TM-Cal-Apostila-Noções de Equip -Permutadores Calor-Manutenção

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MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Manutenção de Permutadores de Calor 
 
Wagner Pinto Cardoso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Índice 
 
1. Conceito 
2. Definição 
3. Classificação dos equipamentos de troca de calor 
3.1 Classificação quanto a utilização 
3.2 Classificação quanto a forma construtiva 
4. Codificação TEMA para permutadores casco e tubo 
5. Características de permutadores de calor casco e tubo 
6. Projeto de Permutadores de calor 
6.1. Projeto Térmico 
6.2. Projeto Mecânico 
6.3. Projeto de Fabricação 
7. Manutenção de Permutadores de Calor Tipo Casco e Tubo 
8. Fixação e Substituição dos Tubos no Espelho 
8.1. Métodos de Fixação 
8.2. Mandrilamento de Tubos 
8.2.1. Ferramentas para expansão 
8.2.2. Alongamento dos tubos 
8.2.3. Seleção do comprimento a ser expandido 
8.2.4. Cálculo da expansão 
8.2.5. Controle da expansão 
8.2.6. Operação de Mandrilamento 
8.2.7. Remandrilamento 
8.2.8. Normas para uma boa expansão 
8.2.9. Exemplo de cálculo de expansão 
9. Limpeza de Permutadores de Calor 
9.1 Hidrojato 
9.2 Limpeza Química 
10 Desengraxe e Passivação 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Conceito 
 
� Permutadores de calor são equipamentos que promovem a troca de 
calor entre fluidos; 
� Permutadores de calor são equipamentos em que dois fluidos com 
temperaturas diferentes trocam calor através de uma interface metálica. 
 
 
2. Definição 
 
Trocador ou permutador de calor é a designação genérica dos 
equipamentos industriais que promovem a transferência de calor entre 
correntes fluidas, sem a presença de chama e sem transferência de massa 
entre as correntes envolvidas. 
Portanto, fornos, caldeiras, e torres de resfriamento não fazem parte desta 
categoria. 
 
 
3. Classificação dos equipamentos de troca de calor 
 
3.1 Classificações quanto à utilização 
 
Os equipamentos destinados a efetuar troca de calor entre duas correntes 
fluidas são em geral designadas pela função que desempenham em um 
determinado processo. 
 
Desta maneira, são classificados em: 
 
Resfriador (Cooler): resfria um líquido ou um gás por meio de água. 
 
Refrigerador (Chiller): resfria o fluido a temperaturas abaixo daquelas 
obtidas quando se usa água. É empregado um fluido refrigerante como 
amônia, freon e outros. 
 
Condensador: resfria o vapor até a sua condensação parcial ou total. 
 
Aquecedor: aquece o fluido de processo, em geral por meio de vapor de 
água. 
 
Vaporizador: aquecedor que vaporiza parte ou todo o fluido de processo. 
 
Refervedor: este é um termo particular empregado para o vaporizador que 
trabalha acoplado ao fundo de torres de fracionamento, reevaporando o 
resíduo ali acumulado, no intuito de melhorar o rendimento global da 
destilação. 
 
 
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Gerador de vapor: gera vapor de água aproveitando calor disponível no 
processo. 
 
Permutador: Este termo, embora seja utilizado para quase todos os 
equipamentos de troca, se aplica com mais propriedades nos casos em que 
os dois efeitos, resfriamento de um fluido e aquecimento do outro, são 
necessários e desejados no processo. 
 
 
3.2 Classificações quanto à forma construtiva 
 
As formas construtivas mais empregadas na indústria de petróleo são: 
 
Aquecedor de Tanques: Equipamento empregado que utiliza vapor de água 
no interior da serpentina, como meio de aquecimento, cujo objetivo é 
manter a viscosidade do produto em um nível adequado, de forma a facilitar 
a seu bombeio e impedir que produtos de alto ponto de fluidez “congelem” 
no interior de tubulações. 
 
Existem três modelos que são mais comuns, e empregados em tanques de 
petróleo, óleo combustível e outros produtos que se enquadram no objetivo 
citado acima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Serpentina: é o tipo de aquecedor formado pela disposição de tubos no fundo 
de tanque, na forma convencional de serpentina. 
 
 
Modulado: os módulos são montados na posição vertical ou horizontal de 
acordo com a conveniência do projetista, em função também do tipo de teto, 
fixo ou flutuante. 
 
 
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Feixe tubular: o aquecimento é realizado apenas na saída do tanque. Pelo 
interior dos tubos do feixe, em geral constituído de tubos em “U”, circula vapor 
de água, enquanto o fluido bombeado passa através do casco. 
 
