Webaula 2 - Instalações Industriais - Iury Sousa

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Instalações Industriais
Webaula 2
Prof. Dr. Iury Sousa e Silva
Tubulação de gases: Definição
Sistema de coleta de gás: consiste em tubulações de campo que transportam gás seco ou 
úmido para uma central de tratamento, na qual ocorre a separação inicial de gás e líquidos; 
Linhas de transmissão principais (tubulação): os gasodutos de transporte levam gás de uma ou 
várias fontes de suprimento para um ou mais centros de distribuição, ou para um ou mais 
clientes de grande volume, ou ainda, interconectando fontes de suprimento. Os dutos de 
transmissão são tubos de diâmetro maior acomodados em distâncias maiores com estações 
intermediárias de compressor; 
Sistema de distribuição de gás: sistemas de tubulações dentro de uma comunidade para 
transportar gás para linhas de serviço individuais ou outras redes de gás.
B31.8 - norma ASME 
para sistemas de 
tubulação de pressão, 
transmissão de gás e 
tubulação de distribuição
Nota-se que os tubos são amarelos, pois é o padrão de
cor demarcado pela norma ASME, que prevê tubos
amarelos para indicar circulação de gases em qualquer
tipo de unidade produtiva: Gases Não Liquefeitos
Dimensionamento
Dimensionamento de tubulações para transporte de gases é mais complexo do que o
dimensionamento de tubulações de líquidos.
Como os elementos gasosos são compressíveis, ao contrário da água, a queda de pressão
acrescenta velocidade no decorrer da linha, resultando numa variação contínua do volume do
gás à medida que ele corre no sistema de tubulação. Assim, a densidade do gás cai a cada
trecho do tubo, alterando as condições termodinâmicas do problema a cada trecho da
tubulação.
Dimensionamento
Concepção de sistemas industriais para transporte de gás é o fato dele ser muito leve
Diferenças de cotas são pequenas, suscitando velocidades desprezíveis, dessa forma, em
termos práticos
Influencia direta da perda de carga total que, por sua vez, tem conexão direta com as
diferenças de pressão.
Dimensionamento
Fórmula racional de fluxo de gás:
Classificação das instalações
ASME B31.8 quantifica as instalações industriais conforme o local de implementação da tubulação, 
indicando classes de localização e as agregando ao fator projeto:
Classificação das instalações
Classe de localização 1
Qualquer linha de tubulação de até 1,6 km com menos de 10 barracões ou prédios destinados à 
ocupação humana. Ela reflete áreas como terrenos baldios, desertos, montanhas, pastagens, terras 
agrícolas e áreas pouco povoadas; a classe 1 é subdividida em duas divisões básicas:
•Divisão 1: um local de Classe 1 cuja tubulação foi testada hidrostaticamente para 1,25 vezes a 
pressão operacional máxima;
•Divisão 2: um local de Classe 1 cuja tubulação foi testada hidrostaticamente para 1,1 vezes a 
pressão operacional máxima;
Classificação das instalações
Classe de localização 2
Qualquer linha de tubulação de até 1,6 km e com mais de 10 e menos de 46 barracões ou prédios 
destinados à ocupação humana. Ela destina-se a áreas em que o grau de população é 
intermediário entre as classes 1 e 3, como áreas periféricas de cidades e vilas, áreas industriais, 
ranchos ou propriedades rurais, entre outras;
Classificação das instalações
Classe de localização 3
Qualquer linha de tubulação de até 1,6 km e com mais 46 barracões ou prédios destinados à 
ocupação humana, visando áreas como empreendimentos habitacionais suburbanos, shopping 
centers, áreas residenciais, áreas industriais e outras áreas povoadas que não atendem à Classe de 
Localização 4;
Classificação das instalações
Classe de localização 4
Tubulações maiores que 1,6 km ou em áreas onde predominam prédios de vários andares, tráfego 
intenso ou denso, com inúmeras outras utilidades subterrâneas e instalações que envolvem mais 
andares acima do solo, incluindo o térreo.
