Relatório Final
Outubro 2012
Estudo sobre a utilização de Soldagem
Capilar em Sistemas de Tubos de Cobre
para pressões superiores a 7,5 kPa
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 2
Este trabalho foi realizado no contexto do Programa Anual de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico e de Conservação e Racionalização do Uso do Gás Natural, instituído pela Agência Reguladora de Saneamento e Energia do Estado
de São Paulo – ARSESP. O desenvolvimento dos trabalhos foi patrocinado pela Companhia de Gás de São
Paulo - COMGAS
Realizado pela Associação Brasileira pela Conformidade e Eficiência das Instalações – Abrinstal
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 3
Relatório Final
Outubro 2012
Equipe Técnica Responsável Alberto José Fossa, D.Sc. Bruno S. Burghetti, M.Sc. Murilo Tadeu Werneck Fagá, D.Sc.
Estudo sobre a utilização de Soldagem
Capilar em Sistemas de Tubos de Cobre
para pressões superiores a 7,5 kPa
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 4
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 7
2 ANÁLISE E DETALHAMENTO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM .......................................... 9
2.1 TIPOS DE SOLDA ................................................................................................................ 10
2.2 SOLDA BRANDA ................................................................................................................ 11
2.3 SOLDA FORTE ................................................................................................................... 12
3 ELEMENTOS DE DESEMPENHO NA DISTRIBUIÇÃO DE GASES COMBUSTÍVEIS EM INSTALAÇÕES
PREDIAIS ........................................................................................................................... 15
3.1 REQUISITOS FUNCIONAIS DE REDES DE GASES COMBUSTÍVEIS ........................................................... 17
3.2 DESEMPENHO DO SISTEMA PREDIAL DE SUPRIMENTO DE GASES COMBUSTÍVEIS ..................................... 19
3.2.1 CARACTERIZAÇÃO DOS USUÁRIOS ........................................................................................ 20
3.2.2 EXIGÊNCIAS E NECESSIDADES DOS USUÁRIOS ........................................................................... 21
3.2.3 CONDIÇÕES DE EXPOSIÇÃO DO SISTEMA ................................................................................ 24
3.2.4 REQUISITOS DE DESEMPENHO DOS SISTEMAS PREDIAIS PARA CONDUÇÃO DE GASES COMBUSTÍVEIS .......... 26
3.2.5 ELEMENTOS DE DESEMPENHO PARA SISTEMAS DE TUBOS DE COBRE EM INSTALAÇÕES INTERNAS DE GASES
COMBUSTÍVEIS............................................................................................................................ 28
4 CRITÉRIOS DE DESEMPENHO E MÉTODOS DE AVALIAÇÃO ............................................. 30
4.1 ENSAIOS MECÂNICOS E NÃO DESTRUTIVOS EM SISTEMAS DE TUBOS DE COBRE ...................................... 30
4.1.1 ENSAIOS MECÂNICOS ...................................................................................................... 31
4.1.2 ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS .............................................................................................. 34
4.2 ANÁLISE PRELIMINAR SOBRE ENSAIOS A SEREM REALIZADOS EM SISTEMAS DE TUBOS DE COBRE .................. 34
5 IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS DE DESEMPENHO VÁLIDOS .......................................... 37
5.1 NORMALIZAÇÃO DE REFERÊNCIA PESQUISADA ............................................................................ 38
5.2 INVESTIGAÇÕES E ENSAIOS PRÉ-SELECIONADOS ........................................................................... 41
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 5
5.3 ALTERNATIVAS E CRITÉRIOS DE PRIORIZAÇÃO DE ENSAIOS ............................................................... 43
5.4 FILTROS APLICADOS PARA DEFINIÇÃO DE AMOSTRAS ..................................................................... 44
6 PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS .................................................................................... 46
6.1 LABORATÓRIOS ................................................................................................................ 46
6.2 AMOSTRAS ..................................................................................................................... 48
6.3 CONSIDERAÇÃO SOBRE ENSAIOS NÃO NECESSÁRIOS ...................................................................... 51
7 REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS ......................................................................................... 53
7.1 PADRONIZAÇÃO DE AMOSTRAS E REGISTROS .............................................................................. 53
7.2 RESUMO DE CONDIÇÕES DE ENSAIOS ....................................................................................... 54
7.3 PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS NO LABORATÓRIO FALCÃO BAUER ..................................................... 55
7.4 PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS NO LABORATÓRIO IPT .................................................................... 59
7.5 REALIZAÇÃO DE ENSAIOS NO LABORATÓRIO FALCÃO BAUER ............................................................ 62
7.6 REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS NO LABORATÓRIO DO IPT .................................................................... 63
7.7 RESULTADOS E REGISTROS .................................................................................................... 64
7.7.1 ENSAIO DE RESISTÊNCIA AO ESMAGAMENTO E PRESSÃO HIDROSTÁTICA ........................................... 65
7.7.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À FLEXÃO E PRESSÃO HIDROSTÁTICA ....................................................... 67
7.7.3 ENSAIO DE RESISTÊNCIA AO IMPACTO E PRESSÃO HIDROSTÁTICA ................................................... 69
7.7.4 ENSAIO DE TRAÇÃO E PRESSÃO HIDROSTÁTICA ......................................................................... 71
7.7.5 ENSAIO DE TRAÇÃO À RUPTURA .......................................................................................... 73
7.7.6 RESISTÊNCIA À PRESSÃO HIDROSTÁTICA DE CURTA DURAÇÃO ....................................................... 74
7.7.7 ENSAIO DE CICLO TÉRMICO ............................................................................................... 77
7.7.8 ENSAIO DE ENVELHECIMENTO ACELERADO POR NÉVOA SALINA ..................................................... 79
7.7.9 RESISTÊNCIA AO FOGO .................................................................................................... 81
8 ANÁLISE DOS RESULTADOS ......................................................................................... 86
8.1 PADRÕES DE PRESSÃO DE SERVIÇO PARA TUBOS DE COBRE .............................................................. 86
8.2 ANÁLISE DE RESISTÊNCIA À PRESSÃO HIDROSTÁTICA ...................................................................... 87
8.3 ANÁLISE DE RESISTÊNCIA AO FOGO .......................................................................................... 92
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 6
8.4 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .......................................................................................... 93
ANEXO A – DETALHAMENTO DE MÉTODOS DE ENSAIOS ....................................................... 95
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 104
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 7
1 Introdução
O crescimento do consumo de gás natural traz consigo a preocupação crescente com a
segurança das instalações de distribuição de gases combustíveis, que têm respaldado o
estabelecimento dos requisitos das Normas Técnicas aplicáveis na construção dessas
instalações, como é o caso da NBR 15526 Redes de distribuição interna para gases combustíveis
em instalações residenciais e comerciais – Projeto e execução.
Ocorre que o desenvolvimento das Normas Técnicas é normalmente baseado em textos
internacionais, de forma a agregar experiências de mercados consolidados, mas que não
necessariamente estão claramente vinculadas à realidade nacional, apresentando por vezes
requisitos mais ou menos rigorosos do que aqueles que deveriam ser estabelecidos para o uso
pretendido, considerando a nossa realidade específica.
As tubulações de cobre, largamente utilizadas nas instalações prediais internas de gás natural,
são normalmente conectadas através dos processos de soldagem ou brasagem capilar.
Conforme estabelecido atualmente pela NBR 15526:2009 (item 7.3.2.2 alínea b), o processo de
soldagem aplica-se em acoplamentos com pressão máxima de 7,5 kPa. No caso de pressões
superiores a 7,5 kPa, o processo de brasagem deve ser utilizado. Os dois processos diferem-se
basicamente em função da temperatura de fusão do metal de enchimento. No caso da
soldagem, a temperatura é superior a 200oC. Para a brasagem, a temperatura fica acima de
450oC.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 8
Aparentemente, tanto um processo quanto outro oferece resistência adequada aos requisitos
de suportabilidade de pressão, até o limite estabelecido para a rede de distribuição interna, que
é de 150 kPa; o que sugere que a limitação imposta para a soldagem capilar possa ser rigorosa.
A necessidade da constante busca dos melhores produtos e processos leva a sociedade sempre
a questionar os requisitos incorporados nas práticas estabelecidas, e a engenharia busca sempre
a melhor relação entre o custo e a qualidade das soluções adotadas, até que seja alcançado um
ponto “ótimo” que satisfaça aos interesses desta sociedade, sem colocar em risco a segurança
de patrimônio e pessoas.
O objetivo do projeto foi de desenvolver um estudo sobre a realização de acoplamento em
sistemas de tubulação de cobre classes A e E através dos processos de soldagem e brasagem
capilar, particularmente com relação aos seus requisitos de desempenho e segurança.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 9
2 Análise e detalhamento dos processos de soldagem
Soldagem é o processo de união de materiais (particularmente os metais) mais importante do
ponto de vista industrial, sendo extensivamente utilizada na fabricação e recuperação de peças,
equipamentos e estruturas. A sua aplicação atinge desde pequenos componentes eletrônicos
até grandes estruturas e equipamentos (pontes, navios, vasos de pressão, etc.). Em função da
importância atribuída à tecnologia de soldagem, este trabalho aborda informações tecnológicas
sobre tal processo, incluindo tipos de soldagem, equipamentos utilizados, informações de
mercado e normas de referência.
O processo de soldagem visa uma união localizada de materiais, similares ou não, de forma
permanente, baseada na ação de forças em escala atômica semelhantes às existentes no
interior do material. Classicamente, a soldagem é considerada como um método de união.
Porém, muitos processos de soldagem, ou variações destes, são usados para a deposição de
material sobre uma superfície, visando a recuperação de peças desgastadas ou para a formação
de um revestimento com características especiais.
Atualmente são empregados mais de 70 processos diferentes de soldagem nos mais diversos
tipos de indústria, desde a microeletrônica e ourivesaria até a construção de navios e grandes
estruturas, passando pela fabricação de máquinas e equipamentos, veículos e aviões e muitas
outras.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 10
2.1 Tipos de solda
Uma variedade de soldas está disponível para produzir junções satisfatórias. A escolha da solda
depende do tipo de aplicação e de normas ou regulamentações específicas existentes. No caso
particular de soldagem de tubos e conexões, deve-se assegurar que existe assentamento do
tubo na bolsa da conexão, garantindo assim um espaço capilar uniforme em torno da junção. A
uniformidade do espaço capilar permitirá ao metal a boa penetração da solda nos materiais que
serão unidos.
Os metais de enchimento para realização da solda são encontrados geralmente em forma de
arames e são incorporados na união quando se alcança a temperatura adequada para solda.
Também são encontradas formas metálicas pré-fabricadas do tipo anéis, que são colocadas nas
partes da conexão durante o processo de fabricação da conexão. As vantagens de se utilizar os
anéis de solda pré-fabricados são os seguintes: (i) se obtém uma união limpa com um filete de
solda contínuo com plena penetração em toda a superfície da união, e (ii) se economiza
material de preenchimento, uma vez que o pré-fabricado é calculado contendo a quantidade
correta de solda necessária para realizar a união.
A realização da soldagem é feita através da aplicação de uma chama na posição perpendicular
ao alinhamento do conjunto (tubo + conexão) sobre a conexão, de forma a conduzir o calor para
a área que será soldada. A extensão deste pré-aquecimento depende do tamanho da junção. O
tempo de aquecimento é determinado pela facilidade da aplicação do material de enchimento.
A deposição do material de enchimento no espaço capilar existente entre tubo e conexão é
responsável pela garantia de união entre as partes metálicas.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 11
2.2 Solda branda
Na solda branda os metais (tubos e conexões) são unidos utilizando-se um material de
enchimento cujo ponto de fusão é menor que o dos metais que estão sendo unidos. Neste
método, as uniões dos tubos de cobre são realizadas por conexões capilares, onde o metal
fundido preenche o espaço que existe entre as peças que vão ser unidas. Como a solda branda
requer uma temperatura menor que do ponto de fusão das peças, existe pouco risco de
produzirmos danos na estrutura das peças.
Ao se aquecer as conexões que serão soldadas e alcançar a temperatura adequada, o metal de
enchimento se funde e se combina com o metal da superfície das peças formando uma camada
que serve de união entre os componentes das peças e o material da solda.
Esta união se chama normalmente “estanhado” porque geralmente se utiliza o estanho como
agente aderente para unir a solda com o metal das peças. Para usos comuns de instalações de
gás se usa solda de estanho (ver Tabela 1). A solda fundida penetra nos espaços entre as peças
por capilaridade.
Tabela 1 – Tipos de solda branda e suas aplicações (conforme ABNT NBR 11720)
Designação Intervalo de fusão sólidos líquidos
Massa específica
(g/cm3)
Aplicações típicas
oC
oC
Sn/Pb 50/50 183 215 8,87 Utilizadas em instalações de gases combustíveis e de água
Sn/Ag 95/5 221 245 7,39 Utilizadas em instalações de água e de gases combustíveis onde necessária maior resistência mecânica
Sn/Cu 97/3 230 250 7,32 Utilizadas em instalações de água e de gases combustíveis
Sn/Sb 95/5 233 240 7,25 Utilizadas em instalações de água e de gases combustíveis
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 12
Embora a estrutura das soldas brandas seja relativamente frágil, podendo romper-se quando
submetidas à determinados esforços; é no desenho das peças e na composição da união entre
elas, bem como na profundidade e área coberta pela solda, que se constrói uma solda com
características suficientemente resistentes para suportar os esforços aplicados sobre a união na
utilização normal dos conjuntos tubo e conexão.
As conexões são projetadas para permitir uma união com profundidade e superfície adequadas
que garantam bons resultados de resistência mecânica. Em geral, em processos de solda capilar,
utiliza-se um metal de enchimento como o 50-50 Sn/Pb (composto de estanho e chumbo), que
pode ser substituído por metais sem presença de chumbo, quando existirem restrições de meio
ambiente que regulamentam a presença do chumbo na água.
As soldas brandas livres de chumbo disponíveis atualmente contêm uma alta porcentagem de
estanho, agregado a um segundo metal que se adiciona para melhorar as propriedades de
resistência mecânica. Para aplicações que requeiram maior resistência e que devam resistir a
altas temperaturas de trabalho (até 167oC) são utilizadas soldas capilares de bronze. Em
instalações de refrigeração também se prefere este tipo de solda.
2.3 Solda forte
Para a realização da solda forte utiliza-se um metal de enchimento que tenha um ponto de
fusão acima de 450oC, porém abaixo do ponto de fusão dos metais que serão unidos. O metal
de enchimento, como no caso da solda branda, entra por capilaridade no espaço entre as duas
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 13
peças que estão sendo soldadas. A solda forte é apropriada para uma grande variedade de
instalações.
Ela é utilizada naqueles casos em que seja necessária uma grande resistência mecânica na
conexão, como no caso de operação em altas pressões, altas temperaturas e instalações para
trabalho pesado. A Tabela 2 apresenta exemplos desse tipo de solda.
