De acordo com a resistência dos materiais, cada trecho da tubulação pode ser considerado um elemento estrutural, sob ação de uma série de cargas, EXCETO:
A vibrações.
B pressão interna exercida pelo fluido.
C atrito dos tubos no suporte.
D ações dinâmicas externas, como ventos, terremotos, etc.
E reações de juntas de vedação, devido ao esforço necessário para iniciar o funcionamento dessas juntas.
Passo 1
O enunciado pergunta: “Cada trecho da tubulação pode ser considerado um elemento estrutural, sob ação de uma série de cargas, EXCETO:” e apresenta as alternativas:
A vibrações.
B pressão interna exercida pelo fluido.
C atrito dos tubos no suporte.
D ações dinâmicas externas, como ventos, terremotos, etc.
E reações de juntas de vedação, devido ao esforço necessário para iniciar o funcionamento dessas juntas.
A vibrações.
B pressão interna exercida pelo fluido.
C atrito dos tubos no suporte.
D ações dinâmicas externas, como ventos, terremotos, etc.
E reações de juntas de vedação, devido ao esforço necessário para iniciar o funcionamento dessas juntas.
Passo 2
Primeiro vamos entender o que chamamos de “carga” em resistência dos materiais. Uma carga (ou ação) é qualquer força ou conjunto de forças que gera esforços (tração, compressão, flexão, cisalhamento, torque) num elemento estrutural. Essas cargas podem ser:
- estáticas (ex.: peso próprio, pressão interna constante);
- dinâmicas (ex.: vibrações, impactos, sismos);
- de contato ou reação em apoios (ex.: esforços de apoio e atrito);
- internas resultantes do funcionamento (ex.: pressão do fluido, variação térmica).
Sempre que uma ação gera um esforço que precisa ser considerado no projeto do trecho da tubulação, ela é tratada como carga.
Passo 3
Análise da alternativa B — pressão interna exercida pelo fluido.
A pressão interna é um caso clássico de carga em tubulações. Para tubulação de parede fina podemos usar a fórmula da tensão circunferencial (hoop) e da tensão axial:
A pressão interna é um caso clássico de carga em tubulações. Para tubulação de parede fina podemos usar a fórmula da tensão circunferencial (hoop) e da tensão axial:
onde
é a pressão interna,
o raio médio da tubulação e
a espessura da parede. Essas tensões são essenciais para o dimensionamento e mostram que a pressão interna é, sem dúvida, uma carga que atua sobre o elemento. Logo B é uma carga.
Passo 4
Análise da alternativa C — atrito dos tubos no suporte.
Quando o tubo apoia em suportes, há reações de contato: forças normais e força de atrito tangencial. O atrito impede deslizamento e produz esforços horizontais ou longitudinais que devem ser levados em conta no cálculo de esforços na tubulação (momentos, forças de cisalhamento). Portanto o atrito nos suportes é uma ação que afeta o elemento estrutural e é tratado como carga ou condição de contorno. Logo C também é uma carga.
Quando o tubo apoia em suportes, há reações de contato: forças normais e força de atrito tangencial. O atrito impede deslizamento e produz esforços horizontais ou longitudinais que devem ser levados em conta no cálculo de esforços na tubulação (momentos, forças de cisalhamento). Portanto o atrito nos suportes é uma ação que afeta o elemento estrutural e é tratado como carga ou condição de contorno. Logo C também é uma carga.
Passo 5
Análise da alternativa A — vibrações.
Vibrações são ações dinâmicas que geram esforços variáveis no tempo (acelerações, forças de inércia, fatiga). Em tubulações temos vibrações por fluxo turbulento, bombas, máquinas acopladas, ou excitations externas; elas podem causar fadiga e falhas. Em projeto estrutural e em resistência dos materiais as vibrações são tratadas como cargas dinâmicas e, portanto, consideradas. Logo A é uma carga.
