sistema capaz de medir as fugas no ambiente externo da cavidade que deve ser testada.
O exemplo prático mais difundido e explicativo é o da medição do vazamento do obturar das válvulas: é emitido ar de um lado e interceptada a fuga do lado oposto.
Esse conceito também pode ser aplicado a qualquer tipo de componente ou peça, considerando a possibilidade de fechar o componente em uma campânula e simultaneamente realizar a pressurização da parte interna.
A vantagem do sistema consiste na elevada sensibilidade (de acordo com a norma: 10 vezes > em relação aos sistemas Δp e 100 vezes em relação aos medidores de vazão) e na elevada velocidade de execução dos testes.
A elevada sensibilidade provém da possibilidade de medir a fuga como aumento de pressão em relação ao “zero” ambiente, sem ter problemas de offset.
A elevada velocidade se deve ao fato que (exceto no caso de aplicações especiais em componentes elásticos) todo o teste é efetuado durante a pressurização do componente e o resultado é quase imediato.
O teste é efetuado durante a pressurização do componente, o resultado é quase imediato. Considerando a necessidade de execução de uma campânula de teste, o sistema é indicado para teste em alta pressão com ar/nitrogênio, parar até 180 Bar, podendo ser estruturado de modo seguro para pessoas e objetos.
Em contrapartida, a complexidade da instrumentação encontra-se nos componentes pneumáticos sem segurança total: por isso, na maior parte das vezes, estes instrumentos incluem uma seção de teste de estanqueidade tradicional para verificar a correta estanqueidade da campânula fechada.
O vazamento “zero” não existe e, mesmo se existisse, não seria possível medi-lo.
Por isso, com base nas tabelas fornecidas pelas normas é sempre recomendável definir previamente para o próprio componente o nível de vazamento admissível.
teste é obtida a amplificação do vazamento, que, genericamente, não é linear à pressão: por exemplo, quando é medido 1 nCC/minuto com 1 Bar de teste, o mesmo vazamento medido com 5 Bar pode ter um resultado muito superior a 5 nCC/minuto.
Além disso, maior pressão amplifica o eventual defeito, se for elástico, abrindo as bordas do interstício como, por exemplo, no caso de soldas em plástico ou trincas.
Em contrapartida é necessário avaliar os aspectos negativos de pressões mais elevadas, tais como tempos maiores de acomodação no caso de peças elásticas, vazamentos “mascarados” no caso, por exemplo, de guarnições com borda nas quais a pressão elevada faz aumentar a retenção de uma peça defeituosa e problemas relacionados à segurança para as pessoas e o ambiente circunstante.
Portanto, as pressões corretas para o teste devem ser encontradas com o auxílio de profissionais do setor, que podem contar com muitos anos de experiência e,
principalmente, com a instrumentação adequada para realizar todos os testes iniciais necessários.
2. Exemplo do teste de estanqueidade nos Postos de Combustível
Um exemplo bem simples da necessidade dos testes de estanqueidade na indústria, é a presença deles nos postos de combustíveis. O teste é efetuado no sistema de abastecimento (ou armazenamento) subterrâneo de combustível (SASC) com gás inerte, diminuindo a emissão de gases evitando uma eventual explosão. O ensaio de estanqueidade nesse sistema deve ser efetuado nas seguintes cavidades:
**- Tanques de armazenamento de combustíveis;
Vale ressaltar a importância desse ensaio pois, previne a contaminação do lençol freático, perda financeira, além de ser exigido por órgãos do meio ambiente. O ensaio de estanqueidade se divide em três etapas.
A maior vantagem de se verificar a estanqueidade é a possibilidade de analisar e aperfeiçoar a relação entre os componentes e avaliar o desempenho para suas condições reais de uso, inclusive sob o aspecto da vida útil de projeto e sobre a segurança que o mesmo oferece.
4. Referências Bibliográficas - Marció, Bruno Silva. Avaliação de estanqueidade em vasos de pressão de pequeno porte. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/handle/ 123456789/128943. - Faccio, Henrique Bandeira. Estanqueidade. Disponível em: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache: 2cyOz5WgCOkJ:www.ipt.br/download.php%3Ffilename%3D893- Noticias_da_Construcao_SindusCon_Maio.pdf+&cd=2&hl=pt- BR&ct=clnk&gl=br - Wagner, Felipe. Teste de estanqueidade em tubulações de gás. Disponível em: http://www.rwengenharia.eng.br/teste-de-estanqueidade/. - Autor Desconhecido. Estanqueidade. Disponível em: http:// www.cetre.com.br/ensaios-n-o-destrutivos/estanqueidade.
