AULA 1-2 MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

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Tubulações Industriais
PROF.: KAIO DUTRA
AULA 1-2 – MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Tubos e Tubulações
Prof.: Kaio Dutra
oTubos são condutos fechados, destinados principalmente ao
transporte de fluidos.
oChama-se “tubulação” um conjunto de tubos e de seus diversos
acessórios.
oUsa-se tubulações para o transporte de todos os matérias
capazes de escoar, sejam eles líquidos, ou gasosos, assim como
materiais pastosos com sólidos em suspensão.
oNa indústria de processo, o valor das tubulações representam,
em médias 20 a 25% do custo total da instalação.
Classificação das 
Tubulações
Prof.: Kaio Dutra
oClassificação quanto ao emprego dentro das
instalações industriais:
oProcesso – fluidos para processamento: óleo em
refinarias e vapor em unidades de geração;
oUtilidades – Fluidos para atividades secundárias:
sistemas de refrigeração, aquecimento,
resfriamento, vapor para acionamento de máquinas;
oInstrumentação – Transmissão de ar comprimido
para acionamento de instrumentos;
oTransmissão Hidráulica – Transmissão para
acionamento de mecanismos hidráulicos;
oDenagem – Condução dos diversos efluentes fluidos
dos processos industriais;
Classificação das 
Tubulações
Prof.: Kaio Dutra
oClassificação quanto ao emprego fora das
instalações industriais:
oAdução – Transporte de água para
abastecimento industrial;
oTransporte – Transporte de óleo gases ou
outros fluidos para abastecimento da
necessidade industrial;
oDrenagem – Coletores para drenagem
industrial;
oTubulações de distribuição – Representam
as redes ramificadas fora de instalações
industriais; podem ser de distribuição
(água, gás, vapor etc)
Classificação das 
Tubulações
Prof.: Kaio Dutra
oClassificação quanto a fluido 
conduzido:
Materiais para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oPrincipais materiais para tubos:
Processos de Fabricação
Prof.: Kaio Dutra
oHá quatro grupos de processos industriais de fabricação:
oOs processos de laminação e de fabricação por solda são os de
maior importância, e por eles são feitos mais de 2/3 de todos os
tubos usados em instalações industriais.
Processos de Fabricação
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oFabricação de tubos por Laminação:
oO processos de laminação é o mais importante na
fabricação de tubos de aço sem costura;
oProcesso de laminação Mannesmann:
o1 – Lingote aquecido a cerca de 1200°C e levado ao
laminador;
o2 – O tubo passa pelos laminadores formados por rolos
de cone duplo e é pressionado por uma ponteira
também cônica
Processos de Fabricação
Prof.: Kaio Dutra
oFabricação de tubos por Laminação:
oProcesso de laminação Mannesmann:
o3 – O tubo ainda quente passa por outros
bancos de laminadores para reduzir suas
dimensões e alongar seu comprimento;
o4 – Neste momento o tubo possui uma série de
defeitos como empenos e corrugamentos, este
então passa por laminadores para regularizar;
o5 – Para finalizar o tubo passar por
acabamentos em processos de calibragem das
dimensões, esta operação também é feita em
laminadores.
Processos de Fabricação
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oFabricação de tubos por Extrusão:
oNeste processo um tarugo maciço do
material em alta temperatura é posto em
uma câmara, posteriormente é furado por
uma haste e forçado por uma prensa a
passar por uma matriz que contém o
formato da tubulação. Em seguida o tubo
passa por laminadores para regularizar
suas medidas.
Processos de Fabricação
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oFabricação de tubos por Fundição:
oNeste processo o material do tubo, em estado líquido, é despejado em
moldes especiais, onde solidifica-se adquirindo a forma final de
tubulação.
oEste processo utiliza ferros fundidos ou materiais não ferrosos, os moldes
podem ou não ser centrifugados (girar enquanto solidifica);
Processos de Fabricação
Prof.: Kaio Dutra
oFabricação de tubos com costura:
oEste processo é utilizado para vários diâmetros, espessuras e
comprimentos;
oExistem duas disposições da costura:
oLongitudinal;
oHelicoidal.
oQuanto aos processos de solda, normalmente usa-se:
oArco submerso;
oTIG;
oResistência elétrica.