 
 
 
Caixa Resfriadora: é o equipamento de troca de calor mais simples empregado 
na indústria. Constitui-se simplesmente de uma caixa metálica ou de concreto 
onde se mergulha uma serpentina de tubo imersa em água. 
 
É empregado basicamente para o resfriamento final de um produto, quando 
seu calor residual não pode ser mais aproveitado de maneira econômica para a 
realização de outro processo de troca de calor. 
 
 
 
 
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Resfriador a Ar: constitui-se de um feixe de tubos aletados, através do qual o ar 
é forçado ou induzido a passar pela ação mecânica de um ventilador. 
 
 
 
 
 
O objetivo de utilizar os tubos aletados, está associado à necessidade de 
aumento de eficiência de troca de calor, haja vista, que este equipamento 
oferece baixo rendimento térmico. 
 
A utilização de resfriadores a ar, como alternativa para o resfriamento a água, 
vem sendo cada vez mais adotado em razão do crescente aumento de custo 
do tratamento de água, seja pelas obrigações ambientais ou pela 
indisponibilidade de água. 
 
Convêm observar que vazamentos que ocorram nesses equipamentos são 
lançados diretamente na atmosfera sem qualquer controle, muito embora, 
devido à grande massa de ar movimentada, a diluição é muito grande. 
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Permutador Bi-tubular: é constituído de dois tubos de diâmetros diferentes, 
montados um no interior do outro, de forma a estabelecer duas áreas de 
passagem de fluido, e geralmente o tubo interno é aletado. 
 
 
 
 
Esses equipamentos apresentam, em relação a outras formas construtivas, as 
seguintes vantagens: 
 
� Possibilidade de operar sempre em contracorrente, o que enseja a 
obtenção de melhor rendimento térmico. 
 
� São adquiridos na forma de módulos, sendo montados em varias seções 
em série ou paralelo, de modo a atingir os requisitos de troca térmica 
(área de troca). 
 
� Devido ao diâmetro relativamente pequeno dos tubos, eles são 
adequados para a utilização a altas pressões, pois não exigem grandes 
espessuras. 
 
Em contrapartida, eles só apresentam viabilidade econômica, quando a carga 
térmica é pequena. Em outras palavras, só se justifica seu emprego quando a 
área de troca térmica requerida é pequena. 
 
Permutadores de placa: esses equipamentos são constituídos de placas 
estampadas e arrumadas por sobreposição. O conjunto de placas é suportado 
por barramentos e comprimido através de parafusos entre duas cabeças, 
sendo uma fixa e outra móvel. 
 
As placas são vedadas nas bordas e ao redor dos orifícios por juntas de 
borracha. Os orifícios são localizados nos cantos das placas e o seu arranjo 
conveniente permite que os fluidos sejam dirigidos alternadamente para as 
passagens formadas entre placas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Desenho Esquemático do Trocador de Placa 
 
 
 
 
Exemplos de Configurações de Placas 
 
 
 
 
 
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Os permutadores de placas oferecem várias vantagens em relação aos 
tubulares: 
 
� Maior eficiência térmica; 
� Ocupa menos espaço; 
� Não exige grandes áreas livres para desmontagem e manutenção; 
� Menor custo quando não há exigência de materiais especiais; 
� Maior flexibilidade de adequação térmica, pois pode se realizar a adição 
ou retirada de placas; 
� Impossibilidade de contaminação entre fluidos; 
� Menor perda de carga dos fluidos; 
� Placas padronizadas e facilmente substituíveis; 
 
As desvantagens são praticamenteas limitações quanto à pressão e a 
temperatura de trabalho. 
 
 
Permutadores casco e tubo: são constituídos basicamente de um feixe tubular 
envolvido por um casco de forma cilíndrica. Um dos fluidos circula pelo interior 
dos tubos do feixe tubular e o outro pelo exterior. 
 
Estes tipos de equipamento são muito empregados nas indústrias de petróleo e 
petroquímica. 
 
A nomenclatura recomendada pela TEMA – Tubular Exchangers Manufacturers 
Association – para os diversos componentes, que podem ser identificados na 
figura subseqüente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Codificação TEMA para permutadores casco e tubo 
 
A TEMA criou uma codificação que permite identificar um permutador casco e 
tubo através de letras e números que indicam o seu tipo e suas dimensões 
principais (diâmetro e comprimento nominal). 
 
O tipo é identificado por um conjunto de três letras correspondentes a 
extremidade frontal, casco e extremidade oposta, conforme o quadro abaixo. 
 
 
 
Exemplo: 24 – 192 Tipo AES 
 
O diâmetro (24) corresponde ao diâmetro interno do casco em polegadas, 
arredondando para o inteiro mais próximo. 
 