Tabela 2 – Tipos de solda forte e suas aplicações (conforme ABNT NBR 11720)
Designação Intervalo de fusão sólidos líquidos
Massa específica
(g/cm3)
Aplicações típicas
oC
oC
Ag/Cu/Zn/Sn 38/32/28/2
649 721 9,00 Utilizadas em instalações de água, gases combustívies, gases medicinais e
refrigerantes.
Ag/Cu/Zn/Sn 30/36/32/2
665 755 8,80 Utilizadas em instalações de água, gases combustívies, gases medicinais e
refrigerantes.
Cu/P 93/7 710 820 8,10 Utilizadas em instalações de água, gases combustívies, gases refrigerantes.
Cu/P/Ag 92/6/2
645 825 8,10 Utilizadas em instalações de água, gases combustíveis, gases refrigerantes que necessitem melhor desempenho em
componentes sujeitos à vibração.
Deve-se considerar que a solda forte de tubos de cobre produz locais recozidos que devem ser
levados em consideração nos cálculos de resistência de pressão das instalações. Para que uma
união realizada por solda forte seja considerada satisfatória, devem ser observadas algumas
condições:
as superfícies que vão ser unidas devem estar quimicamente limpa, livres de sujeira,
graxa e óxidos;
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 14
é importante que o espaço entre as peças seja adequado para a efetividade do processo
de capilaridade;
o metal de preenchimento deve fluir de forma uniforme por capilaridade, e para que isto
seja feito, deve-se aplicar o calor cuidadosamente e de forma uniforme em toda a
superfície da união.
Quando se unem tubos e conexões de cobre, deve-se utilizar metais de enchimento de cobre-
prata-fósforo ou de cobre-fósforo. Estas soldas possuem pontos de fusão entre 600ºC e 800ºC e
geralmente contêm uma porção de prata. No geral, as soldas que têm menor quantidade de
prata possuem uma faixa de temperaturas de fusão maior e são mais viscosas que aquelas que
contêm maior quantidade de prata. Servem para soldar tubos de grandes diâmetros, porém não
são apropriadas para conexões onde não existam seções adequadas para o uso da capilaridade.
As soldas metálicas de alta quantidade de prata, que possuem grande fluidez em estado líquido,
podem penetrar por capilaridade de forma mais fácil.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 15
3 Elementos de desempenho na distribuição de gases
combustíveis em instalações prediais
Em instalações hidráulicas de cobre para gás natural e GLP, é de suma importância que se dê
atenção à qualidade e integridade da solda, e neste sentido, o tipo de processo escolhido deve
conferir aos tubos e conexões a máxima estanqueidade e resistências mecânicas e químicas, tal
como aquelas que a tubulação e o material de soldagem devem possuir em sua vida útil (EPUSP,
2011).
É fácil concluir que o tubo de cobre deve resistir, primeiramente, às pressões internas que o
fluído a ser transportado irá exercer em suas paredes, sendo esta a condição mínima para a
estabilidade do material. Adicionalmente se devem considerar alguns limites de agressões
externas, associados à vida útil do material numa dada instalação.
Para garantir os requisitos mínimos de segurança e desempenho das instalações de cobre para
aplicações de gases combustíveis, o tipo de soldagem e os consumíveis (solda) no processo
devem atender a determinados parâmetros, os quais variam regionalmente em função das
normas técnicas adotadas por cada país. No sentido de definir esses elementos de desempenho,
em decorrência das ações que possam causar danos à área soldada de tubos e conexões
durante a sua vida útil, podem ser identificados ou levantados os elementos mais significativos
em termos da resistência do material.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 16
Esse levantamento baseou-se na análise crítica dos esforços e ataques físico-químicos que estão
sujeitos os tubos e conexões de cobre desde o processo de instalação até a utilização, em si,
levando-se em conta, ainda, o transporte, armazenamento, estoque das peças e sua aplicação
final. Em princípio, os tubos e conexões de cobre devem ter resistência às pressões internas em
suas paredes exercidas pelo fluido transportado. Nas instalações, os tubos precisam resistir
também a pequenos impactos e colisões, como aquelas do contato mais abrupto com os
materiais e elementos da alvenaria, mesmo em áreas com tubulações aparentes protegidas. A
NBR 15526 estabelece a necessidade de instalação de proteções contra choques mecânicos
nesses locais.
Para tubos e conexões de cobre embutidas em paredes de alvenaria é preciso levar em
consideração a resistência da capa de reboco/revestimento, uma vez que esta torna menor os
efeitos dos impactos sobre a tubulação em caso de acidentes. Ainda, considerando-se as
tubulações sob o solo, faz-se necessário analisar a resistência de compressão diametral exercida
neste tipo de situação. Também segundo a norma NBR 15526, os tubos de cobre “não podem
ser considerados como elemento estrutural” da edificação, o que nos conduz a uma análise
independente dos esforços gerados pela dilatação e pela contração da edificação.
Adicionalmente, deve se considerar as resistências à tração e compressão exercidas pela própria
tubulação, bem como o próprio peso do material, devido ao fato de que os tubos podem estar
presos a abraçadeiras, as quais exercem uma força de resistência aos esforços na tração ou
compressão.
Para o armazenamento e transporte é necessário que os tubos resistam aos esforços de
eventuais materiais depositados sobre eles, e também a alguns pequenos choques causados no
sistema, como por exemplo, a queda do próprio material durante o transporte.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 17
A partir desta visão preliminar, podem ser estabelecidos alguns dos elementos de desempenho
desejável em soldagem de tubos e conexões de cobre para distribuição interna de gás natural e
GLP, de maneira a atender aos requisitos específicos de resistência mecânica para seu perfeito
funcionamento nas instalações residenciais.
É importante mencionar que na fabricação de produtos de cobre, a NBR 15757, determina que
as conexões sejam ensaiadas pneumaticamente, com pressão interna mínima de 0,5 MPa, não
podendo apresentar vazamentos ao serem imersas por completo em tanque com água, o que
vale para a verificação do limiar de resistência à pressão hidrostática à temperatura ambiente.
Esse parâmetro de teste de fabricação demonstra que a conexão em si, resiste a níveis de
pressão bem superiores aos praticados nas instalações internas de gases combustíveis que,
conforme a NBR 15526, é de no máximo 150 kPa.
Do ponto de vista das premissas acima estabelecidas, podem ser identificados alguns requisitos
específicos de resistência mecânica a que os tubos e conexões de cobre devem atender para um
perfeito funcionamento dentro das instalações de gases combustíveis. A seguir são detalhados
aspectos de tais requisitos.
3.1 Requisitos funcionais de redes de gases combustíveis
Um sistema predial de suprimento de gases combustíveis, como os demais sistemas prediais,
deve atender características de flexibilidade, confiabilidade e gerenciabilidade, o que, segundo
Gonçalves (1998), podem ser definidos como:
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 18
Flexibilidade: capacidade de adaptação às evoluções funcionais e tecnológicas que ocorrem
durante toda a vida útil do edifício;
Confiabilidade: capacidade de permanecer em operação adequadamente, que é função das
ações a que o sistema está sujeito. O aumento de confiabilidade advém do correto
gerenciamento dos sistemas prediais envolvendo rotinas de testes, medições, manutenção
adequada e existência de planos de contingência, bem como da qualidade dos
equipamentos e materiais utilizados;
Gerenciabilidade: capacidade organizacional de gerir informações que permitam atuar
efetivamente sobre o sistema.
Desenvolvendo tais conceitos para a rede de gás, podem-se estabelecer algumas das suas
principais características, conforme apresentado na Tabela 3.
Tabela 3 – Características funcionais do sistema predial de suprimento de gases combustíveis
Elemento funcional Aspecto desejável
Flexibilidade
. previsão para expansão de aparelhos a gás (dimensionamento)
. previsão para novos usos (pontos de uso)
. disponibilidade de espaço adequado para instalação e manutenção
da rede
Confiabilidade
. segurança no uso do energético
. adequação de uso
. alternativa de comutação entre gases (back up)
. alternativa de comutação com sistemas solares / elétricos
Gerenciabilidade
. monitoramento do consumo
. gestão e controle sobre sistemas de aquecimento (ar / água /
ambiente)
. sistemas de segurança
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 19
O conhecimento de tais características, ou aspectos desejáveis, em função dos elementos
funcionais do sistema, possibilita uma reflexão inicial a respeito dos requisitos aplicáveis a este
tipo de sistema predial.
3.2 Desempenho do sistema predial de suprimento de gases
combustíveis
O conceito utilizado para desempenho dos sistemas prediais relaciona-se diretamente a
possibilidade de compatibilização às exigências do usuário, independentemente dos materiais e
componentes a serem usados. Para a determinação dos requisitos de desempenho necessários,
Gonçalves (2007) propõe uma metodologia básica a ser adotada que pode ser resumida nos
seguintes pontos:
Identificação dos usuários do sistema;
Levantamento das exigências e necessidades dos usuários;
Definição das condições de exposição do sistema;
Estabelecimento dos requisitos de desempenho (qualitativos).
Do ponto de vista da construção de requisitos objetivos, aplicáveis à definição construtiva dos
sistemas prediais de forma a poder ser claramente estabelecidos, reconhecidos e mensurados;
propõe-se a realização de duas etapas complementares àquelas anteriormente citadas:
Estabelecimento de critérios de desempenho (quantitativos);
Definição dos métodos de avaliação (ensaios, medidas, cálculos).
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 20
O estabelecimento de critérios e métodos de avaliação é normalmente bastante complexo, e
este trabalho não pretende abordar todos os aspectos vinculados diretamente à rede de
distribuição interna de gases combustíveis, recomendando-se reflexão adicional em trabalhos
futuros. No entanto, deve servir de orientação para a sua finalidade principal com relação aos
aspectos de soldagem em tubos de cobre.
O desenvolvimento da sequência de passos que possibilita a construção dos principais requisitos
de desempenho aplicáveis no caso dos sistemas prediais para suprimento de gases combustíveis
é apresentada a seguir.
3.2.1 Caracterização dos usuários
O conceito de usuário considera elementos humanos ou não, buscando uma abrangência maior
de inter-relação com o sistema predial de suprimento de gases combustíveis, possibilitando
também a abordagem de interfaces com outros subsistemas. Os usuários do sistema predial de
suprimento de gases combustíveis, considerados neste trabalho, são apresentados na Tabela 4.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 21
Tabela 4 – Relação de usuários do sistema predial de suprimento de gases combustíveis
Tipos de usuários Descrição
Ocupantes do edifício . moradores
. visitantes
. clientes
. funcionários (limpeza / manutenção)
Não ocupantes do edifício . construtores
. proprietários
. financiadores
. vizinhos
. distribuidora de gás
. agentes de fiscalização (CB / CONTRU)
Usuários “não humanos” . equipamentos a gás
. estrutura (fundações / superestrutura)
. divisão de espaços externos e internos
. suprimento de energia elétrica
. controle térmico e ventilação
. telecomunicações
. segurança e proteção
3.2.2 Exigências e necessidades dos usuários
A ISO-DP 6241 e a Lista de Exigências Humanas do CIB Report 32 apresentam-se como
referências para identificação das exigências e necessidades dos usuários, conforme
apresentado na Tabela 5.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 22
Tabela 5 – Padrão de exigências e necessidades dos usuários
Tipo de exigência Descrição
Segurança estrutural . estabilidade
. resistência mecânica
Segurança ao fogo . limitações do risco de início e propagação de incêndio
. segurança dos usuários
Segurança à utilização . segurança dos usuários
. segurança a intrusões
Estanqueidade . gases, líquidos e sólidos
Conforto higrotérmico . temperatura e umidade do ar e paredes
Atmosféricas . pureza do ar
. limitação de odores
Conforto visual
. aclaramento
. aspecto dos espaços e das paredes
. vista para o exterior
Conforto acústico . isolação acústica
. níveis de ruído
Conforto tátil
. eletricidade estática
. rugosidade
. umidade
. temperatura da superfície
Conforto antropodinâmico
. acelerações
. vibrações
. esforços de manobras
Higiene
. cuidados corporais
. abastecimento de água
. eliminação de matérias usadas
Adaptação à utilização . número, dimensões, geometria e relação de espaços e
equipamentos necessários
Durabilidade
. conservação do desempenho ao longo do tempo
Economia
. custo inicial e custos de manutenção e reposição
durante o uso
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 23
Da análise da Tabela 5 e da relação de usuários específicos do sistema predial de suprimento de
gases combustíveis, foi possível identificar uma relação das principais exigências aplicáveis a
este particular tipo de sistema, conforme apresentado na Tabela 6.
Tabela 6 – Exigências e necessidades dos usuários do sistema predial de suprimento de gases
combustíveis
Tipo de exigência Descrição Tipo de usuário envolvido
Segurança estrutural . resistência mecânica . ocupante
. não humanos
Segurança ao fogo
. limitações do risco de início e
propagação de incêndio
. segurança dos usuários
. ocupante
. não ocupante
. não humanos
Segurança à utilização . segurança dos usuários
. ocupante
. não ocupante
. não humanos
Estanqueidade
. gases
. ocupante
. não ocupante
. não humanos
Atmosféricas . pureza do ar
. ocupante
. não ocupante
. não humanos
Conforto acústico
. níveis de ruído . ocupante
Conforto antropodinâmico . vibrações
. esforços de manobras . não humanos
Higiene
. eliminação de matérias usadas . não humanos
Adaptação à utilização
. número, dimensões, geometria e
relação de espaços e equipamentos
necessários
. ocupante
. não humanos
Durabilidade . conservação do desempenho ao
longo do tempo
. ocupante
. não ocupante
Economia
. custo inicial e custos de
manutenção e reposição durante o
uso
. ocupante
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 24
3.2.3 Condições de exposição do sistema
A identificação das condições de exposição a que estão submetidos habitação, bem como seus
elementos e componentes, pode ser analisada através da ISO-DP 6241, que apresenta uma
identificação qualitativa desses agentes. A Tabela 7 reproduz a relação de tais agentes.