Pressão de projeto
Pressão de projeto
Tabela Fator de junta longitudinal do tubo
Tabela Fator de projeto
Pressão de projeto
Tabela Fator de redução de temperatura
PROBLEMAS EM SISTEMAS DE COLETA DE GÁS
é a formação de condensado nos tubos: Os líquidos são criados nos gasodutos quando a 
temperatura do gás que flui através do gasoduto cai abaixo do ponto de orvalho do gás.
fluxo bifásico, visto que a determinação precisa das pressões difícil: Os regimes de fluxo 
associados a ele são numerosos, complexos e difíceis de classificar, considerando as 
propriedades dos gases e líquidos, regimes de fluxo, queda de pressão e retenção de 
líquidos. Existência de variedade de padrões de fluxo produzidos num sistema gás-líquido
PROBLEMAS EM SISTEMAS DE COLETA DE GÁS
Formação de hidratos. Sob condições desfavoráveis, os hidrocarbonetos de baixo peso molecular,
como metano, propano ou butano, formam depósitos de hidratos insolúveis em conjunto com
moléculas de água. Os cristais de hidrato, que se assemelham a gelo ou neve molhada, obstruem e
interrompem as linhas de transmissão de gás. Hidratos também ocorrem no equipamento como
resultado do resfriamento ocasionado pela redução de pressão, o que é um problema para as válvulas
de controle de pressão, e nos reguladores de pressão, que podem congelar.
A formação de hidrato é revitalizada mantendo o gás a uma temperatura mais alta, desidratando o gás
ou injetando glicol ou metanol. No caso de problemas de hidrato nas válvulas de controle de pressão
ou em outro equipamento, o aquecimento localizado do equipamento fornece uma solução eficiente
Nas instalações industriais, as tubulações são 
traçadas de modo a suportar golpes hidráulicos, 
oscilações de pressão, transientes de fluido 
previstos e demais situações que acontecem 
durante a operação normal do sistema.
TUBULAÇÃO COMO ELEMENTO ESTRUTURAL
A seleção adequada dos suportes é o objetivo de todas as fases do projeto e construção, e eles devem 
ser entendidos como alicerces da estrutura principal, que são os próprios tubos e acessórios da 
tubulação.
Problemas de suporte de tubo são minimizados ou evitados se for dada atenção aos meios de suporte 
na fase do layout da tubulação.
Um suporte de tubo começa com um projeto e layout da tubulação, que é traçada para usar a estrutura 
circundante para prover pontos lógicos e convenientes de suporte, ancoragem, orientação ou restrição, 
com espaço disponível nos pontos para o elemento apropriado.
TENSÕES NAS PAREDES DOS TUBOS
Quando uma tubulação é exposta a
cargas de muitas naturezas, o estado de
tensões na parede do tubo é definido por
três tensões normais e mais três tensões
tangenciais de cisalhamento
TENSÕES NAS PAREDES DOS TUBOS
Sl é a tensão normal longitudinal, enquanto 
que Sc são tensões circunferenciais e Sr é a 
tensão radial.
TENSÕES NAS PAREDES DOS TUBOS
Sl é uma tensão longitudinal que rompe o tubo 
ao longo de uma circunferência com base na: 
• Parcela relativa à pressão;
• Parcela relativa às cargas axiais;
• Parcela relativa às cargas localizadas por 
restrições ou soldadas
TENSÕES NAS PAREDES DOS TUBOS
Sc é uma tensão circunferencial que rompe na 
geratriz do tubo a partir da:
• Parcela relativa à pressão;
• Parcela relativa às cargas localizadas por 
restrições ou soldadas.
Os códigos da norma para tubulação de pressão estão 
sob a direção do comitê ASME B31, que é organizado e 
opera sob procedimentos da Sociedade Americana de 
Engenheiros Mecânicos (ASME), credenciados pelo 
Instituto Nacional Americano de Padrões (ANSI). Os 
comitês são contínuos e mantêm todas as seções dos 
códigos atualizadas com novos desenvolvimentos em 
materiais, construção e práticas industriais.
Gas Transmission and Distribution Piping Systems
ASME B31.8
ASME has been defining piping safety since 1922.
PRINCIPAIS TIPOS DE VÁLVULAS
• Válvula de bloqueio ou de parada: bloqueia ou interrompe o fluxo de gás num tubo;
• Válvula de retenção: admite o fluxo numa direção, fechando para impedir o fluxo na direção reversa;
• Válvula de meio-fio: uma válvula de parada, abaixo do nível numa linha de serviço ou perto da linha de
propriedades,acessível por uma caixa de meio-fio ou tubo vertical. A válvula é conhecida como fechamento
de freio ou torneira de freio;
• Válvula de excesso de fluxo: interrompe ou limita o fluxo numa linha de serviço de gás quando o fluxo
excede o máximo previsto durante as operações normais;
• Válvula de linha de serviço: uma válvula de parada operável e acessível com o objetivo de desligar o gás
na linha de combustível do cliente.