Processos de Fabricação
Prof.: Kaio Dutra
oFabricação de tubos com costura:
oSoldagem longitudinal:
oPara pequenos e médios diâmetros (até 450 mm)
utiliza-se bobinas, neste processo a chapa passa por
rolos conformadores deformando-se até o formato da
tubulação e então é feito a costura. Neste caso
normalmente usa-se soldagem por resistência
elétrica;
oPara grades diâmetros, usa-se chapas avulsas que são
conformadas por prensas ou por calandras, deixando-
as no formato da tubulação para a soldagem. Neste
casa normalmente usa-se soldagem por arco
submerso ou TIG.
Processos de Fabricação
Prof.: Kaio Dutra
oFabricação de tubos com costura:
oSoldagem Helicoidal:
oNeste caso uma bobina é enrolada em formato
helicoidal e então soldado formando a tubulação.
oA soldagem pode ser feita por dentro e por fora ou
somente por fora, a depender da qualidade desejada.
Normalmente usa-se arco submerso.
oNormalmente este processo é utilizado para
tubulação de grandes diâmetros e submetidas a
baixas pressões;
Tubos de Aço-Carbono
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oEntre todos os materiais industriais existentes, o aço carbono é o que
apresenta menor relação custo/resistência mecânica além de possuir ótimas
qualidades como:
oSoldabilidade;
oMaleabilidade;
oBaixo custo.
oPor todo estes motivos, o aço carbono é chamado de “material de uso geral”.
oEm uma refinaria de petróleo, por exemplo, mais de 90% de toda tubulação é
de aço-carbono.
oEmpregasse tubulações de aço carbono em:
oÁgua doce; Vapor a baixa pressão; Condensado; Ar comprimido; óleos; gases.
Tubos de Aço-Carbono
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oA resistência mecânica do aço-carbono começa a sofrer redução por fluência a
partir de 370°C, isto deve ser considerado no momento da escolha da tubulação.
oEm temperaturas acima de 530°C o aço-carbono sofre uma intensa oxidação
quando exposto ao ar, com formação de grossas crostas de óxidos.
oEm temperaturas abaixo de -0°C o aço-carbono apresenta a transição de fratura
dúctil para frágil, alguns aços-carbonos podem chegar até -45°C sem ocorrer a
transição.
oPor estes motivos, recomenda-se os seguintes limites máximos de
temperaturas:
oTubulações principais, serviço contínuo: Tmax = 450°C;
oTubulações secundárias, serviço contínuo: Tmax = 480°C;
oMáximos eventuais de temperatura, em curta duração e não coincidentes com grandes
esforços mecânicos: Tmax: 520°C.
oTubulações em geral, serviço contínuo: Tmin = 0°C.
Tubos de Aço-Carbono
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oO aço-carbono é um material de baixa
resistência à corrosão, por esta razão, é
quase sempre necessário o acréscimo de
alguma sobreespessura para combater a
corrosão, seja este interna ou externa.
oO contato direto com o solo causa não só a
ferrugem como uma corrosão por pites
penetrantes, que é mais grave em solos
úmidos ou ácidos, o que deve ser sempre
evitado.
Especificação de Material 
para Tubos de Aço-Carbono
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oEspecificação ASTM (American Society
for Testing and Materials):
oA53 – Tubos de qualidade média. Os tubos
podem ser pretos (sem nenhum
acabamento superficial) ou galvanizado.
Podem ser com costura ou sem costura,
pode ter graus A e B a depender da
resistência mecânica;
oA106 - Tubos de alta qualidade, sem
costura, para temperaturas elevadas.