Tabela 7 – Agentes atuantes na edificação e seus sistemas
Natureza / Origem Exterior à edificação Interior à edificação
Atmosfera Solo Ocupação Concepção
1 agentes mecânicos
1.1 gravidade
1.2 forças e
deformações
1.3 energia cinética
1.4 vibrações e ruídos
Cargas de neve, de água,
de chuva
Pressão de gelo,
dilatação térmica
Vento, granizo, choques
exteriores
Ruídos exteriores
Pressão do solo, de água
Escorregamentos,
recalque
-
Vibrações exteriores
Sobrecarga de utilização
Esforços de manobras
Choques interiores, abrasão
Ruídos interiores, vibrações
interiores
Cargas permanentes
Retrações, fluência,
forças e deformações
Impactos de corpo mole
Ruídos e vibrações da
edificação
2 agentes
eletromagnéticos
2.1 radiação
2.2 eletricidade
2.3 magnetismo
Radiação solar
Raios
-
-
Correntes parasitárias
-
Lâmpada, radiação nuc
-
Campos magnéticos
Painel radiante
Correntes distribuição
Campos magnéticos
3 agentes térmicos
Reaquecimento,
congelamento, choques
térmicos
Reaquecimento,
congelamento Calor emitido, cigarro Aquecimento, fogo
4 agentes químicos
4.1 água e solventes
4.2 oxidantes
4.3 redutoras
4.4 ácidos
Umidade do ar,
condensação,
precipitação
Oxigênio, ozônio, óxidos
de nitrogênio
-
Ácido carbônico,
excrementos de
Água de superfície
Água subterrânea
-
Sulfetos
Ácido
carbônico
Ácidos húmicos
Ações de lavagem com
água, condensações,
detergentes, álcool,
hipoclorito de sódio (água
de lavanderia) água
oxigenada, agentes
combustíveis, amônia
Vinagre, ácido cítrico
Ácido carbônico
Água de distribuição
Águas servidas,
infiltrações
Potenciais
eletroquímicos positivos
Agentes combustíveis
Potenciais
eletroquímicos negativos
Ácido sulfúrico
Ácido carbônico
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 25
Natureza / Origem Exterior à edificação Interior à edificação
Atmosfera Solo Ocupação Concepção
4.5 bases
4.6 Sais
4.7 matérias inertes
pássaros, ácido sulfúrico
-
Névoa salina
Poeira
Cales
Calcários, sílica
Soda cáustica, hidróxido de
potássio, hidróxido de
amônia
Cloreto de sódio
Gorduras, óleos, tintas,
poeira
Soda cáustica, cimentos
Cloreto de cálcio,
sulfatos
Gesso
Gorduras, óleos, poeria,
sujeira
5 agentes biológicos
5.1 vegetais
5.2 animais
Bactérias, grãos
Insetos, pássaros
Bactérias, bolor,
cogumelos, raízes
Roedores, vermes
Bactérias, plantas
domésticas
Animais domésticos
Com base nas características do sistema predial de suprimento de gases combustíveis
apresentados e considerando a relação de agentes de atuação na edificação disposto na Tabela
7; é possível exercitar a identificação dos aspectos mais relevantes aplicáveis a tal sistema,
conforme mostrado na Tabela 8.
Tabela 8 – Agentes atuantes no sistema predial de suprimento de gases combustíveis
Natureza / Origem Tipo de agente
Agentes mecânicos . pressão do solo
. choques exteriores
. vibrações exteriores
. choques interiores
. cargas permanentes
Agentes eletromagnéticos . raios
. correntes parasitárias
Agentes térmicos . aquecimento e fogo
Agentes químicos . ações de lavagem
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 26
3.2.4 Requisitos de desempenho dos sistemas prediais para condução de gases
combustíveis
À luz dos elementos apresentados anteriormente, pode-se elaborar uma estrutura de requisitos
de desempenho com o objetivo de atender as funcionalidades e necessidades dos usuários do
sistema predial de suprimento de gases combustíveis. A Tabela 9 apresenta o detalhamento dos
requisitos de desempenho propostos, relacionando os elementos de origem utilizados para o
seu respectivo estabelecimento.
Tabela 9 – Requisitos de desempenho do sistema predial de suprimento de gases
combustíveis
Origem Requisitos de desempenho Fundamentação
Concepção do sistema
Permitir expansão de uso futuro (novos
aparelhos a gás, dimensionamento)
flexibilidade
dimensões adaptáveis
Possibilitar flexibilidade na utilização do gás
combustível (pontos de uso, locais de
instalação de aparelhos, dimensionamento)
flexibilidade
confiabilidade
Possibilitar comutação entre gases
combustíveis (dimensionamento) confiabilidade
Resistência estrutural
Resistir aos esforços (conexões,
movimentações estrutura, pressão)
resistência mecânica
vibrações
esforços de manobras
pressão do solo
vibrações exteriores
cargas permanentes
Resistir às solicitações de choques mecânicos
resistência mecânica
choques exteriores
choques interiores
Resistir à ação acelerada de agentes agressivos ações de lavagem
soda cáustica
Segurança contra
incêndio
Não propiciar acúmulo de gás vazado
limitações do risco de início e
propagação de incêndio
Resistir ao fogo limitações do risco de início e
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 27
Origem Requisitos de desempenho Fundamentação
propagação de incêndio
aquecimento e fogo
Ser estanque ao gás
limitações do risco de início e
propagação de incêndio
estanqueidade de gases
Dificultar ou evitar princípio de incêndio
(ignição, descargas elétricas)
limitações do risco de início e
propagação de incêndio
raios
correntes parasitárias
Possibilitar interrupção de fornecimento no
caso de vazamentos sistemas de segurança
Segurança na utilização
Não propiciar ferimentos
confiabilidade
segurança dos usuários
Possuir pontos de consumo em locais
favoráveis à dispersão de gases de combustão
segurança dos usuários
pureza do ar
eliminação de matérias
usadas
Durabilidade e
manutenibilidade
Permitir acesso para manutenção
(particularmente em pontos de conexão)
flexibilidade
conservação
Facilidade e custos compatíveis para
conservação e manutenção ao longo do tempo
conservação
custo inicial e de
manutenção
Não provocar ruídos excessivos
níveis de ruído
Garantir suprimento do gás em pressões
adequadas aos aparelhos adequação de uso
Adequação ambiental Minimizar consumo de materiais
custo inicial e de
manutenção
Consumo de energia
Permitir consumo total e individualizado
gerenciabilidade
Possibilitar controle sobre sistemas de
aquecimento (controle aparelhos gás) gerenciabilidade
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 28
3.2.5 Elementos de desempenho para sistemas de tubos de cobre em
instalações internas de gases combustíveis
A Tabela 9 destaca a construção de elementos de desempenho potencialmente aplicáveis a uma
rede de distribuição interna de gases combustíveis na sua integralidade de funções. Dessa
análise foi possível extrair os elementos específicos que podem ser aplicados ao sistema de
tubos de cobre que conduz o gás combustível dentre da rede de distribuição interna. Tal
exercício leva em consideração as condições de conhecimento do comportamento de metais,
tais como o cobre e suas ligas.
A Tabela 10 apresenta os requisitos de desempenho que podem ser considerados nos sistemas
de tubos de cobre aplicados neste tipo de situação, considerando-se também os aspectos de
soldagem utilizados nesses mesmos sistemas.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 29
Tabela 10 – Requisitos de desempenho de sistemas de tubo de cobre em redes internas de
distribuição de gases combustíveis
Origem Requisitos de desempenho Requisitos de desempenho
Resistência
estrutural
Resistir aos esforços (conexões,
movimentações estrutura, pressão)
resistência mecânica
vibrações
esforços de manobras
pressão do solo
vibrações exteriores
cargas permanentes
Resistir às solicitações de choques
mecânicos
resistência mecânica
choques exteriores
choques interiores
Resistir à ação acelerada de
agentes agressivos
ações de lavagem
soda cáustica
Segurança contra
incêndio
Resistir ao fogo
limitações do risco de início e
propagação de incêndio
aquecimento e fogo
Ser estanque ao gás
limitações do risco de início e
propagação de incêndio
estanqueidade de gases
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 30
4 Critérios de desempenho e métodos de avaliação
Uma vez identificados os requisitos aplicáveis a um sistema, é necessário que sejam definidos os
critérios de desempenho e os métodos de avaliação. Os critérios de desempenho normalmente
estão associados a valores específicos aos quais os elementos em análise devem atender. Os
métodos de avaliação normalmente estão associados a ensaios realizados para verificação dos
valores vinculados aos critérios de desempenho.
O desenvolvimento completo dos critérios de desempenho e métodos de avaliação é
apresentado no Capítulo 5. No entanto, numa abordagem preliminar, foi considerada
importante a análise dos ensaios realizados nos produtos componentes dos sistemas de tubos
de cobre soldados. Tal abordagem é apresentada a seguir.
4.1 Ensaios mecânicos e não destrutivos em sistemas de tubos de
cobre
Os ensaios são primordiais para se verificar e simular situações que podem ocorrer no processo
de instalação e durante a vida útil dos tubos e conexões de cobre, os quais necessariamente
precisam suportar impactos leves, como as colisões com materiais da obra ou construção, tais
como pedaços de madeira; batidas de ferramentas, impactos com pedras, pedaços da alvenaria
etc. (MODENESI, 2006).
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 31
4.1.1 Ensaios mecânicos
Segundo Tiburi (2007), ensaios mecânicos são considerados ensaios destrutivos, pois na maioria
das vezes provocam a ruptura ou a inutilização da peça ensaiada. As propriedades mecânicas
constituem uma das características mais importantes dos metais em suas várias aplicações na
engenharia, visto que, o projeto e a execução de estruturas metálicas são baseados no
comportamento destas propriedades.
As propriedades mecânicas avaliam o comportamento de um material sujeito a esforços de
natureza mecânica e correspondem às propriedades que, num determinado material, definem a
sua capacidade de transmitir e resistir aos esforços que lhe são aplicados, sem romper, ou que
não produzam deformações instáveis (FRANÇA, 2007).
A determinação das propriedades mecânicas dos metais é obtida através de ensaios, realizados
em corpos de prova de dimensões definidas, forma e procedimento, ou especificação de
execução, padronizados (MARKS, 2007). Os resultados de ensaios mecânicos satisfatórios
asseguram a qualidade mínima da solda em termos de propriedades mecânicas, bem como
servem de base para qualificações do metal de adição, do procedimento de soldagem, de
soldadores e para verificar os testes de produção.
As normas EN1057, ASTM B88 e NBR 13206 estabelecem os requisitos específicos de resistência
a que os tubos de cobre devem atender para um perfeito funcionamento nas suas diversas
aplicações (incluso as instalações de gases combustíveis), e neste sentido, os ensaios de
resistência à tração e compressão são considerados importantes, uma vez que permitem avaliar
ação de forças a que estão submetidos os tubos de cobre nas diversas situações de uso, como
por exemplo, a força exercida devido ao seu peso próprio quando em suspensão em dois
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 32
pontos, ao longo do tubo. Na Tabela 11 são indicadas as resistências mínimas que os tubos
devem suportar, com base nas normas de referência dos produtos.
Tabela 11 - Requisitos de tração em tubos de cobre conforme normas específicas
Norma Resistência mínima à tração
(MPa)
Alongamento mínimo
EN 1057 220 a 290 40 a 30 (%)
ASTM B88 200 a 250 0,040 a 0,025 (mm)
NBR 13206 310 -
Considerando-se os esforços causados pela dilatação e contração presentes na estrutura da
edificação, é importante ressaltar que os tubos de cobre “não podem ser considerados como
elemento estrutural” da edificação, conforme especificado na NBR 15526. Estando a tubulação
enterrada, faz-se necessário ensaiar a resistência de compressão diametral sofrida pelos tubos
devido à ação do solo. As normas de referência não apresentam requisitos específicos para
compressão da tubulação, entendendo-se que tais características são intrínsecas do material
quando definida a sua têmpera.
Quanto às pressões máximas admitidas, o tubo de cobre deve resistir às pressões internas
máximas definidas em norma para cada aplicação específica. De acordo com a NBR 15526,
instalações internas de distribuição de gases combustíveis podem estar submetidas a uma
pressão máxima de trabalho de 150 kPa (1,53 kgf/cm²).
A norma NBR 13206 estabelece os requisitos de pressões mínimas de resistência interna para
tubos de cobre leves, médios e pesados, sem costura, para condução de fluidos. As pressões
declaradas nesta referência normativa são cinco vezes menores que as pressões reais de
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 33
ruptura do material, possuindo um fator de segurança igual a 5. A Tabela 12 apresenta as
pressões de serviço para as classes de tubos de cobre, conforme NBR 13206.
Tabela 12 - Pressões de serviço para tubos de cobre, segundo sua classe
Diâmetro externo
nominal (mm)
Pressão de serviço (kPa)
Classe E Classe A Classe I
10 6.800 11.170 14.220
15 4.250 6.910 8.730
22 3.460 5.240 6.460
28 2.700 4.090 5.500
35 2.520 4.000 5.120
42 2.400 3.320 4.250
54 2.090 2.810 3.520
66 1.880 2.260 2.840
79 1.900 2.380 3.030
104 1.430 1.800 2.400
Em uma análise preliminar, entende-se que a estrutura dos tubos não oferece qualquer tipo de
fragilidade nas condições de pressões máximas utilizadas nas redes internas de distribuição de
gases combustíveis. Uma primeira questão a ser observada refere-se à resistência específica na
região de solda entre tubos e conexões.
Essas pressões devem nortear uma investigação específica nas sessões soldadas dos tubos de
cobre. Para a determinação e avaliação da capacidade de resistência da área soldada de tubos
de cobre, deve-se também considerar o ambiente onde estará submetido o produto (COMGÁS,
2006).
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 34
4.1.2 Ensaios não destrutivos
São considerados, ainda, os ensaios não destrutivos, que são técnicas largamente utilizadas por
meio da inspeção de materiais e equipamentos, de forma que as peças metálicas não sejam
danificadas nos ensaios. Estes ensaios podem ser executados em etapas, as quais simulam a
montagem, operação e manutenção das tubulações (MARKS, 2007).
Nos processos de soldagem os ensaios não destrutivos ocupam um papel muito importante na
detecção de defeitos que ocorrem antes, durante e após a execução da soldagem. Este trabalho
identificou o ensaio de estanqueidade como principal ensaio não destrutivo para o controle da
qualidade de juntas soldadas.
As conexões de cobre são submetidas ao ensaio de estanqueidade durante processo de
fabricação e não devem apresentar vazamento. Os tubos de cobre também são avaliados
quanto à sua estanqueidade no processo de fabricação. As pressões utilizadas, citadas nas
normas de referências ABNT NBR 13206 e ABNT NBR 11720, são substancialmente superiores
ao limite de pressão máxima utilizada nas redes de distribuição interna de gases combustíveis
conforme anteriormente citado.
4.2 Análise preliminar sobre ensaios a serem realizados em sistemas
de tubos de cobre
Com base nos levantamentos realizados para determinação dos elementos (ou requisitos) de
desempenho dos sistemas de tubos de cobre, bem como na análise preliminar dos tipos de
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 35
ensaios previstos para tubos e conexões, é possível identificar sobre quais os ensaios que seriam
necessários para avaliação desses elementos de desempenho. Na Tabela 13 são apresentados
os resultados de uma abordagem preliminar sobre os ensaios a serem aplicados em sistemas de
tubos e conexões de cobre soldados, aplicáveis à redes internas de distribuição de gases
combustíveis.