PRINCIPAIS TIPOS DE VÁLVULAS
PRESSÃO DE PROJETO
Os sistemas de tubulação
são fechados por natureza
para que o fluxo ou a
pressão sejam mantidos.
Quando a pressão é
aplicada em casos de
cruzamentos de tubos, a
análise da tensão do aro é
complicada por mudanças
de direção
PRESSÃO DE PROJETO
O código de tubulação de pressão listado na ASME B31 tem várias seções, mas as principais são:
• ASME B31.1 para tubulação de energia; 
• ASME B31.2 para tubulação de gás combustível;
• ASME B31.3 para tubulação de processo; 
• ASME B31.4 para sistemas de transporte de líquidos, hidrocarbonetos, gás de petróleo liquefeito, 
amônia anidra e álcoois; 
• ASME B31.5 para tubulação de refrigeração; 
• ASME B31.8 para sistemas de tubulação de transmissão e distribuição de gás; 
• ASME B31.9 para tubulação de serviços de construção; 
• ANSI / ASME B31.11 para sistemas de tubulação de transporte de chorume. 
O isolamento térmico serve a muitos propósitos 
úteis em tubulação industrial e comercial. Em 
termos mais simples, ele reduz o fluxo de calor 
de uma superfície para outra.
TEMPERATURA DE PROJETO
Para proteção do pessoal, é preciso isolamento suficiente para manter a temperatura da 
superfície abaixo de um valor – cerca de 60 °C (140 °F).
A fim de controlar a condensação, deve haver isolamento suficiente para manter a temperatura da 
superfície acima do ponto de orvalho.
Um sistema de isolamento é qualquer combinação de materiais de isolamento em conjunto com 
mantas, adesivos, selantes, revestimentos, membranas, barreiras ou outros produtos acessórios 
para um conjunto eficiente para a redução do fluxo de calor. A engenharia de sistemas de 
isolamento determina ou direciona o desempenho final do processo.
VÁLVULAS
Válvulas esfera
As válvulas são parte essencial de qualquer sistema de
tubulação que transporta líquidos, gases, vapores,
lamas e misturas de fases líquidas e gasosas de vários
meios de fluxo.
VÁLVULAS
As válvulas, são o elemento de controle do fluxo do processo. Elas iniciam, param, regulam, verificam 
e são fornecidas numa variedade de materiais de construção e projetos. As mais usadas são dadas 
de acordo com as recomendações das normas ASME B31, que as dividem em:
• Válvulas de gaveta; 
• Válvulas esféricas; 
• Válvulas de retenção; 
• Válvulas de globo; 
• Válvulas de plugue; 
• Válvulas borboleta; 
• Válvulas de pressão ou de diafragma; 
• Válvulas de alívio de pressão; 
• Válvulas de controle.
VÁLVULAS
VÁLVULAS
Os padrões ASME são definidos pelas normas específicas: 
• B16.10: dimensões face a face e ponta a ponta das válvulas; 
• B16.20: gaxetas metálicas para flanges de tubos – junta de anel, ferida em espiral, revestida;
• B16.21: juntas planas não metálicas para flanges de tubos; 
• B16.34: extremidade flangeada, rosqueada e de solda; 
• B16.38: válvulas metálicas grandes para distribuição de gás (operadas manualmente); 
• B16.40: válvulas termoplásticas de gás operadas em sistemas de distribuição de gás. 
PROBLEMAS: GOLPE DE ARIETE
O golpe de aríete acontece se a válvula de retenção da tubulação que sai de uma bomba estiver 
instalada a mais de 9 m acima do nível da água, ou ainda, se a válvula que sai da bomba tiver fugas, 
enquanto outras válvulas acima do nível permanecem fechadas, causando um vácuo. Assim, no 
momento em que a bomba volta a operar, a água acaba entrando em alta velocidade, o que desenvolve 
o pico de pressão e o golpe
OBRIGADO
Prof. Dr. Iury Sousa e Silva
E-mail:
iury.silva@sereducacional.com
Instagram: 
@prof.iurysousa
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