Estruturas sempre acalmadas com Si.
Possuem graus A, B e C:
Especificação de Material 
para Tubos de Aço-Carbono
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oEspecificação API (Amirican Petroleum Institute):
oAPI 5L – Tubos de qualidade média. Podem ser com costura ou sem costura, pode ter
graus A e B a depender da resistência mecânica;
oAPI 5LX - Tubos de alta resistência, especial para oleodutos e gasodutos, abrangem
oitos graus de material.
Aço-Liga e Aços Inoxidáveis – Casos Gerais 
de Emprego
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oTodos os tubos de aço-liga são bem mais caros do que os de aço-
carbono, devido ao valor da produção da liga e da fabricação dos tubos.
Além disso, a montagem e soldagem desses tubos é também em geral
mais difícil e
mais cara.
oOs principais casos que justificam o emprego dos aços especiais são:
oAltas temperaturas, normalmente aliados a alto esforço mecânico;
oBaixas temperaturas, inferiores a -45°C;
oAlta corrosão, com fluidos corrosivos, por exemplo;
oExigências de não-contaminação, produtos farmacêuticos, alimentares,
por exemplo;
oSegurança, para fluidos perigosos, como inflamáveis, tóxicos e explosivos;
Tubos de Aço-Liga
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oDuas classes de aço-liga são importantes como matérias para
tubulações:
oAço-liga molibdênio e cromo-molibdênio;
oAço-liga níquel.
oO cromo causa principalmente uma melhora na resistência a
corrosão, inclusive par altas temperaturas;
oO molibdênio melhora a resistência mecânica e a resistência a
corrosão por pites;
oO níquel reduz o ponto de transição de fratura dúctil para frágil.
Tubos de Aço Inoxidáveis
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oExistem duas classes principais de aços inoxidáveis
para tubulação:
oAuteníticos (não magnéticos): 16-26% Cr e 6-22% Ni;
oFerríticos (magnéticos): 12-30%Cr.
oOs auteníticos são os mais importantes, possuem
grande resistência a corrosão e à fluência. Estes aços
também apresentam comportamento dúctil a
baixíssimas temperaturas (em torno de -195°C);
oOs aços inoxidáveis em geral (exceto os estabilizados
e os de baixo carbono) estão sujeitos a sensitização,
quando submetidos a temperaturas acima de 450°C,
provocando corrosão intergranular.
Diâmetros Comerciais 
dos Tubos de Aço
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oOs diâmetros comerciais dos “tubos para
condução” de aço estão definidos pela norma
ASME B36.10 para os aços em geral e ASME
B36.19 para os inoxidáveis.
oSão padronizados duas designações para
representação dos diâmetros:
oNPS (Nominal pipe size – in);
oDN (Nominal Diameter – mm)
Diâmetros Comerciais 
dos Tubos de Aço
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oPara cada diâmetro nominal fabricam-se
tubos com várias espessuras de parede,
denominadas “series” (schedule).
Entretanto, para cada série de mesmo
diâmetro nominal o diâmetro externo é o
mesmo, modificando apenas seu diâmetro
interno.
oAs séries também podem ser encontradas
nas seguintes designações: Peso Normal
(Standard-S), Extraforte (Extra-Strong – XS)
e Duplo extraforte (Duble extra-estrong –
XXS)
Espessura da Parede 
dos Tubos de Aço
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oO número da série que designa a espessura da tubulação pode
ser calculada aproximadamente pela seguinte expressão:
oA norma padronizou as séries abaixo, porém apenas algumas
dessas espessuras são fabricadas.
Onde:
P=Pressão de trabalho em psig;
S=tensão admissível do material em psi.