Tabela 13 – Ensaios e justificativas associadas a requisitos de desempenho
Requisitos de
desempenho Justificativas adicionais Fundamentação Ensaio(s)
Resistir aos esforços
(conexões,
movimentações estrutura,
pressão)
Garantia da integridade
do produto, em caso de
movimentação das
peças no local de
instalação
resistência mecânica
Resistência à tração
Resistência à
compressão
vibrações
Resistência à vibração
esforços de manobras
Resistência à tração
Resistência à
compressão
Resistência à flexão
pressão do solo
Resistência à
compressão
vibrações exteriores
Resistência à vibração
cargas permanentes Resistência à
compressão
Resistir às solicitações de
choques mecânicos
Garantia da integridade
do produto no
transporte e instalação
resistência mecânica
Resistência à tração
Resistência à
compressão
Resistência à flexão
choques exteriores
Resistência ao impacto
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 36
Requisitos de
desempenho Justificativas adicionais Fundamentação Ensaio(s)
choques interiores -
Resistir à ação acelerada
de agentes agressivos
Integridade do produto
em caso de agentes
químicos de lavagens ou
intempéries
ações de lavagem
Resistência a agentes
químicos
soda cáustica Resistência ao
envelhecimento
Resistir ao fogo
Integridade do produto
quando esteja
submetido a situações
de incêndio, onde pode
haver dilatação
diferente entre cobre e
solda (a solda Branda
vai até 250°C e a forte
acima de 450°C).
limitações do risco de
início e propagação de
incêndio
aquecimento e fogo
Resistência ao fogo
Ser estanque ao gás
Integridade do produto
em caso de sobre-
pressão na rede
limitações do risco de
início e propagação de
incêndio
estanqueidade de gases
Pressão hidrostática
Com base nesta relação preliminar foi possível avaliar e determinar que elementos são
considerados válidos para os propósitos deste trabalho. Tal detalhe é apresentado no capítulo a
seguir.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 37
5 Identificação de elementos de desempenho válidos
Com base nos levantamentos apresentados anteriormente, identifica-se de forma objetiva os
requisitos aplicáveis ao sistema de tubulações de cobre e métodos de ensaios que possam
verificar e mensurar de forma prática o atendimento a tais requisitos. Destaca-se que o
conjunto de métodos de ensaios foi identificado através da observação de referências da
normalização internacional.
O balizamento com base nas referências internacionais de simulação de produtos e sistemas
nas aplicações pretendidas (ou similares) foi de fundamental importância para que fosse
estabelecido um conjunto representativo de requisitos de desempenho e métodos de ensaios,
sem que se extrapole a possibilidade de avaliações reais e factíveis dentro do escopo e recursos
previstos no projeto. Tais requisitos e métodos de ensaios foram validados com a equipe da
Comgás.
A infraestrutura para distribuição e uso final dos gases combustíveis tem papel importante na
manutenção do desenvolvimento do país. No entanto, exige o estabelecimento de requisitos
técnicos, e sua respectiva normalização, para adequada difusão, propiciando segurança ao
consumidor no uso do energético.
A aplicação dos conceitos de desempenho nos sistemas de condução de gás em instalações
internas, além de propiciar o estabelecimento de uma base objetiva e racional para avaliação
dos sistemas construtivos, contribui para o desenvolvimento e elaboração de projetos
adequados, bem como para a construção de uma normalização eficaz. Através de uma
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 38
metodologia consistente foi possível identificar os elementos de desempenho, analisados nos
sistemas de condução de gás em instalações internas, particularmente sob a ótica dos sistemas
de tubos de cobre soldados.
A seguir será apresentada a contextualização sobre a normalização e a correlação entre os
principais requisitos, justificativas e ensaios aplicáveis às seções soldadas de tubos de cobre.
Procura-se também definir vínculos entre as normas aplicáveis e os tipos de ensaios e requisitos
previstos nas investigações realizadas por este trabalho. Por fim, apresenta-se o detalhamento
da metodologia e dos procedimentos da realização da cada ensaio realizado.
5.1 Normalização de referência pesquisada
Para a realização dos ensaios dos elementos de desempenho, com o objetivo de analisar as
características de resistências física dos sistemas de tubos de cobre, buscou-se identificar as
várias condições adversas a que os tubos e conexões de cobre podem estar submetidos no local
da instalação. Identificou-se que as normas EN1057, ASTM-B88, UL1821, ABNT NBR 11720 e
ABNT NBR 13206 estabelecem os requisitos específicos de resistência que os tubos e conexões
de cobre devem atender, particularmente tratando-se de instalações de gases combustíveis.
Também foram utilizadas tais referências para a definição das metodologias de ensaio.
A Norma Internacional UL1821 – “Thermoplastic Sprinklers Pipe and Fittings Protection” traz
especificações de ensaios laboratoriais que atendem a proposta de simulação sugerida por este
trabalho, particularmente no caso da análise de resistência dos sistemas de tubos de cobre. A
ABNT NBR 15757 estabelece os métodos de ensaio para tubos e conexões de cobre. A ABNT
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 39
NBR 11720 traz as especificações dos tipos de materiais e conexões para junção de tubos de
cobre por soldagem ou brasagem capilares.
Destacam-se alguns critérios considerados relevantes, apresentados na ABNT NBR 15526:
a) As conexões devem ser conforme ABTN NBR 11720 ser utilizadas em tubos especificados
na NBR 13206;
b) Permite-se o uso da soldagem capilar para junção de tubulações aparentes ou embutidas
em trechos de rede com pressão máxima de 7,5 kPa, devendo o metal de preenchimento
ter ponto de fusão mínimo de 250oC;
c) Permite-se o uso da brasagem capilar para junção de tubulações aparentes ou
embutidas, devendo o metal de preenchimento ter ponto de fusão mínimo de 450oC; e
d) Os processos de soldagem devem ser conforme ABNT NBR 15345.
Na Tabela 14 é apresentada a correlação entre os principais elementos de desempenho,
requisitos específicos a serem atendidos, justificativa para cada um dos requisitos, ensaios
aplicáveis às seções soldadas de tubos de cobre e normas técnicas identificadas para realização
do ensaio.
Tabela 14 – Correlação entre os parâmetros e normas
Elementos de desempenho
Requisitos Justificativa Ensaio aplicável Norma Técnica
Resistência à pressão hidrostática interna dos tubos após serem submetidos ao esmagamento
Carga de 90 kg na junção de cobre soldada
Garantia da integridade do produto, em caso de movimentação das peças no local de instalação
Ensaio de Resistência ao Esmagamento
UL1821
Resistência a Flexão sob pressão interna
Flexão na seção soldada, sob pressão de 1,21 MPa
Garantia da integridade do produto no transporte e instalação pelo técnico
Ensaio de Flexão UL1821
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 40
Elementos de desempenho
Requisitos Justificativa Ensaio aplicável Norma Técnica
Resistência ao impacto de massa definida
Resistência à pressão de 1,21 Mpa após impacto de uma carga de 0,90 kg, equivalente à energia de energia de 20,3 J
Integridade do produto em caso de impacto acidental no transporte e no local da instalação
Ensaio de Resistência ao impacto
UL1821
Resistência às forças de tração na seção soldada
Verificar a força máxima tolerada pelas junções
Garantia de integridade do produto em caso de solicitações por excesso de peso sobre as peças no transporte e instalação
Ensaio de tração NBR ISO 6892
Resistência a ruptura e separação das peças sob pressão maior de serviço.
teste = 5x Pressão de serviço
Integridade do produto em caso de sobre pressão na rede
Ensaio de resistência à pressão hidrostática de curta duração
UL1821
Integridade da seção soldada quando em exposição a temperaturas elevadas
200°C<T<450°C - solada branda
Integridade do produto quando esteja submetido a situações de incêndio, onde pode haver dilatação diferente entre cobre e solda (a solda Branda vai até 250°C e a forte acima de 450°C).
Ensaio de Temperatura, com calor direto e indireto
Testar faixas de temperatura com fontes direta e indireta de calor, para soldas Branda e forte (entre 200°C e 700°C), atendendo a norma NBR 5628-80/ NBR10636
E
450°C<T<700°C - solda forte
Resistência à corrosão Atmosfera de 5% em NaCl, UR97% e ph entre 6,5 e 7,2.
Integridade da seção soldada em atmosferas corrosivas
Ensaio de névoa salina
NBR 8094
Resistência à torção das seções soldadas sob esforço na montagem da rede
Torção em tempo determinado, até a ruptura das seções soldadas, comparativamente ao tubo integro.
Integridade da seção soldada em situações de torção nas instalações
Ensaio de Torção ASTM-E143
Resistir à ação acelerada de agentes agressivos (temperatura e umidade).
exposição das peças a determinados níveis de umidade e temperatura
Integridade da seção soldada em atmosferas corrosivas
ensaio de Wheatherometer
ASTM D822-86, G23-88
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 41
5.2 Investigações e ensaios pré-selecionados
Com base na contextualização apresentada na Tabela 14, foram estabelecidos os requisitos
específicos de resistência a que os tubos e conexões de cobre devem atender, em se tratando
de instalações de gases combustíveis, bem como definidas as metodologias de ensaio para sua
verificação.
Os testes de resistências e de desempenho do sistema de cobre foram baseados, em sua grande
maioria, nas especificações da Norma Internacional UL1821 – “Thermoplastic Sprinklers Pipe
and Fittings Protection”, que dispõe sobre ensaios aplicáveis à simulação das condições de
desempenho de instalações prediais muito próximas àquelas abordas neste estudo.
Previu-se uma comparação específica entre os seguintes elementos, buscando-se uma
abrangência de análise que considerasse os aspectos relevantes da realidade atual das
instalações internas de gases combustíveis:
Classes de tubos: classes A e E;
Bitolas dos tubos: ½”, ¾”, 1”;
Tipos de soldagem: solda branda e brasagem capilar;
Pressões de utilização: 2,5 – 7,5 – 35 – 150 kPa.
Durante a realização dos ensaios foram aplicadas pressões hidrostáticas crescentes até o limite
solicitado, no intuito de se averiguar possíveis danos nos tubos, nas conexões ou junções
soldadas.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 42
Buscou-se também extrair os elementos de desempenho específicos aos sistemas de tubos de
cobre para cada tipo de solda adotado. Além da verificação de resistência estrutural, foi
também verificada a segurança contra incêndio. A primeira relacionada com situações de
esforços, solicitações de choques e ação acelerada de agentes agressivos, a segunda associada à
resistência da solda ao aquecimento ou fogo, verificando-se a estanqueidade do sistema.
Os principais ensaios utilizados para se determinar o desempenho dos sistemas de tubos e
conexões de cobre foram:
Ensaio de Ciclo térmico
Ensaio de Corrosão - Envelhecimento Acelerado por Névoa Salina
Ensaio de Resistência à Flexão
Ensaio de Resistência à Pressão Hidrostática de Curta Duração
Ensaio de Resistência ao Esmagamento
Ensaio de Resistência ao Fogo
Ensaio de Resistência ao Impacto
Ensaio de Torção
Ensaio de Tração
Ensaio de Vibração
Ensaio de Weather-Ometer - Envelhecimento Acelerado
Uma vez tendo os ensaios definidos, pôde-se então realizar o planejamento de execução das
investigações laboratoriais.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 43
5.3 Alternativas e critérios de priorização de ensaios
O planejamento dos ensaios partiu da necessidade de se avaliar o cruzamento entre todas as
alternativas possíveis, levando-se em consideração classes dos tubos de cobre, bitolas sob
análise e tipos de solda sob investigação.
Fez-se necessário adotar critérios de otimização para a parte experimental, uma vez que não
haveria possibilidade de se ensaiar todas as combinações possíveis dos elementos acima
citados. O detalhamento e planejamento da realização dos ensaios, visando tal otimização,
levou em consideração critérios que expusessem os conjuntos de teste nas situações mais
representativas e críticas, de forma a não se realizar ensaios desnecessários.
Desta forma, priorizaram-se os ensaios de conjuntos em condições de maior fragilidade, de
forma a partir de uma situação de maior vulnerabilidade para o sistema. Foram, portanto,
realizados ensaios em tubos com menor resistência e depois naqueles com maiores resistência,
de forma a possibilitar análise de dados referentes à situação de maior risco ao sistema de
distribuição interna de gás.
Os ensaios foram realizados de forma a contemplar os dois tipos de soldas (branda e forte),
testando-se uma amostra de tubo íntegro e outra de tudo soldado, levando-se em conta a
possibilidade de se estressar o conjunto de maior fragilidade primeiro e em seguida, se
necessário, o conjunto de maior resistência.
Para o caso de menor resistência, identificou-se que deveriam ser tratados os tubos de classe E
e bitola 28. Em se avaliando primeiramente os tubos de classe E (pior situação, com tubos com
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 44
resistências menores), em caso de avaliação positiva nos ensaios, não se justificaria a realização
de ensaios em tubos com maior resistência (bitolas 15 e 22).
5.4 Filtros aplicados para definição de amostras
Também foram utilizados critérios específicos para a identificação dos tipos de amostras a
serem ensaiados.
Com relação ao tipo de solda, teve-se como objetivo verificar a resistência da conexão soldada
por meio da análise da estanqueidade dessas junções. Assim, as amostras ensaiadas foram
compostas tanto de conexões de solda branda quanto de solda forte, de maneira que fosse
possível estabelecer uma comparação entre os tipos de solda e um tubo sem nenhuma
conexão, verificando-se sua integridade e estanqueidade.
Tratando-se da seleção de bitolas dos tubos, ainda segundo a ideia de se analisar os casos de
maior probabilidade de ruptura e/ou deterioração das soldas, optou-se pela escolha dos
maiores diâmetros dos tubos e conexões, associados a conjuntos com menor resistência
(diâmetro 28). Caso fosse verificada a estanqueidade das peças nestas condições, deveriam ser
dispensados os ensaios para seções de maior resistência (diâmetros 22 e a 15), já que estaria
mantida a integridade das seções e da manutenção de sua estanqueidade nas instalações.
Com relação aos ensaios de envelhecimento acelerado, tanto de névoa salina, quanto no
Weather-Ometer, optou-se por verificar o comportamento do material frente às condições de
intempéries, independentemente de suas dimensões. Assim, foram utilizadas todas as bitolas
(28, 22 e 15) e classes (A e E) e tipos de solda (branda e forte).
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 45
No tocante aos ensaios mecânicos conduzidos no laboratório, é importante destacar que foi
investigada a resistência das soldas e da estanqueidade das conexões, partindo-se sempre do
caso de menor resistência mecânica. Uma vez que o material de menor resistência não tenha
sido deteriorado e nem tenha sido observado comprometimento da estanqueidade da seção no
ponto de solda, não se julgou necessário verificar situações de maior resistência.