Vibrações são ações dinâmicas que geram esforços variáveis no tempo (acelerações, forças de inércia, fatiga). Em tubulações temos vibrações por fluxo turbulento, bombas, máquinas acopladas, ou excitations externas; elas podem causar fadiga e falhas. Em projeto estrutural e em resistência dos materiais as vibrações são tratadas como cargas dinâmicas e, portanto, consideradas. Logo A é uma carga.
Passo 6
Análise da alternativa D — ações dinâmicas externas (ventos, terremotos).
Ventos e sismos produzem acelerações e forças distribuídas que atuam sobre a tubulação (especialmente trechos expostos, em plantas industriais ou em dutos). Essas ações dinâmicas são claramente cargas que precisam ser consideradas no dimensionamento. Logo D é uma carga.
Ventos e sismos produzem acelerações e forças distribuídas que atuam sobre a tubulação (especialmente trechos expostos, em plantas industriais ou em dutos). Essas ações dinâmicas são claramente cargas que precisam ser consideradas no dimensionamento. Logo D é uma carga.
Passo 7
Análise da alternativa E — reações de juntas de vedação, devido ao esforço necessário para iniciar o funcionamento dessas juntas.
O enunciado fala do “esforço necessário para iniciar o funcionamento” de juntas de vedação. Isso soa como uma resistência local interna ao mecanismo da junta (por exemplo torque inicial para abrir uma válvula, atrito interno de vedação ou força necessária para deformar um elemento de vedação). Esses esforços são, em geral, ações internas ao componente da junta — relacionadas ao funcionamento operacional do selo — e não constituem uma carga generalizada atuando no trecho da tubulação como um esforço estrutural contínuo. Em outras palavras: enquanto aperto de flange, torque de operação ou resistência interna da própria vedação geram forças locais no componente, elas não são tratadas como uma carga externa típica que se aplica ao trecho da tubulação para fins de dimensionamento estrutural do próprio tubo (salvo se essas reações transferirem forças líquidas significativas ao tubo, o que seria uma verificação específica). No contexto da lista dada — tipos de ações que usualmente se consideram como cargas sobre o elemento tubulação — a descrição de E refere-se a uma resistência operacional interna da junta, não a uma ação estrutural típica a ser considerada para todo o trecho. Por isso E é a alternativa que não pertence ao conjunto típico de “cargas” consideradas.
O enunciado fala do “esforço necessário para iniciar o funcionamento” de juntas de vedação. Isso soa como uma resistência local interna ao mecanismo da junta (por exemplo torque inicial para abrir uma válvula, atrito interno de vedação ou força necessária para deformar um elemento de vedação). Esses esforços são, em geral, ações internas ao componente da junta — relacionadas ao funcionamento operacional do selo — e não constituem uma carga generalizada atuando no trecho da tubulação como um esforço estrutural contínuo. Em outras palavras: enquanto aperto de flange, torque de operação ou resistência interna da própria vedação geram forças locais no componente, elas não são tratadas como uma carga externa típica que se aplica ao trecho da tubulação para fins de dimensionamento estrutural do próprio tubo (salvo se essas reações transferirem forças líquidas significativas ao tubo, o que seria uma verificação específica). No contexto da lista dada — tipos de ações que usualmente se consideram como cargas sobre o elemento tubulação — a descrição de E refere-se a uma resistência operacional interna da junta, não a uma ação estrutural típica a ser considerada para todo o trecho. Por isso E é a alternativa que não pertence ao conjunto típico de “cargas” consideradas.
Passo 8
Resumo final da lógica: A, B, C e D são ações/forças que atuam diretamente como cargas estruturais sobre trechos de tubulação (dinâmicas, estáticas, de contato). A alternativa E descreve uma reação operacional local de uma junta que, na descrição dada, não é tratada como carga estrutural do trecho de tubulação no escopo de resistência dos materiais.
Resposta
E