Webaula 1 - Instalações Industriais - Iury Sousa e Silva - 2023

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Instalações Industriais
Prof. Dr. Iury Sousa e Silva
WebAula 1
TUBOS E TUBULAÇÕES
Um sistema de tubulação é um conjunto de tubos, normalmente fechados, unidos por
acessórios e com o propósito de transportar fluidos.
Tubo x Tubulação
Tubo: É usado quando é necessário transferir um fluido de um local para outro.
Tubulação: É um conjunto de acessórios que incluem tubos, válvulas, instrumentos e
componentes especiais. Na indústria, são utilizadas no transporte de fluidos (líquidos e gases)
de um local para outro.
Características importantes para tubulações
• Toda a tubulação deve ser pensada de modo a fornecer
um layout simples, limpo e econômico, permitindo
suporte fácil e flexibilidade adequada.
• A tubulação deve ser organizada em racks horizontais e
em elevações específicas
• Nenhuma tubulação deve estar localizada dentro das
salas de instrumentos, de controle elétrico ou de
telecomunicações, exceto as tubulações de combate a
incêndio.
• A tubulação fria e quente deve ser agrupada
separadamente com linhas quentes, não isoladas, em
uma elevação mais alta que as linhas frias.
Classificação das tubulações
Tubulações
Tubulações de uma instalação industrial incluem, além dos tubos em si, flanges,
conexões, parafusos, gaxetas, válvulas e os dispositivos que controlam a pressão de
outros componentes da tubulação, bem como os suportes e apoios para tubos e
outros itens necessários para evitar a sobrepressurização e a sobrecarga dos
componentes pressurizados.
A tubulação é a união dos tubos, os elementos primordiais do conjunto, suas seções,
conexões, válvulas e outros equipamentos mecânicos, tudo adequadamente apoiado
por ganchos e suportes
Tubulação é a união dos tubos, os elementos primordiais do conjunto, suas seções,
conexões, válvulas e outros equipamentos mecânicos, tudo adequadamente apoiado
por ganchos e suportes
Tubos
O tubo, de modo geral, pode ser entendido como a artéria principal que conecta as
várias peças dos processos e utilidades industriais, dentro de uma planta produtiva.
O tubo usado em uma planta de processo é projetado seguindo padrões
estabelecidos pela norma americana ASME (American Society of Mechanical
Engineers), que é aceita pela norma brasileira ABNT, usada e respeitada pela maioria
das empresas.
Esses tubos de instalações industriais são, geralmente, de construção metálica, como
aço carbono, aço inoxidável duplex e cobre.
Alguns dos materiais mais “caros” usados na construção de tubos são inconel, titânio,
cromo-molibdênio e várias outras ligas de aço.
Material de tubo: Inconel
Inconel é uma marca registrada da Special Metals
Corporation que designa uma família de superligas
austeníticas à base de níquel-cromo. Tratam-se de
materiais resistentes à corrosão por oxidação,
adequados para serviços em ambientes extremos
sujeitos a pressão e calor. Quando aquecidos, formam
uma camada espessa, estável e passiva de óxido,
protegendo a superfície de novos
ataques, elevando sua resistência a altas temperaturas.
As ligas de inconel são normalmente usadas em
aplicações de alta temperatura.