Os ensaios de pressão são comparativos, já que se quer verificar as máximas pressões admitidas
para os conjuntos tubo + conexão, além da estanqueidade das soldas entre conjuntos íntegros e
ensaiados (que sofreram algum tipo de esforço). Assim, as pressões foram aplicadas em
elevação gradual nos corpos de prova, até a ruptura do sistema. Com isto, pôde-se verificar o
limite de suportabilidade das peças, observando-se a resistência e estanqueidade em diversas
faixas de pressão. Ressalta-se que o planejamento da parte experimental deste trabalho levou
em consideração a relação dos ensaios a serem realizados, os tipos de amostras a serem
utilizadas, os padrões de resultados a serem obtidos, além de um conjunto de informações
necessárias para uma adequada condução de realização dos experimentos em laboratório.
A seguir, é apresentado como foi realizado o planejamento dos ensaios, de forma a otimizar a
estrutura laboratorial e o tempo de análise. É importante se destacar que, para a condução dos
ensaios de maneira satisfatória, todas as peças foram montadas em condições semelhantes de
operação, não havendo diferenciação de processos para uma mesma classe de tubos e soldas.
Ademais, as peças utilizadas são de um mesmo fornecedor, com as mesmas características
físico-químicas e estruturais de forma a não haver divergências nos resultados dos ensaios,
eventualmente causados por diferenças nas amostras.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 46
6 Planejamento dos ensaios
Este capítulo apresenta os detalhes envolvidos no planejamento inicial para a realização dos
ensaios aplicáveis aos sistemas de tubos e conexões de cobre soldados. Incluem as pesquisas de
laboratórios potenciais, contatos e seleção final dos locais para realização da cada um dos
ensaios previstos. Destaca também as condições de preparo, quantidade de amostras
necessárias, bem como outros detalhes pertinentes.
6.1 Laboratórios
O planejamento referente aos laboratórios consistiu em verificar quais atendiam aos requisitos
especificados em termos de infraestrutura, equipamentos, ferramentas e também, uma
previsão de tempo e datas de realização dos ensaios, incluindo a forma e fonte de obtenção de
amostras.
Para a realização dos ensaios foram inicialmente identificados os seguintes laboratórios:
Laboratório Falcão Bauer - Centro Tecnológico de Controle da Qualidade Ltda.
Contato: Daniel / Renê – fone: 3611 0833
e-mail: [email protected]
IPT - Instituto de Pesquisa Tecnológico
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 47
Contato: Berto - fone: 3767 4105
e-mail: [email protected]
CNPQ - Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações
Contato: Célia / Evandro fone: 3705 7227
e-mail: [email protected] ou langui@ cpqd.com.br
TÜV Rheinland do Brasil Ltda - Laboratório UCIEE
Contato: Luiz Fernando Nosé – fone: 5588-6100/6144
e-mail: [email protected]
Após a análise de infraestrutura adequada para a realização dos ensaios, foram selecionados os
laboratórios Falcão Bauer e IPT. A Tabela 15 apresenta a relação dos ensaios bem como a
correlação entre os laboratórios selecionados para sua execução. Também é apresentada uma
estimativa do prazo para realização de cada ensaio, fornecida na época das analises iniciais.
Tabela 15 – Correlação entre os parâmetros e normas
Ensaio aplicável Requisitos Norma Técnica Laboratório Prazo
Resistência ao esmagamento
(crush test)
Carga de 90 kg UL1821 Falcão Bauer
20 dias
Resistência à flexão Flexão sob pressão de 1,21
MPa UL1821
Falcão Bauer
20 dias
Resistência ao impacto Impacto de uma carga de
0,90 kg, equivalente à energia de 20,3 J
UL1821
Falcão Bauer
20 dias
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 48
Ensaio aplicável Requisitos Norma Técnica Laboratório Prazo
Resistência à tração Verificar a força máxima
tolerada pelo sistema
NBR ISO 6892
Falcão Bauer
20 dias
Resistência à vibração Vibração do sistema tubo e
conexão UL1821 -- --
Resistência à torção Torção sob carga de 90kg ASTM E143 -- --
Resistência à pressão hidrostática de curta
duração
Verificar pressão máxima tolerada pelo sistema
UL1821 Falcão Bauer
20 dias
Ciclo térmico Ciclo térmico de até 120ºC
UL1821
Falcão Bauer
20 dias
Resistência ao fogo (com calor direto e indireto)
Verificar temperatura tolerada pelo sistema
NBR 5628-80, NBR10636
IPT 60 dias
Corrosão – Envelhecimento
acelerado por névoa salina
Atmosfera de 5% em NaCl,
UR97% e ph entre 6,5 e 7,2. NBR 8094
Falcão Bauer
20 dias
Wheatherometer ASTM D822-86, G23-
88 -- --
NOTA: considerações a respeito de ensaios não realizados são apresentadas no item 6.3
6.2 Amostras
As amostras de tubos, conexões e soldas foram providenciadas pela equipe da Abrinstal, com as
junções soldadas realizadas por técnico especializado e em conformidade com as normas
vigentes, de maneira que se tivesse uma análise fiel às condições de operação real em campo.
Os materiais foram disponibilizados pelo mesmo fornecedor, garantido assim a uniformidade
das peças.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 49
As amostras foram identificadas quanto ao tipo de solda, materiais de enchimento,
especificações técnicas dos tubos (bitolas e classes), de forma que fosse possível executar os
ensaios sem erros ou contratempos.
Na Tabela 16, a seguir, são apresentados os ensaios realizados, as especificações das amostras
incluindo bitola, classe de tubos e tipos de soldas ensaiadas. Também é apresentado um
resumo, por tipo de ensaio, de quantas amostram foram necessárias para a sua realização.
Tabela 16 – Resumo de ensaios exploratórios a serem realizados
Tipo de ensaio Classe Bitola Tipo Número de amostras
Subtotal de amostras
Ensaio de Resistência ao Esmagamento
28 E
Branda 1
3 Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Resistência à Flexão 28 E
Branda 1
3 Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Resistência ao Impacto 28 E
Branda 1
3 Forte 1
Branda 1
Ensaio de Tração 28 E
Branda 1
3 Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Vibração 28 E
Branda 1
3 Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Torção 28 E
Branda 1
3 Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Resistência à Pressão Hidrostática de Curta Duração
15
A
Branda 1
6
Forte 1
Tubo 1
E
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
22
A
Branda 1
6
Forte 1
Tubo 1
E
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
28 A
Branda 1
6 Forte 1
Tubo 1
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 50
E
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Ciclo Térmico 28 E
Branda 1
3 Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Resistência ao Fogo 28 E Branda 2
6 Forte 2
Ensaio de Corrosão - Envelhecimento Acelerado por
Névoa Salina
15
A
Branda 1
18
Forte 1
Tubo 1
Branda 1
E Forte 1
Tubo 1
22
A
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
Branda 1
E Forte 1
Tubo 1
28
A
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
Branda 1
E Forte 1
Tubo 1
Ensaio de Weather-Ometer - Envelhecimento Acelerado
15
A
Branda 1
18
Forte 1
Tubo 1
Branda 1
E Forte 1
Tubo 1
22
A
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
Branda 1
E Forte 1
Tubo 1
28
A
Branda 1
Forte 1
Tubo 1
Branda 1
E Forte 1
Tubo 1
Total de
Amostras 78
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 51
6.3 Consideração sobre ensaios não necessários
Após a definição dos laboratórios e ensaios, passou-se a detalhar aspectos operacionais da
realização de todos os ensaios previstos. Foram observadas dificuldades quanto à realização de
determinados métodos de ensaio, que a priori haviam sido cotados pelos laboratórios. Assim,
alguns ensaios não puderam ser realizados. As justificativas para os ensaios não realizado são
apresentadas a seguir.
Em relação ao ensaio de Weather-Ometer, verificou-se que nenhum dos laboratórios
identificados possuía equipamento compatível para a sua correta realização. O teste de
Weather-Ometer busca ensaiar o envelhecimento acelerado em materiais através da simulação
de ciclos de temperatura e umidade. Sendo assim, após análise conjunta entre os membros da
equipe de desenvolvimento e a Comgás, entendeu-se que a realização do ensaio de fogo e de
névoa salina representariam de forma satisfatória os condicionamentos e agressões
inicialmente estabelecidos, sem prejuízo para o estudo.
Quanto à realização do ensaio de Torção, os laboratórios identificados informaram que não
dispunham dos equipamentos adequados para a sua simulação e que a adaptação com a
utilização de outro equipamento comprometeria a eficácia na simulação do esforço e do
resultado pretendido. Por trata- se de ensaio mecânico, foi acordado que o seu efeito poderia
ser verificado através de outros ensaios mecânicos considerados mais críticos, como o ensaio de
tração.
Em relação ao ensaio de Vibração, a equipe de trabalho entendeu que a agressão prevista era
significativamente inferior a outros ensaios mecânicos planejados. Houve também consenso no
cancelamento deste ensaio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 52
De forma a compensar algum eventual prejuízo de análise, a equipe de trabalho decidiu por
acrescentar o ensaio de Tração ao ensaio de pressão hidrostática. Desta forma, foi incluída
análise de resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto tubo + conexão após
serem submetidos à tração. A relação final dos ensaios aprovados, bem como o detalhamento
de seus procedimentos e respectivos resultados, é apresentada no capítulo 7.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 53
7 Realização dos ensaios
Neste capítulo são apresentados os detalhes sobre a realização dos ensaios propostos para
avaliação de desempenho dos sistemas de tubos e conexões de cobre soldados. São detalhados
os aspectos de planejamento das atividades de interface com os laboratórios, a realização dos
ensaios e os resultados obtidos.
7.1 Padronização de amostras e registros
Os corpos-de-prova “padrões” foram constituídos por três conjuntos compostos da seguinte
forma: (i) 1 tubo sem conexão, (ii) 1 tubo + conexão solda branda e (iii) 1 tubo + conexão solda
forte. Os conjuntos estavam vazios e não pressurizados, e possuíam aproximadamente 600 mm
de comprimento. Em uma das extremidades foi soldado um plug para vedação do conjunto. Na
outra extremidade foi instalada uma saída de ½” BSP, para que fosse possível a realização do
teste de pressão hidrostática. A relação de amostras padrões é apresentada a seguir:
1 amostra tubo 28 classe E;
1 amostra tubo 28 classe E + luva 28 (solda branda);
1 amostra tubo 28 classe E + luva 28 (solda forte).
Foi também acordado um padrão de registros mínimos dos ensaios, conforme apresentado a
seguir:
características do tubo e da conexão ensaiada;
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 54
ocorrências nos corpos de prova após a aplicação de esforços (quando aplicável);
pressão hidrostática interna na ruptura (quando aplicável);
registro fotográfico de amostras antes e após ensaio;
data de realização do ensaio.
7.2 Resumo de condições de ensaios
A Tabela 17 apresenta um resumo das condições de realização dos ensaios.
Tabela 17 – Resumo de condições de ensaios
Ensaio Bitola Classe Conexão Solda Número
Amostras Condição ensaio Obs
Resistência ao Esmagamento
28 E
Luva Branda 1
- carga de 90 Kg - corpo de prova 300 mm
Comprimento corpo prova compatível
equipamento de teste
Luva Forte 1
- - 1
Resistência à Flexão
28 E
Luva Branda 1
- aprox. 3,6 m
Tubo preenchido com água para gerar
aumento de carga.
Luva Forte 1
- - 1
Resistência ao Impacto
28 E
Luva Branda 1 - peso aprox. de 0,90 kg - altura de 2,30 m - corpo de prova: peça cilíndrica de Ø 31,7
Energia em torno de 20,31 J
Luva Forte 1
- - 1
Tração + pressão 28 E
Luva Branda 1 - tubo+conexão: corpo de prova de 30 cm de cada lado da conexão; tubo sem conexão aprox. 60 cm
Extremidades afixadas por
garras ao equipamento
medição
Luva Forte 1
- - 1
Tração a ruptura 28 E
Luva Branda 1 - tubo+conexão: corpo de prova de 30 cm de cada lado da conexão; tubo sem conexão aprox. 60 cm
Extremidades afixadas por
garras ao equipamento
medição
Luva Forte 1
- - 1
Resistência à Pressão
15 22
A
Luva Branda 6 - tubo+conexão: corpo de prova de 30 cm de cada
Pressão aplicada até Luva Forte 6
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 55
Hidrostática de Curta Duração
28 E - - 6
lado da conexão; tubo sem conexão aprox. 60 cm
ruptura
Ciclo Térmico 28 E
Luva Branda 1
- ciclo de calor entre 20°C e 150°C, período de 24h; - corpo de prova 300 mm
5 ciclos completos;
comprimento corpo prova compatível
equipamento de teste
Luva Forte 1
- - 1
Resistência ao Fogo
28 E
Luva
Branda
2 - tubo+conexão: corpo de prova de 30 cm de cada lado da conexão; tubo sem conexão aprox. 60 cm; - aplicação de fontes direta e indireta de calor entre 200°C e 1000°C
Luva Forte 2
- - 2
Corrosão- Envelhecimento Acelerado por Névoa Salina
15 22 28
A
E
Luva Branda 6 - tubo+conexão: corpo de prova de 30 cm de cada lado da conexão; tubo sem conexão aprox. 60 cm
solução de NaCl a 5%, em
temperatura de 35°C
Luva Forte 6
- - 6
Luva Forte 6
- - 6
Total de Tipos de Ensaios: 9
7.3 Planejamento dos ensaios no laboratório Falcão Bauer
Após definir quais os ensaios a realizar no laboratório Falcão Bauer, foi necessário planejar
como seria realizada a confecção das amostras, sua a verificação de padronização e
identificação, que incluíam as seguintes atividades: o corte das amostras nos tamanhos
adequados, alinhamento com o soldador para atender os requisitos identificados, acompanhar
os ajustes das máquinas e a realização dos ensaios propriamente ditos.
Para que os testes fossem executados, o laboratório Falcão Bauer solicitou algumas ‘amostras
extras’ para os testes iniciais e ajustes das máquinas de ensaio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 56
A Tabela 18 contém o modelo para a correta identificação das amostras. Foi proposto uma
sequencia numérica de 1 a 42 para a identificação das amostras utilizadas nos ensaios oficiais,
destacando: bitola; conexão com luva ou sem luva; tipo de solda e teste aplicável. No total
foram contabilizadas as 42 amostras oficiais e mais 22 amostras extras de ajustes necessários,
totalizando 64 amostras.