O comprimento nominal (192) é o comprimento dos tubos em polegadas. 
 
Para feixes em “U” é computado apenas o comprimento da parte reta dos 
tubos. As letras AES correspondem a extremidade frontal (A), casco (E) e 
extremidade oposta (S), respectivamente. 
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5. Características de permutadores de calor casco e tubo 
 
Cabeçote frontal ou Carretel: é a parte que define o número de passes do fluxo 
dos tubos. 
 
Casco: a forma do casco é escolhida exclusivamente no sentido de se obter o 
melhor resultado para o processo a realizar. Nesse ponto não há restrição, do 
ponto de vista de inspeção ou manutenção do equipamento, que defina a 
escolha de um ou outro tipo. 
 
Chama a atenção, pela sua forma incomum, o tipo “K”. Esse casco é usado 
geralmente para processo de vaporização em refervedores. 
 
Extremidade Posterior: se caracteriza, em geral, se a dilatação entre o feixe de 
tubos e o casco é contida ou se o feixe é removível. 
 
Equipamentos com tubos em “U”: permite construção mais barata decorrente 
da eliminação de um dos espelhos e da possibilidade de se construir o casco 
com o tampo soldado. 
 
Temos ainda como vantagem a redução do número de pontos passíveis de 
vazamentos, que desta forma, favorece a utilização de pressões mais altas. 
 
As desvantagens do tubo em “U” estão associadas à redução de 
aproveitamento da área útil do espelho, e a outra está relacionada a limpeza, 
que é mais difícil de ser realizar por conta do arranjo dos tubos, principalmente 
na região de curvatura, logo em função desta última desvantagem só devem 
ser empregados para fluidos limpos. 
 
Permutadores com espelhos fixos em ambas as extremidades: estes 
equipamentos são caracterizados pelos tipos C, L, M e N, podem ficar sujeitos 
a tensões longitudinais decorrentes da dilatação térmica reprimida. Essas 
tensões podem ser de tal ordem que obriguem a adoção de juntas de dilatação 
no casco, no intuito de aliviá-las. 
 
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Em decorrência ainda dessas tensões, procura-se evitar a especificação 
desses equipamentos para grandes diferenças de temperatura entre os dois 
fluidos. 
 
Entretanto, esse não é o único fator que restringe a utilização de permutadores 
de espelhos fixos. Devido a impossibilidade de saque do feixe e, 
consequentemente, de limpeza do feixe tubular pelo lado externo, eles são 
admitidos apenas quando o fluido do casco é seguramente limpo ou produz 
resíduos facilmente removíveis por outros processos. 
 
 
6. Projeto de Permutadores de calor 
 
O projeto de um permutador de calor é realizado em três etapas: 
 
� Térmico ou de Processo 
� Mecânico 
� Fabricação 
 
 
6.1. Projeto Térmico 
 
Corresponde ao estabelecimento de várias características do equipamento, 
que irão responder pelo desempenho térmico e hidráulico. 
 
� Tipo do equipamento; 
� Posição de instalação; 
� Número e arranjo dos cascos; 
� Fluido que passa pelo casco e tubo; 
� Área de troca térmica; 
� Diâmetro e comprimento do casco; 
� Arranjo das chicanas; 
� Vazão, temperatura e pressões de projeto e trabalho; 
 
 
 
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Mecanismo de transmissão de calor 
 
Os permutadores de calor operam trocando calor através das paredes dos 
tubos e a troca de calor se dá pelos mecanismos de convecção e condução. 
 
 
Condução 
 
A taxa de transferência de calor por unidade de área é proporcional ao 
gradiente normal de temperatura (conceito termodinâmico); 
 
Transferência por choques intermoleculares, sem movimento das moléculas. 
Característico de sólidos. 
 
 
Convecção 
 
A transferência de calor por convecção depende da viscosidade do fluido e 
propriedades térmicas como condutividade, calor específico e densidade 
(conceito termodinâmico). 
 
Choques intermoleculares auxiliados por movimentação de moléculas. 
Característico de fluidos. 
 
 
Radiação 
 
Radiação térmica é a radiação eletromagnética emitida por um corpo em 
função de sua temperatura (conceito termodinâmico). 
 
Ondas eletromagnéticas que dispensam meio. Importantes em altas 
temperaturas (e nas chamas), são normalmente desprezível em trocadores. 
 