Materiais e processos de fabricação de tubos
A norma ASME B31.3 (Process Piping Guide) é amplamente utilizada e consolidada nas
organizações produtivas como a referência na tomada de decisões relativas aos projetos, definição
de materiais e dimensionamento de tubulações industriais. Nela estão previstos e indicados
métodos e práticas para cada tipo de aplicação. Identifica os padrões de componentes de uma
tubulação industrial, além dos materiais indicados para cada aplicação. Os materiais de tubulação
metálicos mais usados estão listados
Os metais usados nos sistemas de tubulação de processo podem ser divididos em dois grupos:
ferroso, feitos de ferro e ligas à base de ferro, e não ferroso, que inclui todos os outros metais e
ligas. A maioria dos materiais de tubulação é feita de metais ferrosos
Materiais e processos de fabricação de tubos
O aço carbono é o material 
de construção mais 
comumente usado nos 
sistemas de tubulação de 
processo, seguido pelo aço 
inoxidável e várias ligas
Processos de fabricação de tubos
• Fabricado a partir de uma chapa de aço
• As extremidades da chapa de aço são 
submetidas à esforços de tensão e 
temperatura, resultando na sua junção, 
formando o tubo
• A costura refere-se à solda que é realizada 
para unir as extremidades da chapa e pode 
ser feita com ou sem metal de adição
• Com metal: Costura contínua (buttweld) / 
Soldagem por resistência elétrica (ERW)
• Sem metal: Arco submerso (SAW) / Processo 
MIG/MAG
• A costura pode ser helicoidal ou longitudinal
Tubo sem costura
• Fabricado a partir de um tarugo
• Não há processo de soldagem
• Pode ser utilizado em processos que tem 
pressões elevadas, devido à não apresentar 
pontos de fragilidade na sua estrutura
LONGITUDINAL
HELICOIDAL
Tubo com costura
Ultrassom da chapa
Corte, chanfro e pré-
dobramento
Inspeção - chanfro e pré-
dobramento
Formação U Formação O
Inspeção visual externaLavagem interna e externa
Ponteamento
Faceamento Solda de chapinha
Aquecedor
Solda interna
Inspeção da solda interna
Solda externa
Limpeza do fluxo, retirada da 
chapinha, esmerilhamento e 
resfriamento 
Inspeção ultrassom
Lavagem interna
Expansão à frio
Teste hidrostático
Inspeção ultrassom Inspeção de extremidades por 
ultrassom (opcional)
Inspeção por raio-XFaceamento e Biselamento
Inspeção, pesagem, medição e 
marcação
Processo de fabricação de tubos com costura
Processos de fabricação de tubos
É comum a aplicação de laminação para tubos com diâmetros que variam entre 80 mm a 650 mm.
Com os diâmetros externos e
internos muito próximos da medida
final desejada, e com os tubos
alinhados no passo anterior, segue-
se para a etapa final. Aqui são
realizados uma série de processos
para calibração dos diâmetros, que
alisam as superfícies externa e
interna pela passagem desses
tubos por laminadores de mandris
e calibradores.
Lingote de aço, que tenha a dimensão
externa muito próxima ao diâmetro
externo do tubo que se deseja
fabricar, é aquecido até 1200 °C e
encaminhado a um laminador oblíquo
1° etapa 2° etapa
A barra metálica é inserida entre os
dois rolos de cone duplo com eixos
concorrentes do laminador oblíquo.
Assim, esse lingote é prensado de
forma helicoidal por entre os roletes
de eixos levemente angulados,
gerando uma deformação que define
seu diâmetro externo, ao mesmo
tempo que uma ponteira, também
cônica, força a abertura do diâmetro
interno. Essa ponteira é fixa em uma
haste, que deve ter o comprimento
maior do que o tubo final
O tubo ainda apresenta
espessuras de paredes muito
grossas. Então, com o aço do
tubo ainda quente, a
ponteira original é retirada e
o tubo pré-formado é
enviado para um novo
laminador oblíquo, que
possui uma ponteira com
diâmetro maior que a do
primeiro. Isso possibilita o
afinamento das paredes e o
alongamento do tubo, o que
demanda uma haste ainda
mais longa para fixar essa
segunda ponteira.
Após a formação forçada
dos diâmetros internos e
externos, devido à
angulação dos rolos, o
tubo apresenta,
normalmente, grande
empenamento. Isso
demanda a passagem
dele por
desempenadeiras de
rolos, que alinham esses
elementos.
3° etapa 4° etapa 5° etapa
O processo de fabricação sem costura por laminação clássico é chamado de Mannesmann e tem 5 etapas
Processos de fabricação de tubos
Para fabricar tubos pelo princípio da extrusão, deve-se empurrar um tarugo cilíndrico de aço contra 
uma matriz conformadora, que reduz sua seção transversal
Após extrudado, o tubo se encontra, 
normalmente, curto e grosso. Para 
alcançar suas dimensões finais, ainda 
quente, esse tubo pré-formado é 
encaminhado a um laminador de rolos, 
que ajustará as medidas de diâmetro e 
espessura de parede.
Esses processos são indicados para tubos 
com diâmetros até 80 mm e, 
principalmente, para materiais mais 
dúcteis, como cobre e alumínio, além de 
tubos plásticos.
Processo de fabricação de tubos sem costura por Extrusão
Processosde fabricação de tubos
• Neste processo o material do tubo, em estado líquido, é despejado em moldes especiais, onde se 
solidifica e adquire forma tubular.
• Normalmente fabricam-se por esse processo tubos de ferro fundido, aços especiais não-forjáveis e 
materiais não-metálicos como concreto, cimento amianto, entre outros.