Tabela 18 – Identificação das amostras – Falcão Bauer
Ensaio Bitola Classe Conexão Solda Número
amostras Identificação de amostras
Resistência ao Esmagamento + Pressão
Hidrostática 28 E
Luva Branda 1 (1) 28E/luva/BR - Resist Esmag
Luva Forte 1 (2) 28E/luva/FT - Resist Esmag
- - 1 (3) 28E/ - / - Resist Esmag
Resistência à Flexão + Pressão Hidrostática
28 E
Luva Branda 1 (4) 28E/luva/BR - Resist Flexão
Luva Forte 1 (5) 28E/luva/FT - Resist Flexã
- - 1 (6) 28E/ - / - Resist Flexão
Resistência ao Impacto + Pressão Hidrostática
28 E
Luva Branda 1 (7) 28E/luva/BR - Resist Impacto
Luva Forte 1 (8) 28E/luva/FT - Resist Impacto
- - 1 (9) 28E/ - / - Resist Impacto
Tração + Pressão Hidrostática
28 E
Luva Branda 1 (10) 28E/luva/BR - Tração + Pressão
Luva Forte 1 (11) 28E/luva/FT - Tração + Pressão
- - 1 (12) 28E/ - / - Tração + Pressão
Tração à Ruptura 28 E
Luva Branda 1 (13) 28E/luva/BR - Tração Rup
Luva Forte 1 (14) 28E/luva/FT - Tração Rup
- - 1 (15) 28E/ - / - Tração Rup
Resistência à Pressão Hidrostática de Curta
Duração
A Luva Branda 1 (19) 15A/luva/BR – Pressão
15 Luva Forte 1 (20) 15A/luva/BR – Pressão
- - 1 (21) 15A/ - / - Pressão
E Luva Branda 1 (22) 15E/luva/BR – Pressão
15 Luva Forte 1 (23) 15E/luva/BR – Pressão
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 57
- - 1 (24) 15E/ - / - Pressão
A Luva Branda 1 (25) 22A/luva/BR – Pressão
22 Luva Forte 1 (26) 22A/luva/BR – Pressão
- - 1 (27) 22A/ - / - Pressão
E Luva Branda 1 (28) 22E/luva/BR – Pressão
22 Luva Forte 1 (29) 22E/luva/BR – Pressão
- - 1 (30) 22E/ - / - Pressão
A Luva Branda 1 (31) 28A/luva/BR – Pressão
28 Luva Forte 1 (32) 28A/luva/FT – Pressão
- - 1 (33) 28A/ - / - Pressão
E Luva Branda 1 (34) 28E/luva/BR – Pressão
28 Luva Forte 1 (35) 28E/luva/FT – Pressão
- - 1 (36) 28E/ - / - Pressão
Ciclo Térmico 28 E
Luva Branda 1 (37) 28E/luva/BR - Ciclo Térmico
Luva Forte 1 (38) 28E/luva/FT - Ciclo Térmico
- - 1 (39) 28E/ - / - Ciclo Térmico
Corrosão- Envelhecimento Acelerado por Névoa
Salina
Luva Branda 1 (40) 28E/luva/BR -Névoa salina
28 E Luva Forte 1 (41) 28E/luva/FT - Névoa salina
- - 1 (42) 28E/ - / - Névoa salina
A relação das 22 amostras extras, dedicadas para o ajuste das máquinas e realização de testes
inicias, é apresentada na Tabela 19.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 58
Tabela 19 – Relação de amostras extras
Ensaio Bitola Classe Conexão Solda Número
amostras Identificação de amostras
Conjunto Extra de
Amostras para Ensaios
Luva Branda 4 (43 - 46) 28E/luva/BR - Amostra
extra
28 E Luva Forte 4 (47- 50) 28E/luva/FT - Amostra
extra
- - 4 (51 - 54) 28E/ - / - Amostra
extra
Conjunto p/ Ajuste
Máquina 28 E - - 10
(55 - 64) 28E/ - / - Amostra
extra
Os preparativos das amostras foram realizados entre os dias 12 e 19 de abril de 2012. Nas
Figuras 1 e 2, são aprestados os primeiros registros (figuras) de preparação das amostras (tubos,
luvas, conexões, tampão).
Figura 1 – Conjunto em cobre de tubo, tampão, luva e conector
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 59
Figura 2 – Conjunto montado em cobre com etiqueta de identificação
7.4 Planejamento dos ensaios no laboratório IPT
Para a realização do ensaio de fogo foi necessário planejar como seria realizada a confecção das
amostras, bem como da parede estrutural que conteria os conjuntos instalados. Cada conjunto
de corpos de prova deveria ser ensaiado numa instalação aparente (fixados em parede de
alvenaria e exposto ao fogo direto), e numa instalação embutida (também em parede de
alvenaria). O conjunto de amostras padrão a ser ensaiado foi composto por 3 corpos e
identificado, conforme Tabela 20.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 60
Tabela 20 – Conjunto de amostras padrão ensaio de fogo
Ensaio Bitola Classe Conexão Solda Número
amostras Identificação de amostras
Resistência ao Fogo 28 E
Luva Branda 2 28E/luva/BR - Resist Fogo
Luva Forte 2 28E/luva/FT - Resist Fogo
-- -- 2 28E / - / - Resist Fogo
As amostras deviam ser iguais no que se refere ao comprimento, forma, tipo e diâmetro dos
tubos e conexões (onde aplicável), porém distintas tendo em conta o tipo de solda utilizada.
Também deveria ser embutida na parede, a tubulação sem conter nenhum tipo de solda, com
objetivo de verificar o comportamento de um tubo sem conexão exposta ao fogo. As Figuras 3,
4 e 5 apresentam a sequencia para a realização do ensaio de fogo, destacando-se a construção
da parede de alvenaria.
Figura 3 – Início da construção da parede para ensaio de fogo
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 61
Figura 4 – Construção da parede para ensaio de fogo
Figura 5 – Construção final da parede para ensaio de fogo
Para a realização do ensaio de fogo é necessário o monitoramento da temperatura nas regiões
de conexões dos tubos através de termostatos. Foi, portanto, necessário adquirir os termopares
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 62
que foram colocados na região interna da parede (local da solda de cada amostra), dado a sua
fragilização na hora do ensaio de fogo. Na Figura 6 é apresentada foto dos termopares utilizados
no ensaio de fogo.
Figura 6 – Registro de termopares para ensaio de fogo
Os resultados de cada ensaio e demais registros estão apresentados no ítem a seguir.
7.5 Realização de ensaios no laboratório Falcão Bauer
No caso do Laboratório Falcão Bauer, toda a preparação das amostras foi realizada por técnico
especialista em soldagem e em conformidade com as normas vigentes. A Tabela 21 abaixo
apresenta o cronograma com data da realização dos ensaios no laboratório Falcão Bauer.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 63
Tabela 21 – Cronograma de preparação e execução dos ensaios – Falcão Bauer
Dia Horário Preparação e execução Quantidade
de amostras
23/04/2012 Entrega de amostras 18
28/04/2012 Entrega de amostras 27
02/05/2012 Preparação para os ensaios de Pressão hidrostática
03/05/2012 09:00 h às 16:00 h Execução do Ensaio Pressão Hidrostática 18
04/05/2012 Preparação para os ensaios de Tração e Impacto
21/05/2012 09:00 h ás 16:00 h Execução do Ensaio de Tração até ruptura 3
21/05/2012 09:00 h ás 16:00 h Execução do Ensaio de Tração e Pressão Hidrostática 3
21/05/2012 09:00 h ás 16:00 h
Execução do Ensaio de Esmagamento e Pressão
Hidrostática 3
22/05/2012 09:00 h às 16:00 h Execução do Ensaio de Impacto e Pressão Hidrostática 3
22/05/2012 09:00 h
Execução do Ensaio de Ciclo Térmico e Pressão
Hidrostática – Início 3
22/05/2012 09:00 h
Execução do Ensaio de Corrosão e Pressão Hidrostática –
Início 3
01/06/2012 09:00 h às 16:00 h
Execução do Ensaio de Ciclo Térmico e Pressão
Hidrostática – Término 3
05/06/2012 09:00 h às 16:00 h Execução do Ensaio de Flexão e Pressão hidrostática 3
21/06/2012 09:00 h às 16:00 h
Execução do Ensaio de Corrosão e Pressão Hidrostática –
Término 3
24/07/2012 Retirada amostras
7.6 Realização dos ensaios no laboratório do IPT
Com relação ao laboratório IPT, o ensaio de fogo necessitou da construção de uma parede de
alvenaria, para que os tubos fossem embutidos e para que o fogo fosse aplicado . Nesse caso,
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 64
cada conjunto de corpos de prova foi ensaiado numa instalação aparente (fixados em parede de
alvenaria e exposto ao fogo direto), e numa instalação embutida (também em parede de
alvenaria).
As amostras de tubos, conexões e soldas utilizados no ensaio de fogo tiveram suas seções
soldadas pelo mesmo técnico especializado que confeccionou as amostras utilizadas no Falcão
Bauer. O cronograma do ensaio é apresentado na Tabela 22.
Tabela 22 – Cronograma de ensaios – IPT
Dia Horário Ensaio / Preparação Quantidade de
Amostras
27/07/2012 Entrega de materiais e amostras
30/07/2012 09:00 h às 16:00 h Construção parede alvenaria – Início
31/07/2012 09:00 h às 16:00 h Construção parede alvenaria – Fim
02/08/2012 09:00 h às 16:00 h Preparação e entrega de Amostras 6
06/08/2012 09:00 h às 16:00 h Montagem da rede tubos e conexões - início 6
08/08/2012 09:00 h às 16:00 h Montagem da rede tubos e conexões - fim 6
13/08/2012 09:00 h às 16:00 h Ensaio de Fogo – início
13/08/2012 09:00 h às 16:00 h Ensaio de Fogo – Fim
7.7 Resultados e registros
São apresentados a seguir alguns registros fotográficos dos ensaios realizados. O registro
detalhado de cada ensaio, bem como as fotos da montagem dos equipamentos e seus
resultados, os relatórios emitidos pelo Falcão Bauer e IPT são disponibilizados em arquivos
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 65
anexos a esse relatório. A seguir são detalhados os principais resultados de cada ensaio
realizado.
7.7.1 Ensaio de resistência ao esmagamento e pressão hidrostática
O ensaio de resistência ao esmagamento foi realizado em um aparelho de compressão, com
carga de 90 Kg aplicada através de uma placa metálica, com velocidade aproximada de 13
mm/min e mantida por 5 minutos. O ensaio teve como objetivo verificar a resistência à pressão
hidrostática interna de tubo e conjunto tubo + conexão após serem submetidos ao esforço de
esmagamento. A Figura 7 apresenta a montagem para realização do ensaio.
Figura 7 – Aparelho de ensaio de esmagamento
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 66
Após a realização do esmagamento foi realizado o ensaio de pressão hidrostática, para
avaliação de danos estruturais no material. Nos ensaios realizados, em todas as amostras, não
foi detectado nenhuma falha. A carga aplicada de 90 Kg não chegou a marcar o tubo nem a
interferir em suas propriedades que pudessem diminuir sua resistência a pressão hidrostática
aplicada.
A Figura 8 apresenta resultado do ensaio de teste hidrostático com pressão de ruptura.
Figura 8 – Resultado após ensaio de pressão hidrostática
As pressões de ruptura encontradas, com o também as ocorrências nos tubos após ensaio de
esmagamento, são apresentadas na Tabela 23.
(1) 28E/luva/BR - Esmag (2) 28E/luva/FT - Esmag
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 67
Tabela 23 – Resultados do ensaio esmagamento e pressão hidrostática
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(1) 28E/luva/BR - Resist Esmag
91 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(2) 28E/luva/FT - Resist Esmag
100 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(3) 28E/ - / - Resist Esmag
90 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
7.7.2 Ensaio de resistência à flexão e pressão hidrostática
A amostra foi inicialmente preenchida com água, e fixada entre dois apoios distanciados de 3,4
m, e submetida a um esforço de compressão pontual no centro com carga de 3 kgf, durante o
período de 1 minuto, sendo relatadas as ocorrências.
Em seguida, a amostra foi submetida à pressão hidrostática interna, até a sua máxima
resistência. O objetivo do ensaio foi verificar a resistência à pressão hidrostática interna de tubo
e conjunto tubo + conexão após serem submetidos ao esforço de flexão.
A Figura 09 apresenta a montagem do ensaio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 68
Figura 09 – Tubo submetido à carga na região da solda
No caso do ensaio de flexão com tubo + conexão utilizando-se soda forte, o teste não gerou
deformação perceptível. As pressões de ruptura encontradas nos tubos após ensaio de flexão
são apresentadas na Tabela 24.
Tabela 24 – Resultados do ensaio flexão e pressão hidrostática
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(4) 28E/luva/BR -
Resist Flexão 92
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(5) 28E/luva/FT -
Resist Flexão 90
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(6) 28E/ - / -
Resist Flexão 94
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(5) 28E/luva/FT - Flexão
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 69
Como análise cabe salientar que a tolerância apontada pela Norma NBR 13206, Tubo de cobre
leve, médio e pesado, sem costura, para condução de fluidos para bitola 28 é de 2,7 MPa. Neste
caso todas as rupturas dos tubos se encontram bem acima da tolerância definida em Norma.
7.7.3 Ensaio de resistência ao impacto e pressão hidrostática
A amostra foi inicialmente submetida ao ensaio de impacto por uma peça cilíndrica de Ø 31,7
mm com massa de 0,90 kg lançada de uma altura de 2,30 m, sendo relatadas as devidas
ocorrências. A Figura 10 apresenta a montagem para realização do ensaio. Após as amostras
serem submetidas ao ensaio, todas apresentaram deformação na região do impacto, todavia,
não houve ruptura do tubo ou da conexão. A Figura 11 apresenta evidência dos danos
causdados.
Figura 10 – Tubo submetido ao impacto na região da solda
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 70
Figura 11 – Resultado da amostra submetida ao impacto na região da solda
Em seguida, as amostras foram submetidas à pressão hidrostática interna, até a sua máxima
resistência, sendo relatadas as ocorrências. O objetivo do ensaio foi verificar a resistência à
pressão hidrostática interna de tubo e conjunto tubo + conexão após serem submetidos ao
impacto. As pressões de ruptura encontradas nos tubos após ensaio de impacto são
apresentadas na Tabela 25.
Tabela 25 – Resultados do ensaio de impacto e pressão hidrostática
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(7) 28E/luva/BR
– Resist Impacto 100
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(8) 28E/luva/FT -
Resist Impacto 90
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(9) 28E/ - / -
Resist Impacto 95
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(7) 28E/luva/BR – Impacto Impacto
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 71
Neste caso, a resistência a pressão hidrostática e os valores de ruptura estabelecidos nas 3
amostras estão bem acima da tolerância máxima estabelecida pela NBR 13206.
7.7.4 Ensaio de tração e pressão hidrostática
A amostra foi inicialmente submetida a uma carga de tração de 900 N, por um período de 5
minutos, sendo relatadas as ocorrências, após o alivio da carga. Após a realização dos ensaios
nenhuma das amostras apresentou deformação visualmente perceptível. A Figura 12 apresenta
a realização do ensaio de tração.