Tubos de Ferro Fundido e de Ferro Forjado
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oOs tubos de ferro fundido são usados
para condução de:
oÁgua doce e salgada;
oGás;
oRejeitos industriais com particulado
sólido;
oEsgoto;
o Em condições normalmente de:
oBaixa pressão;
oTemperatura ambiente;
oBaixos esforços mecânicos.
oNormalmente são fabricados com
diâmetros a partir de 2” até 24”
oOs Tubos de Ferros forjado (ferro
galvanizado) são usados em:
oÁgua doce ou salgada;
oAr comprimido;
oGás;
oÓleos;
oCondensados.
oEstes tubos são amplamente utilizados
em instalações prediais e são
normalmente fabricados em diâmetros
menores que 4”.
oEm comparação aos tubos de aço-
carbono, possuem melhor resistência a
corrosão.
Tubos de Metais Não-Ferrosos
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oEm geral os materiais não-ferrosos apresentam maior curto em comparação
com os aços-carbono, porém apresentam peculiaridades que justificam seu
uso em casos específicos, tais como:
oCondutividade térmica;
oResistência a corrosão;
o Leveza.
oSegue os principais materiais não-ferrosos utilizados:
oCobre e suas ligas: Fabricam tubos com uma grande variedade desses
materiais, como: cobre, latão (cobre-zinco) e cobre-níquel. Estes tubos
apresentam boa resistência a corrosão e boa condutividade térmica.
Podem ser empregados em linhas de gás, ar comprimido, água salgada e
ácidos diluídos. Não podem ser usados com produtos alimentícios ou
farmacêuticos;
oAlumínio e suas ligas: São tubos muito leves, boa resistência a corrosão e
alta transferência de calor. É amplamente utilizado para linhas de baixas
temperaturas, pois são mais baratos que alguns aços liga e suportam
temperaturas de até -270°C. Porém, devido seu baixo ponto de fusão, não
podem ser aplicados para temperaturas acima de 200°C.
Tubos de Metais Não-Ferrosos
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oSegue os principais materiais não-ferrosos utilizados:
oChumbo: Estas tubulações são de pouca aplicação por
apresentarem baixas propriedades mecânicas e baixo ponto de
fusão, mas possuem elevadas resistência à corrosão e grande
flexibilidade.
oNíquel e suas ligas: São aplicados em linhas que necessitam de
alta resistência a corrosão e boas resistência mecânica. São
empregados normalmente no transporte de ácidos na indústria
química, principalmente quando necessita-se de temperaturas
elevadas. A liga mais utilizada é o metal Monel. Seu alto custo
limita usa utilização a casos especiais.
oTitânio, zircônio e suas ligas: Estes materiais possuem
extraordinária resistência à corrosão, resistência às altas
temperaturas e qualidades mecânicas, mas seu alto custo ainda
é uma grande limitação.
Diâmetros e Espessuras dos 
Tubos Não-Ferrosos
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oOs tubos de cobre, alumínio e suas ligas apresentam são
fabricados em duas series de espessuras:
oDiâmetros de ¼” a 12”, medidos pelo diâmetro externo, com
espessuras variadas;
oDiâmetros nominais de ½” a 12” e espessuras em series 20 e
40, como o padrão para aço.
oTubos de chumbo são fabricados em diâmetros de ¼” a 12”
medidos pelo diâmetro interno com várias espessuras;
Tubos Não-Metálicos
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oFabricam-se tubos de uma grande variedade de materiais
não-metálicos, segue alguns:
oMateriais plásticos;
oCimento-amianto: Fabricados com argamassa de cimento e
areia com armação de fibras de amianto;
oConcreto armado: Fabricados com concreto com armação de
vergalhões de aço;
oVidro e cerâmicas: tubos de fabricação rara quando necessita-
se elevadíssima pureza do fluido conduzido.