• O processo de fundição mais utilizado é o de fundição centrifugada, onde o molde, em posição quase 
horizontal, é rotacionado rapidamente, centrifugando o material e continuando o movimento até a 
solidificação.
Processo de fabricação de tubos sem costura por Fundição
Diâmetro nominal de tubos (NPS – Nominal Pipe Size)
é um conjunto de tamanhos de tubulações padrão.
Para cada NPS fabricam-se diversas espessuras de
parede, denominadas séries (schedule)
É o diâmetro da face externa da tubulação. Esse
diâmetro não varia para todos os tubos do mesmo
tamanho, independente da espessura de parede
É influenciado pela espessura de parede da
tubulação. A espessura de parede varia de acordo
com pressão que a linha está submetida e cresce
unicamente para dentro da tubulação, alterando o
diâmetro interno.
• Diâmetro nominal
• Diâmetro externo
• Diâmetro interno
Diâmetro Nominal x Interno x Externo
Equivalência do SCH com a espessura de parede
Diâmetro 
nominal em 
polegadas (in)
Espessura de 
parede em 
polegadas (in)
Diâmetro 
nominal em 
milimetros
(mm)
Espessura de 
parede em 
milimetros
(mm)
Schedule 
Number
Peso da 
tubulação 
(kg/m)
Dimensionamento de tubulação 
Exemplo: independentemente da série, o diâmetro externo é sempre o mesmo, isto é, 33,46 
mm. O que muda de uma série para a outra é a espessura das paredes e, com isso, o diâmetro 
interno de cada tubo.
CONFORJA
O CONFORJA é um documento em português que contempla vários dimensionais de tubos e conexões
Diâmetros comerciais
Os diâmetros comerciais de acordo com a ANSI B36.10 são: 1/8”, ¼”, 3/8”, ½”, ¾”, 1”, 1 ¼”, 1 ½”, 2”, 2 
½”, 3”, 3 ½”, 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”, 14”, 16”, 18”, 20”, 24”, 30”, 36”, 42”, 48”
Os diâmetros comerciais de acordo com a ANSI B36.19 são: 1/8”, ¼”, 3/8”, ½”, ¾”, 1”, 1 ¼”, 1 ½”, 2”, 2 
½”, 3”, 3 ½”, 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”
ANSI B36.19
ANSI B36.10
Diâmetros comerciais
ANSI: AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE
ANSI é uma organização privada sem fins lucrativos. Sua principal função é administrar e
coordenar o sistema de avaliação de conformidade e padronização voluntária dos EUA. Eles
fornecem um fórum para o desenvolvimento de padrões americanos. O sistema ANSI atribui
“classificação schedule” e esses números determinam as espessuras de parede para diferentes
usos de pressão.
ASME: AMERICAN SOCIETY FOR MECHANICAL ENGINEERS
Esta é uma das organizações de renome no mundo em desenvolvimento de códigos e padrões.
A classificação schedule para conexões tubulares começa em ASME/ANSI B16. Existem várias
classificações dos padrões ASME/ANSI B16 para diferentes acessórios de tubos.
Normas ASME
• ASME B16.5 Pipe Flanges and Flanged Fittings: NPS 1/2 through NPS 24 Metric/Inch Standard
• ASME B16.9 Factory–Made Wrought Buttwelding Fittings
• ASME B16.10 Face–to–Face and End–to–End Dimensions of Valves
• ASME B16.11 Forged Fittings, Socket–Welding and Threaded
• ASME B16.34 Valves – Flanged, Threaded, and Welding End
• ASME B16.20 Metallic Gaskets for Pipe Flanges
• ASME B16.21 Nonmetallic Flat Gaskets for Pipe Flanges
• ASME B16.47 Large Diameter Steel Flanges: NPS 26 through NPS 60, Metric/Inch Standard
• ASME B18.31.2 Continuous Thread Stud, Double-End Stud, and Flange Bolting Stud (Stud 
Bolt) (Inch Series)
• ASME B31.3 Process Piping
• ASME B36.10 Welded and Seamless Wrought Steel Pipe
• ASME B36.19 Stainless Steel Pipe
Normas ASME
As principais normas sobre dimensionais de tubulações são referenciadas pela ASME (American Society of
Mechanical Engineers)
Materiais e processos de fabricação de tubos
• Tubos de aço padrão são os tipos de tubo mais usados
devido ao seu baixo custo e qualidades mecânicas, o que os
tornam adequados para uma ampla gama de aplicações.