Figura 12 – Aparelho de ensaio de tração
Em seguida, as amostras foram submetidas à pressão hidrostática interna, até a sua máxima
resistência, sendo relatadas as ocorrências. O objetivo do ensaio foi verificar a manutenção da
resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto tubo + conexão após serem
submetidos à tração. A Figura 13 apresenta resultado de rompimento do tubo na região
fragilizada pela solda forte.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 72
Figura 13 – Resultado da amostra após ensaio de pressão hidrostática
As pressões de ruptura encontradas nos tubos após ensaio de tração são apresentadas na
Tabela 26.
Tabela 26 – Resultados do ensaio de tração e pressão hidrostática
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Tração
(10) 28E/luva/BR
– Resist Tração 130
Ruptura no Tubo na região
termicamente afetada
(11) 28E/luva/FT
- Resist Tração 89
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(12) 28E/ - / -
Resist Tração 93
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(11) 28E/luva/FT
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 73
Como resultado, o ensaio demonstrou que a carga de tração exercida não prejudicou as
amostras e os valores de ruptura após o ensaio de pressão hidrostática a ruptura nas 3 amostras
estão bem acima da tolerância máxima estabelecida pela NBR 13206.
7.7.5 Ensaio de tração à ruptura
A amostra foi fixada na máquina de ensaios e submetida ao esforço de tração, até a carga
máxima de resistência, sendo relatadas as ocorrências. A Figura 14 apresenta as evidências de
rupturas nas amostras.
Figura 14 – Tubo submetido à tração a ruptura na região da solda
O objetivo do ensaio foi verificar a resistência dos corpos de prova com relação à tração até a
sua ruptura. Os esforços máximos de tração encontrados nos tubos após o ensaio de tração à
ruptura são apresentados na Tabela 27.
(13) 28E/luva/BR – Resist (15) 28E/ - / -
Resist Tração rup
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 74
Tabela 27. Resultados do ensaio de tração à ruptura
Ensaio Identificação de
amostras Carga máxima de resistência (kgf)
Ocorrência
Tração até ruptura
(13) 28E/luva/BR –
Resist Tração rup 1762 Ruptura no Tubo
(14) 28E/luva/FT -
Resist Tração rup 1210
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(15) 28E/ - / -
Resist Tração rup 1540 Ruptura na Garra
7.7.6 Resistência à pressão hidrostática de curta duração
As amostras foram submetidas à pressão hidrostática interna tendo sua pressão interna elevada
gradualmente até que se verificasse a ruptura, sendo relatadas as ocorrências significativas. O
objetivo do ensaio foi verificar a ocorrência de rupturas, separações ou vazamentos ao
submeter o tubo e as conexões a uma pressão hidrostática interna. A Figura 15 apresenta
resultados de amostras submetidas ao ensaio hidrostático.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 75
Figura 15. Amostras após ensaio de pressão hidrostática até ruptura
As pressões de ruptura encontradas nos tubos após ensaio de pressão hidrostática são
apresentadas na Tabela 28.
Tabela 28 – Resultados do ensaio de pressão hidrostática de curta duração
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(19) 15A/luva/BR – Pressão
180 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(20) 15A/luva/BR – Pressão
200 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(21) 15A/ - / - Pressão
190 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(22) 15E/luva/BR – Pressão
120 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(23) 15E/luva/BR – Pressão
115 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 76
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(24) 15E/ - / - Pressão
120 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(25) 22A/luva/BR – Pressão
160 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(26) 22A/luva/BR – Pressão
150 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(27) 22A/ - / - Pressão
170 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(28) 22E/luva/BR – Pressão
110 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(29) 22E/luva/BR – Pressão
105 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(30) 22E/ - / - Pressão
110 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(31) 28A/luva/BR – Pressão
90 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(32) 28A/luva/FT – Pressão
130 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(33) 28A/ - / - Pressão
120 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(34) 28E/luva/BR – Pressão
95 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(35) 28E/luva/FT – Pressão
90 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
(36) 28E/ - / - Pressão
95 Ruptura no Tubo na região termicamente
afetada
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 77
Os tubos foram submetidos ao ensaio de pressão hidrostático para verificar sua resistência
mecânica a esforços internos. Os resultados encontrados apontam resistência mecânica
superior à tolerância máxima especificada pela NBR 13206.
7.7.7 Ensaio de ciclo térmico
As amostras foram inicialmente submetidas a cinco (5) ciclos térmicos, com exposição à
temperaturas de 150oC e 20oC, por 24 horas. A Figura 16 ilustra o equipamento para realização
do ensaio. Em seguida, as amostras foram submetidas à pressão hidrostática interna, até a sua
máxima resistência. A Figura 17 ilustra resultado do teste após aplicação de pressão.
Figura 16 – Estufa do ensaio de ciclo térmico
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 78
Figura 17 – Resultado do tubo após ser submetido ao ciclo térmico
O objetivo do ensaio foi verificar a manutenção da resistência à pressão hidrostática interna dos
tubos e conjunto tubo + conexão após serem submetidos ao ciclo térmico. As pressões de
ruptura encontradas nos tubos após ensaio do ciclo térmico são apresentadas na Tabela 29.
Tabela 29 – Resultados do ensaio de ciclo térmico
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(37)
28E/luva/BR –
Resist Pressão
93
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(38) 28E/luva/FT
- Resist Pressão
88 Ruptura no Tubo na região
termicamente afetada
(39) 28E/ - / -
Resist Pressão 92
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(38) 28E/luva/FT
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 79
O ensaio de ciclo térmico não prejudicou as amostras e os valores de ruptura após o ensaio de
pressão hidrostática nas 3 amostras estão acima da tolerância máxima estabelecida pela NBR
13206 de 2,7 MPa.
7.7.8 Ensaio de envelhecimento acelerado por névoa salina
As amostras foram expostas à névoa salina por um período de 720 horas. As ocorrências
encontradas nas 3 amostras, após as primeiras 48 horas da névoa salina, referem-se ao
surgimento de produtos de corrosão “verde”, e após as 720 horas as amostras apresentaram
intensificação da corrosão “verde “.
Em seguida, as amostras foram submetidas à pressão hidrostática interna, até a sua máxima
resistência, sendo relatadas a devidas ocorrências. O objetivo do ensaio foi verificar a
manutenção da resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto tubo + conexão
após serem submetidos ao ensaio de névoa salina. As Figuras 18 e 19 apresentam as amostras
após ensaio de névoa salina e subsequente resistência hidrostática.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 80
Figura 18 – Tubo submetido a ensaio de névoa salina na região da solda
Figura 19 – Resultado após ensaio de pressão hidrostática
As pressões de ruptura encontradas nos tubos após ensaio do ciclo térmico são apresentadas na
Tabela 30.
(41) 28E/luva/FT
(41) 28E/luva/FT
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 81
Tabela 30 – Resultados do ensaio de envelhecimento acelerado por névoa salina
Ensaio Identificação de
amostras Pressão máxima
atingida (bar) Ocorrência
Pressão Hidrostática
(40) 28E/luva/BR –
Resist Pressão 90
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(41) 28E/luva/FT -
Resist Pressão 86
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
(42) 28E/ - / -
Resist Pressão 84
Ruptura no Tubo na região termicamente afetada
O ensaio de envelhecimento acelerado por névoa salina não prejudicou as amostras e os valores
de ruptura após o ensaio de pressão hidrostática nas 3 amostras estão acima da tolerância
máxima estabelecida pela NBR 13206.
7.7.9 Resistência ao fogo
As amostras foram expostas a aplicação de fontes direta e indireta de calor para diversas faixas
de temperatura, entre 200oC e 1000oC, observando-se a ocorrência de anomalias,
deformidades, vazamento ou ruptura dos corpos de prova.
O objetivo do ensaio foi verificar a integridade da tubulação em situações a que esta seja
submetida a um incêndio, por meio de calor direto ou indireto, através de forno de ensaio de
resistência ao calor. As amostras foram submetidas à pressurização máxima de operação (150
kPa) durante a realização do ensaio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 82
Todos os trechos da tubulação possuíam cotovelo de 90º, Tê para colocação dos manômetros,
válvula e bico de engate rápido tipo espigão. As Figuras 20 e 21 ilustram estruturas de
montagem de ensaios.
Figura 20 – Detalhes das amostras montadas
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 83
Figura 21 – Dimensionamento da parede
A figura abaixo contém os resultados de todas as medições de temperatura no forno de ensaio
e das tubulações, efetuadas durante o ensaio de fogo.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 84
5 556 490 382 357 377 25 27 25
10 658 609 530 534 542 44 57 50
15 719 680 638 937 631 86 97 87
20 761 738 703 697 688 99 98 98
25 795 780 760 750 743 99 105 98
30 822 814 802 798 790 106 124 106
35 845 841 834 834 827 119 151 120
40 865 870 871 870 864 140 159 138
45 882 897 900 897 892 162 177 157
50 898 915 921 919 914 183 182 231
55 912 927 938 932 928 203 197 255
60 925 942 954 948 943 221 216 277
65 937 955 969 963 959 239 234 297
70 948 968 983 977 973 255 252 315
75 959 979 995 989 986 271 268 332
80 968 988 1006 1000 997 286 284 347
85 977 998 1017 1011 1007 300 298 362
90 986 1006 1027 1020 1017 314 313 376
Pto 6
Temperatura da face não exposta ao fogo (ºC)
Tubulações aparentes Tubulações embutidastempo
(min)
Curva
Padrão
normativa
∆T (ºC)
Variação
temperatura
média do forno
∆T (ºC)Pto 1 Pto 2 Pto 3 Pto 4 Pto 5
Figura 22 – Valores de temperatura obtidos no ensaio de fogo
Após o termino do ensaio e resfriamento do corpo de prova, os trechos de tubulações foram
retirados e todas as conexões foram analisadas. Os tubos embutidos (amostras 4 e 5)
mantiveram-se pressurizados durante os 90 minutos do ensaio e não apresentaram ruptura ou
indício de que as soldas haviam se desalojado das conexões.
Já as tubulações aparentes estavam parcialmente danificadas e os tubos desconectados das
conexões após o ensaio de fogo. Os resultados após o ensaio de fogo são apresentados na
Tabela 31.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 85
Tabela 31 – Resultados do ensaio de Fogo
Ensaio Identificação de
amostras
Pressão inicial (bar)
Temperatura no ponto ruptura (
0C)
Tempo da ruptura (min)
Observação
Resistência ao Fogo
(1) 28E/luva/BR –
Aparente 1,5 260
0C 2 minutos
(2) 28E/luva/FT –
Aparente 1,5 710
0C 21 minutos
(3) 28E/ - / - Aparente
1,5 7200
C 23 minutos
(4) 28E/ - / - Embutida
1,5 - - - - Não rompeu
(5) 28E/luva/FT –
Embutida 1,5 - -
- -
Não rompeu
(6) 28E/luva/BR – Embutida
1,5 2450C 66 minutos
Verificou-se que as soldas das amostras mantiveram-se integras até atingir as temperaturas
próximas de sua fusão (forte 750°C e branda 250°C), o que demonstra que o efeito do aumento
da pressão interna, em decorrência do aumento da temperatura, não gerou impacto adicional
que afetasse a integridade das soldas. Pode se concluir que o vazamento das amostras ocorreu
devido exclusivamente à temperatura limite de fusão da solda.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 86
8 Análise dos resultados
Este capítulo tem como propósito apresentar a análise sobre o desempenho das amostras de
sistemas de tubos de cobre após a realização dos ensaios. Para avaliar se as agressões realizadas
foram capazes de fragilizar a estrutura das amostras do conjunto tubo + conexão de cobre, as
análises referentes aos ensaios mecânicos foram desenvolvidas em duas etapas específicas.
A primeira etapa tratou de verificar o comportamento das amostras quando submetidos ao
ensaio de pressão hidrostática, até a ruptura, sem que o conjunto tivesse sofrido qualquer tipo
de agressão. A segunda etapa se importou em confrontar os resultados dos conjuntos
submetidos ao ensaio de pressão hidrostática, até a ruptura, depois de realizadas as agressões
previstas.
Em função da particularidade do ensaio de fogo, foi realizada análise específica para tal ensaio.
As análises se concentraram no comportamento da bitola 28 de classe E, no conjunto composto
por um tubo sem solda e nos conjuntos possuindo conexões com solda branda e solda forte.
8.1 Padrões de pressão de serviço para tubos de cobre
Os tubos de cobre devem resistir às pressões internas máximas conforme limites estabelecidos
nas Normas Técnicas existentes para cada aplicação particular. Segundo a ABNT NBR 15526, a
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 87
pressão máxima de trabalho para instalações internas de gases combustíveis é de 150 kPa (1,5
bar).
Os requisitos de pressão de trabalho para tubos de cobre leve (E), médio (A) e pesado (I), sem
costura, para condução de fluidos estão definidos na norma ABNT NBR 13206.
Destaca-se que tais níveis de pressão são estabelecidos com um fator de segurança igual a 5, ou
seja, as pressões declaradas são 5 vezes menores do que aquelas necessárias para levar o tubo à
ruptura em condições normais. A Tabela 32 apresenta os níveis de pressão de serviço para
tubos de cobre, recomendados pela ABNT NBR 13206.
Tabela 32 – Níveis de pressão de serviço NBR 13206
Diâmetro externo nominal (mm)
Pressão de Serviço (bar)
Classe E Classe A
15 42,5 69,1
22 34,6 52,4
28 27,0 40,9
8.2 Análise de resistência à pressão hidrostática
Na Figura 23 observa-se a pressão de ruptura nas amostras que não sofreram agressão,
considerando-se a bitola 28 e classe E (solda branda, forte e tubo íntegro), quando submetidos
ao ensaio de pressão hidrostática até a ruptura do conjunto sob ensaio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 88
95
90
95
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
28E BRANDA
28E FORTE
28E TUBOB
ito
la
bar
Figura 23 – Pressão máxima atingida após ensaio de pressão hidrostática sem agressão
Na Figura 24 são apresentados os resultados da pressão de ruptura dos conjuntos tubos +
conexões com solda branda, após realizadas as agressões químicas e mecânicas previstas nos
ensaios realizados.
91
92
100
130
95
93
90
0 20 40 60 80 100 120 140
Esmagamento
Flexão
Impacto
Tração
Pressão Hidr.
Ciclo Térm.
Corrosão Névoa
Bar
Figura 24 – Resultados de ruptura após ensaio pressão hidrostática - bitola 28 classe E solda
branda
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 89
Foi possível observar que o comportamento dos conjuntos tubos + conexões na bilota 28 de
classe E, unidos por solda branda, após sofrer agressões químicas ou mecânicas não se
modificou e que os resultados permanecem na mesma faixa daqueles obtidos quando da
realização do ensaio de pressão hidrostática sem agressões (vermelho).