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Transferência de Calor 
 
Condução � Q = - K. A. ∆T/∆X (chapas) 
 Q= K. 2. π. L. ∆T / ℓn(Øe / Øi) (tubos) 
 
Convecção � Q = h . A . (Tp – Tf) 
 
h � coef. de película ( convecção) 
K � coef. cond. Térmica (condução) 
 
 
Trocador de Calor 
 
Q = U. A. DMLT 
 
U � Coef. Global de transf. de calor ( U = Q conv. + Q cond.) 
A � Toda área de troca térmica 
DMLT � Difer. média logarítima de temperatura 
 
DMLT � É a diferença entre as diferenças de temperatura nas extremidades 
dividido pelo logaritmo natural da razão entre as diferenças das temperaturas. 
 
U � Coefic. Global de Transmissão de Calor - coeficiente que engloba as três 
etapas da passagem do calor do fluido quente para o frio e que permite 
representar essa transferência em uma única expressão. 
 
 
 
 
 
 
 
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Gradiente de troca térmica ao longo do equipamento 
 
Fluxos típico de um permutador bi-tubular 
 
 
 
 
 
 
Fluxo em Contracorrente 
 
 
 
 
 
Fluxo em Correntes Paralelas 
 
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Fluxo em Contracorrentes 
 
 
 
 
Exemplo: Em um trocador de calor onde o fluido quente entra a 900oC e 
sai a 600oC e o fluido frio entra s 100oC e sai a 500oC, qual o MLDT para: 
 
a) correntes paralelas; 
b) correntes opostas. 
 
 
a) correntes paralelas : 
 
 
 
( )






−=






∆
∆
∆−∆
=⇒




=−=∆
=−=∆
100
800
ln
100800
ln
100500600
800100900
min
max
minmax
min
max
T
T
TT
MLDT
CT
CT
o
o
 
MLDT Co= 336 6, 
 
 
 
 
 
 
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b) correntes opostas : 
 
( )






−=






∆
∆
∆−∆=⇒




=−=∆
=−=∆
400
500
ln
400500
ln
400500900
500100600
min
max
minmax
min
max
T
T
TT
MLDT
CT
CT
o
o
 
MLTD Co= 448 2, 
 
 
 
 
 Fluxo típico de um permutador casco tubo 
 
 
 
 
 
 
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6.2. Projeto Mecânico 
 
Consiste em estabelecer as características que responderão pela resistência 
mecânica do equipamento. 
 
� Cálculo mecânico; 
Espessuras e dimensões finais; 
� Especificação dos materiais empregados; 
� Desenho mecânico do equipamento; 
� Condições de projeto e teste. 
 
O projeto mecânico de um equipamento que trabalha submetido a esforços de 
pressão é feito, normalmente, observando-se as recomendações de normas 
existentes para cadacaso, com o emprego de normas específicas, que tem por 
objetivo reduzir o risco de acidentes, através da utilização de métodos de 
dimensionamento já comprovados pela experiência. 
 
A Petrobras possui normas próprias para o projeto de vasos de pressão e de 
permutadores de calor, essas normas não se propõem a substituir as normas 
de Projeto, mas apenas a orientar os projetos no sentido de aperfeiçoá-los, 
com a incorporação de conhecimentos e experiências, know-how, adquirido 
pela companhia na operação e manutenção de suas unidades. 
 
 
Principais Normas Aplicadas no Cálculo Mecânico 
 
Códigos ASME, TEMA e API. 
 
ASME - Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos 
ASME VIII Div. I � Cálculo mecânico 
 
� Espessura de parede de casco 
o T 1 = PR/SE – 0,6. P (Tensão Circunferencial) 
o T 2 = PR/2.SE + 0,4.P (Tensão Longitudinal) 
 
o � T = T1 + C + T residual 
� (T => Espessura Padronizada) 
 
� Esforços localizados 
� Tensões térmicas 
� Tampo do casco 
� Cabeçote flutuante e boleado 
� Flanges 
� Seleção de junta e faceamento 
� Cálculo de parafusos 
� Tampo plano de carretel 
� Tubos (espaçamento, arranjo , colapso(pressão externa), espessura) 
� Espelhos (espessura, flexão e cisalhamento) 
� Chicanas 
 
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Arranjo dos tubos nos espelhos 
 
 
 
 
 
 
 
 
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API - American Petroleum Institution 
API – 660 � apresenta uma série de recomendações complementares às da 
TEMA classe “R”. 
 
TEMA - Padrões da Associação dos Fabricantes de Trocadores Tubulares 
� Apresenta recomendações para o projeto mecânico e térmico de 
permutadores de calor 
 
Classes R, C e B. 
 