• Tubos de aço são resistentes, duradouros e deformáveis. Isso
significa que eles podem ser usados para aplicações com
variações significativas de temperatura ou pressão.
• Tubos de aço são bastante fáceis de fabricar, dobrar e cortar.
• No entanto, os tubos de aço são muito propensos à corrosão
se nenhum tratamento preventivo for aplicado.
• A galvanização é um tratamento comum de controle de
corrosão. Ela consiste em aplicar uma camada de zinco ao
tubo de aço. Este revestimento se oxida no lugar do aço que
protege, com a importante diferença de que o zinco se oxida
muito lentamente
Tubos de aço galvanizado
Conceito de velocidade econômica e 
dimensionamento de tubulações para líquidos
Para definição e dimensionamento dos tubos que compõem uma tubulação industrial, deve-se levar em
conta, ao menos, as três seguintes variáveis:
Dimensionamento do diâmetro que será usado na tubulação: De modo geral, esses diâmetros têm
relação direta com as perdas de carga. Essas perdas dependem da medida linear dos tubos, layout, tipos
de acessórios, desníveis do trajeto, velocidade, vazão, viscosidade do fluido e rugosidade da superfície
interna da tubulação.
Dimensionamento da deflexão e da flexibilidade de cada trecho da tubulação: Essas variáveis são
dependentes do comprimento da tubulação e do layout, assim como da temperatura de trabalho e do
material usado nos tubos.
Dimensionamento dos pesos : Essa variável é fundamental para possibilitar a definição segura da
estrutura e espaçamento dos pontos de suporte. A quantidade, posição e estrutura dos suportes têm
relação direta com as cargas exercidas pelos tubos e pelos demais acessórios presentes em uma
tubulação.
Velocidade Econômica
A velocidade nos dutos de uma tubulação industrial é um dos componentes mais importantes no estudo
do projeto de abastecimento de fluidos.
Velocidades altas podem causar danos à tubulação, enquanto velocidades baixas podem causar
sedimentação. Portanto, a velocidade econômica é a chave do sucesso de um projeto de abastecimento
de fluidos mais econômico e eficiente.
A velocidade econômica é uma função das propriedades físicas do fluido que está sendo transportado,
dos materiais do tubo, dos vários custos de capital e instalação, das horas de operação por ano, entre
outros fatores. Esse valor é calculado usando os valores e constantes armazenados no dimensionamento
do tubo, em base de dados.
A velocidade econômica está mudando (geralmente diminuindo) com o tempo, principalmente porque os
custos de energia aumentaram rapidamente nos últimos anos. Esses valores devem ser atualizados
regularmente.
Perda de Carga
Quando o fluido segue através de um tubo, ocorre uma queda de pressão resultante da resistência ao
fluxo.
Para calcular a perda de carga em um tubo, é necessário calcular a queda de pressão, geralmente na
superfície do fluido, para cada um dos itens que causam uma alteração na pressão. No entanto, para
calcular a perda de atrito em um tubo, por exemplo, é necessário calcular o fator de atrito a ser usado na
equação de Darcy-Weisbach, que determina a perda geral de atrito:
Perda de Carga
Equação de Colebrook-White para fator de atrito:
Da equação da perda de carga:
Perda de Carga
A equação geral para essas iterações se dá pela relação das equações já citadas de Darcy-Weisbach, 
do número de Reynolds e de Colebrook-White, da seguinte forma:
Espessura de tubulação
Após o cálculo do diâmetro interno é a definição das espessuras de paredes desses tubos. Pode 
seguir as recomendações da norma ASME, que traz espessuras para cada diâmetro comercial de 
tubo, ou calcular a espessura mínima pela relação:
Se t a espessura ficar abaixo da
chamada espessura mínima estrutural,
deve-se utilizar as seguintes séries de
chapas para confecção dos tubos:
Série 80 : Para diâmetros nominais
menores do que uma polegada e
meia (1 ½ “).
Série 40: Para diâmetros nominais
de 2“ até 12”.Espessura de 9 mm (ou 1/8”): Para
diâmetros nominais maiores que
14”.
OBRIGADO
Prof. Dr. Iury Sousa e Silva
Professor Executor EAD
E-mail:
iury.silva@sereducacional.com
Instagram: @prof.iurysousa
Linkedin: Iury Sousa e Silva
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