Na figura 25 é apresentado o comportamento da pressão de ruptura do conjunto tubos +
conexões em bitola 28 de classe E, unidos com solda forte.
100
90
90
89
90
88
86
75 80 85 90 95 100 105
Esmagamento
Flexão
Impacto
Tração
Pressão Hidr.
Ciclo Térm.
Corrosão Névoa
Bar
Figura 25 – Resultados de ruptura após ensaio pressão hidrostática - bitola 28 classe E solda
forte
Nesse gráfico foi possível examinar que a ruptura do conjunto de tubos + conexões, após
realização do ensaio de pressão hidrostática, é semelhante aos demais resultados encontrados
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 90
nos conjuntos sem qualquer agressão (vermelho). Ficou evidenciado que as agressões não
comprometem a resistência dos tubos e conexões.
Na Figura 26 são apresentados os resultados das pressões de ruptura no tubo íntegro de bitola
28 e classe E, após agressões previstas nos diversos ensaios realizados.
90
94
95
93
95
92
94
87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
Esmagamento
Flexão
Impacto
Tração
Pressão Hidr.
Ciclo Térm.
Corrosão Névoa
Bar
Figura 26 – Resultados de ruptura após ensaio pressão hidrostática - bitola 28 classe E tubo
sem conexão
Também no caso do tubo sem conexão foi possível verificar que as rupturas dos tubos se
encontram em faixa uniforme, não evidenciando comprometimento da estrutura mecânica do
tubo após realização de agressões específicas, quando comparado à situação sem qualquer
agressão (vermelho).
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 91
A Figura 27 apresenta o resultado de pressões de ruptura quando comparamos as soldas forte e
branda através de diversas amostras de bitolas e classes de tubos, sem agressões prévias, após
o ensaio de pressão hidrostática.
180
120
160
110
90
95
200
115
150
105
130
90
0 50 100 150 200 250
15A BRANDA
15E BRANDA
22A BRANDA
22E BRANDA
28A BRANDA
28E BRANDA
15A FORTE
15E FORTE
22A FORTE
22E FORTE
28A FORTE
28E FORTE
bar
Figura 27 – Comparação de resultados de ruptura solda branda x forte
Neste caso também foi possível verificar que o comportamento é semelhante aos encontrados
nas análises anteriores. Destaca-se que, independentemente do tipo de solda, os conjuntos
resistem aproximadamente 3 vezes as resistências nominais apresentadas na norma de
referência dos tubos. Os ensaios evidenciam que, em sua grande maioria, as rupturas ocorrem
nas regiões fragilizadas pelo aquecimento do processo de solda forte (presente também nas
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 92
amostras de conjuntos tubo + conexão unido com solda branda, no tampão soldado para
vedação do conjunto).
8.3 Análise de resistência ao fogo
Verificou-se que as soldas das amostras mantiveram-se integras até atingir as temperaturas
próximas de fusão das próprias soldas (forte 750°C e branda 250°C). Pode-se observar que o
vazamento das amostras (evidenciado pela perda de pressão identificada nos manômetros)
ocorreu devido à temperatura limite de fusão das soldas. Demonstrou-se que o efeito do
aumento da pressão interna, em decorrência do aumento da temperatura, não gerou impacto
na integridade das soldas.
Destaca-se que, embora evidenciado comportamento previsto da fragilização das soldas, há
diferença entre instalações aparentes e embutidas no caso de exposição ao fogo. A simulação
realizada no ensaio de fogo prevê a reprodução de uma ocorrência de incêndio. Neste sentido, a
solda branda em instalação aparente resistiu tempo inferior (2 minutos) comparativamente à
solda forte (21 minutos). No entanto, em instalações aparentes, embora evidenciado
vazamento no conjunto, o comportamento da solda branda (66 minutos) foi significativamente
superior ao comportamento da solda forte aparente (21 minutos).
Da análise dos corpos de prova após realização do ensaio de fogo, observou-se que a agressão,
mesmo chegando a temperaturas próximas a da fusão do material, não danificou a estrutura
dos produtos, evidenciando-se que tubos e conexões permaneceram íntegros em sua
conformação original, embora fragilizados em função da temperatura do ensaio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 93
8.4 Conclusões e recomendações
As agressões mecânicas e químicas nos sistemas compostos por tubos e conexões soldados,
tanto com solda branda quanto com solda forte, não interferiram nos resultados das pressões
de ruptura.
Destaca-se que os resultados dos ensaios de ruptura à pressão hidrostática, sem ou com
agressão (mecânica ou química), quando comparados aos níveis de pressão de serviço para
redes de distribuição interna de gases conforme ABNT NBR 15526, são significativamente
maiores (cerca de 60 vezes).
Conclui-se da análise desses resultados que, independente do tipo de solda (forte ou branda),
os sistemas compostos por tubos e conexões soldadas, mesmo quando sofrendo agressões que
podem ser previstas em instalações internas convencionais de gases combustíveis, suportam
valores superiores à máxima pressão de serviço especificado pela ABNT NBR15526.
No caso da agressão térmica pode-se concluir que o vazamento das amostras ocorreu
exclusivamente devido à temperatura limite de fusão da solda. Neste caso, as soldas das
amostras mantiveram-se íntegras até atingir as temperaturas próximas de fusão das respectivas
soldas (forte 750°C e branda 250°C), sem que fosse evidenciado qualquer tipo de alteração desse
comportamento em função da presença do fogo.
Não se identifica obstáculo para a utilização de qualquer dos tipos de solda avaliados neste
trabalho nas instalações internas de gases combustíveis, sob a óptica das resistências mecânicas
e químicas avaliadas, e que pretendem representar a realidade da média das instalações
internas de gases combustíveis existentes. Tal afirmativa é possível uma vez que a resistência
evidenciada é semelhante entre diversas situações de não agressão e agressão, e que a mesma
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 94
é significativamente maior que a necessária para atendimento dos requisitos previstos para este
tipo de aplicação.
Sob a ótica de resistência térmica, foram confirmados os vínculos com a característica de
temperatura inerente a cada uma das soldas testadas. Assim, a solda forte resiste a
temperaturas superiores a da solda branda. Da análise comparativa entre instalações embutidas
e aparentes, pode-se afirmar que uma instalação embutida, com uso de solda branda, possui
resistência ao fogo superior a uma instalação aparente de solda forte, quando adotado o
conceito de tempo para ocorrência de vazamentos.
Não se identificaram requisitos específicos de resistência à temperatura na ABNT NBR 15526,
nem tão pouco requisitos de tempo para ocorrência de vazamentos em determinadas condições
específicas. Destaca-se que a investigação sobre tais requisitos deveria abranger o conjunto
mais importante de materiais, equipamentos e aparelhos a gás utilizados nas instalações de
gases combustíveis, de forma a se evidenciar, comparativamente, o comportamento desse
conjunto de elementos nesses tipos de instalações submetidas a um caso de incêndio.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 95
Anexo A – Detalhamento de métodos de ensaios
Neste anexo são apresentados detalhes dos ensaios propostos para avaliação de desempenho
dos sistemas de tubos e conexões de cobre soldados.
Resistência ao esmagamento + pressão hidrostática
Objetivo
Verificar a resistência à pressão hidrostática interna de tubo e tubo+conexão após serem
submetidos ao esforço de esmagamento.
Corpos de prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
O ensaio de esmagamento foi realizado em um aparelho de compressão diametral, carga de 90
Kg aplicada através de uma placa metálica, velocidade aproximada de 13 mm/min e mantida
por 5 minutos.
Após realização do ensaio de esmagamento, o ensaio de pressão hidrostática deve levar as
amostras até sua ruptura.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 96
Resistência à flexão + pressão hidrostática
Objetivo
Verificar a resistência à pressão hidrostática interna de tubo e tubo+conexão após serem
submetidos ao esforço de flexão.
Corpos de prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova. Considerar, neste caso, comprimento de
3,6 metros.
Procedimento de ensaio
O ensaio de flexão foi realizado com as extremidades das amostras apoiadas, preenchidos
internamente com água para gerar um aumento de carga, e submetidas a um peso na sua
região central (vide figura ilustrativa), durante 1 minuto.
Figura A1 – Esquema ilustrativo de montagem dos corpos de prova no ensaio de flexão
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 97
Nestes corpos de prova, as cargas aplicadas serão definidas em função do diâmetro de cada
tubo, segundo a fórmula a seguir:
P = (2 . W . Lr2 – W . Lt
2) / (2 x Lt)
Onde:
P = Peso referente à massa aplicada (g)
W = Massa por unidade de comprimento do tubo cheio de água (g/cm)
Lr = Duas vezes a distância máxima do espaçamento dos suportes (cm)
Lt = distância entre os suportes na configuração do ensaio (cm)
Os pesos aplicados no centro do vão serão os seguintes, conforme Tabela abaixo.
Tabela A.1 – Relação entre medida do tubo e carga no centro das seções soldadas
Medida do tubo (mm)
Massa de resistência a flexão aproximada
(Kg)
15 0,400 kg
22 1,300 kg
28 3,130 kg
Após realização do ensaio de flexão, o ensaio de pressão hidrostática deve levar as amostras até
sua ruptura.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 98
Resistência ao impacto + pressão hidrostática
Objetivo
Verificar a manutenção da resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto
tubo+conexão após serem submetidos ao impacto.
Corpos de prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
O ensaio de resistência ao impacto foi realizado à temperatura ambiente, com a queda, sobre o
corpo de prova (preferencialmente na região das conexões soldadas), de uma peça de aço
carbono 1010-1020, cilíndrica de diâmetro de 31,7 mm, de vértices arredondados, com peso
aproximado de 0,90 kg, de uma altura de 2,30 m, com energia de cerca de 20,31 J.
Após realização do ensaio de impacto, o ensaio de pressão hidrostática deve levar as amostras
até sua ruptura.
Ensaio de tração + pressão hidrostática
Objetivo
Verificar a manutenção da resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto tubo
+ conexão após serem submetidos à tração.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 99
Corpos de Prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
O ensaio de tração foi realizado em um aparelho de tração, carga de aproximadamente 900 N
aplicada longitudinalmente nas amostras, e mantida por 5 minutos.
Após realização do ensaio de tração, o ensaio de pressão hidrostática deve levar as amostras até
sua ruptura.
Ensaio de tração à ruptura
Objetivo
Verificar a resistência dos corpos de prova com relação à tração.
Corpos de Prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
O ensaio de tração à ruptura foi realizado em um aparelho de tração, aplicada
longitudinalmente nas amostras, até ruptura.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 100
Resistência à pressão hidrostática de curta duração
Objetivo
Verificar a ocorrência de rupturas, separações ou vazamentos ao submeter o tubo e as
conexões a uma pressão hidrostática interna.
Corpos de Prova
Os corpos-de-prova devem ser constituídos por 1 tubo e 2 tubo + conexão, vazio e não
pressurizados, com aproximadamente 600 mm de comprimento. Devem possuir uma
extremidade fechada (plug) e a outra extremidade com saída de ½” BSP para realização do teste
de pressão hidrostática. A relação de amostras é apresentada a seguir:
1 amostra tubo 15 classe A;
1 amostra tubo 15 classe A + luva 15 (solda branda);
1 amostra tubo 15 classe A + luva 15 (solda forte).
1 amostra tubo 15 classe E;
1 amostra tubo 15 classe E + luva 15 (solda branda);
1 amostra tubo 15 classe E + luva 15 (solda forte).
1 amostra tubo 22 classe A;
1 amostra tubo 22 classe A + luva 22 (solda branda);
1 amostra tubo 22 classe A + luva 22 (solda forte).
1 amostra tubo 22 classe E;
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 101
1 amostra tubo 22 classe E + luva 22 (solda branda);
1 amostra tubo 22 classe E + luva 22 (solda forte).
1 amostra tubo 28 classe A;
1 amostra tubo 28 classe A + luva 28 (solda branda);
1 amostra tubo 28 classe A + luva 28 (solda forte).
1 amostra tubo 28 classe E;
1 amostra tubo 28 classe E + luva 28 (solda branda);
1 amostra tubo 28 classe E + luva 28 (solda forte).
Procedimento de ensaio
A pressão hidrostática deve ser aplicada às amostras, sendo elevada gradualmente até que se
verifique a ruptura.
Ciclo térmico
Objetivo
Verificar a manutenção da resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto
tubo+conexão após serem submetidos ao ciclo térmico.
Corpos de Prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 102
A amostra foi submetida a ciclo de temperatura entre 20°C e 150°C, por um período de 24h, por
pelo menos cinco ciclos completos.
Após realização do ensaio de ciclo térmico, o ensaio de pressão hidrostática deve levar as
amostras até sua ruptura.
Ensaio de envelhecimento acelerado por névoa salina
Objetivo
Verificar a manutenção da resistência à pressão hidrostática interna dos tubos e conjunto
tubo+conexão após serem submetidos ao ensaio de névoa salina.
Corpos de Prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
O teste de névoa salina foi realizado através do envelhecimento acelerado das amostras com
solução de NaCl a 5%, em temperatura de 35°C, por 720h.
Após realização do ensaio de envelhecimento acelerado por névoa salina, o ensaio de pressão
hidrostática deve levar as amostras até sua ruptura.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 103
Resistência ao Fogo
Objetivo
Verificar a integridade da tubulação em situações a que esta seja submetida a um incêndio, por
meio de calor direto ou indireto através de forno de ensaio de resistência ao calor.
Corpos de Prova
Vide item geral de especificação de corpos de prova.
Procedimento de ensaio
O ensaio foi realizado através da aplicação de fontes direta e indireta de calor para diversas
faixas de temperatura entre 200°C e 1000°C, observando-se a ocorrência de anomalias,
deformidades, vazamento ou ruptura dos corpos de prova. Os corpos de prova devem ser
pressurizados durante o ensaio para devido monitoramento.
Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 104
Bibliografia
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ABNT NBR 11720, Conexões para união de tubos de cobre por soldagem ou brasagem capilar —
Requisitos.
ABNT NBR 10636, Paredes divisórias sem função estrutural - Determinação da resistência ao
fogo - Método de ensaio.
ABNT NBR 13206, Tubo de cobre leve, médio e pesado, sem costura, para condução de fluidos –
Requisitos.
ABNT NBR 5628, Componentes construtivos estruturais – Determinação de resistência ao fogo.
ABNT NBR 15345, Instalação predial de tubos e conexões de cobre e ligas de cobre –
Procedimento.
ABNT NBR 15526: instalações internas para uso alternativo dos gases GN e GLP – projeto e
execução.
ABNT NBR 8094-1983, Material metálico revestido e não revestido - Corrosão por exposição à
névoa salina - Método de ensaio.
ABNT NBR ISO 6892, Materiais metálicos - Ensaio de tração à temperatura ambiente. (escalas A,
B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
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Relatório Final – Soldagem capilar em sistemas de tubos de cobre Outubro 2012 – 105
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