Tubos de Materiais Plásticos
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oO emprego desses materiais tem crescido muito principalmente
substituindo os aços inoxidáveis e materiais não ferrosos. O
aumento constante dos preços dos metais e o aperfeiçoamento
contínuo dos plásticos tendem a tornar maior ainda a expansão
dos plásticos.
oDe forma geral, os plásticos apresentam as seguintes vantagens:
oPouco denso;
oAlta resistência a corrosão;
oBaixo custo;
oBaixo coeficiente de atrito;
oFacilidade de fabricação;
oBaixa condutividade térmica.
Tubos de Materiais Plásticos
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oSegue as desvantagens:
oBaixa resistência ao calor;
oBaixa resistência mecânica;
oPouca estabilidade dimensional;
oAlto coeficiente de dilatação (15 vezes maior que o aço);
oAlguns plásticos são facilmente inflamáveis;
oExistem basicamente duas classes gerais de plásticos:
oOs termoplásticos: Amolecem com o aumento da temperatura;
oTermoestáveis: Não deformam com o aquecimento.
oDe modo geral, resistem bem aos ácidos diluídos, à água salgada, e vários outros
produtos químicos. Não há praticamente ataque algum com a atmosfera e a água,
podem ser usados em contato direto com o solo, mesmo húmido ou ácidos.
Quando expostos a luz solar sofrem um processo de degradação, tornando-se
quebradiços.
Principais Materiais Plásticos para 
Tubulações
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oPolietileno: É o termoplástico mais leve e o mais barato. Tem boa resistência
aos ácidos minerais e água salgada. Material combustível de baixa resistência
mecânica com limites de temperatura variando entre -30° a 80°C. Usado na
fabricação de tubos flexíveis (mangueiras) de baixo custo;
oCloreto de Polivinil (PVC): Termoplástico de grande uso, sua resistência
mecânica é equivalente ao polietileno, porém com resistência mecânica mais
elevada. Pode trabalhar a uma faixa de temperatura entre -40 a 65°C. Podem
ser fabricados tubos rígidos ou flexíveis com várias aplicações como: água,
esgoto, ácidos e outros produtos
corrosivos;
oAcrílico Butadieno-estireno (ABS), Acetato e celulose: São termoplásticos de
qualidades semelhantes ao PVC usados em tubos de pequeno diâmetro, ambos
combustíveis.
oEpóxi: Material termoestável de uso em grandes diâmetros. Os tubos têm a
parede de construção laminada, em camadas sucessivas da resina plástica e fibras
de vidro. Possuem propriedades mecânicas melhores em relação a outros
plásticos, boa resistência à corrosão, queimam lentamente e suportam
temperaturas até 150°C.
Tubos de Aço com 
Revestimento Interno
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oOs objetivos do revestimento é sempre aliar as
vantagens do revestimento com o baixo custo do
aço-carbono
oOs revestimentos em tubos de aço podem ter as
seguintes finalidades:
oAnticorrosivos;
oAntiabrasivos e antierosivos;
oRevestimento refratário (isolamento térmico)
o A grande maioria dos revestimentos é aplicada no
interior dos tubos depois da fabricação, com
exceção do zinco (galvanização) e tubos fabricados
com chapas cladeadas (união por solda com camada
de outro material) que é feito durante a fabricação
Exercícios:
Prof.: Kaio Dutra
1. Como podem ser classificadas as tubulações dentro das instalações
industriais? Comente cada classe.
2. Quanto ao material, as tubulações podem ser classificadas em três tipos,
quais são? Fale sobre suas aplicações, vantagens e desvantagens.
3. Quais são os quatro processos de fabricação de tubulações, como cada um
funciona?
4. Fale sobre as tubulações de aço-carbono, vantagens e desvantagens, faço
um paralelo com as tubulações de aço inoxidável e ferro fundido.
5. Quais são os principais materiais não ferrosos utilizados na fabricação de
tubulações? Comente suas aplicações e características.
6. Com relação as tubulações plásticas, quais suas vantagens e desvantagens
perante outros materiais? Cite pelo menos dois tipos de plásticos e suas
características quando aplicados na fabricação de tubulações.