Classe R. condições severas de processamento de petróleo 
Classe C condições moderadas de operação, aplicação comercial refrigeração 
Classe B serviços de processamento químico 
 
Classe R – é a mais restritiva, se aplica a serviços severos e contínuos como 
indústria de petróleo e petroquímica. 
Exemplo de restrições: espessura mínima, diâmetro máximo do equipamento, 
sobrespessura de corrosão mínima e outras. 
 
Cuidados de Manutenção em Casco de Permutador de Calor 
 
� Verificar ovalização apresentada pelo casco a cada parada, substituição de 
bocais, troca de segmentos e troca de flanges, a fim de evitar problemas de 
emperramento de feixes em paradas futuras; 
� Todas as soldas internas ao casco devem apresentar acabamento 
arredondado em sua superfície. 
 
 
6.3 Projeto de Fabricação 
 
Consiste em estabelecer as características de fabricação do equipamento. 
 
� Detalhamento da Fabricação 
� Corte de chapas 
� Calandragem 
� Soldagem 
� Inspeção de CQ 
� Ligação tubo x espelho e outros 
� Brasagem 
� Soldagem 
� Mandrilagem 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Mandrilagem 
 
� O procedimento padronizado pela TEMA é a expansão dos tubos 
mandrilagem; 
� Emprega-se também a soldagem em casos onde se exige maior garantia de 
estanqueidade, como trabalho com H2S e hidrogênio; 
� A solda pode ser feita em complemento a mandrilagem, com efeito 
puramente de selagem ou estrutural; 
 
Importante verificar antes de executar a mandrilagem 
 
� Dimensões dos furos do espelho; 
� Diâmetro externo do tubo; 
� Dimensões e espaçamento das ranhuras; 
� Existência de cantos vivos; 
� Cálculo de expansão(após medições); 
� Acompanhamento da madrilagem; 
� Atendimento ao procedimento de execução. 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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7. Manutenção de Permutadores de Calor Tipo Casco e Tubo 
 
Seqüência de tarefas 
 
� Parada, drenagem e liberação pela operação; 
� Montagem de andaimes; 
� Raqueteamento do casco e tubos; 
� Abertura da tampa do carretel, cabeçote boleado e tampo flutuante; 
� Remoção do feixe tubular; 
� Limpeza do feixe tubular, casco, tampos e demais ac essórios; 
� Inspeção geral do equipamento e acessórios (N-2511); 
� Casco, feixe tubular, tampos, carretel, sedes de vedação, parafusos e 
outros; 
� Execução de reparos; 
� Montagem do feixe tubular; 
� Montagem do carretel; 
� Montagem do anel de teste; 
� Realizar teste hidrostático de casco ou anel; 
� Inspeção e aprovação do teste hidrostático pela IE; 
 
Pontos Importantes 
 
� Atender procedimento de execução; 
� Encher o equipamento com água doce de forma lenta e progressiva; 
� Ventar por pelo menos 5 minutos; 
� Pressurizar o equipamento lentamente e observar comportamento e ruídos; 
� Sempre utilizar dois manômetros com escala adequadas a pressão de 
teste; 
 
Objetivo 
 
� Avaliar integridade física do casco, tubos, selabilidade das mandrilagens (ou 
soldas) da ligação tubo x espelho e vedação da junta do casco x espelho; 
� Estes são os pontos a serem observados quanto a vazamentos, além da 
manutenção da pressão de teste pelo período determinado no 
procedimento ou solicitado pela IE. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Desenho Esquemático do Teste de Anel 
 
 
 
 
 
 
 
Região do Anel de Teste 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Seqüência de tarefas 
 
� Retirar anel de teste; 
� Montar tampa do carretel e flutuante; 
� Realizar teste hidrostático de tubos ou flutuante; 
� Inspeção e aprovação do teste hidrostático pela IE; 
 
Objetivo 
 
� Avaliar integridade física do carretel, tubos, selabilidade das mandrilagens 
(ou soldas) da ligação tubo x espelho, vedação da junta do espelho x 
carretel, carretel x tampa do carretel e tampo flutuante; 
� Estes são os pontos a serem observados quanto a vazamentos, além da 
manutenção da pressão de teste pelo período determinado no 
procedimento ou solicitado pela IE. 
 
 
Desenho Esquemático do Teste de Flutuante 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Seqüência de tarefas 
 
� Montar tampo boleado; 
� Realizar teste hidrostático do boleado; 
� Inspeção e aprovação do teste hidrostático pela IE; 
� Desraqueteamento dos flanges do casco e tubo; 
 
Objetivo 
 
� Avaliar integridade física do tampo boleado e vedação da junta do casco x 
tampo boleado; 
� Estes são os pontos a serem observados quanto a vazamentos, além da 
manutenção da pressão de teste pelo período determinado no 
procedimento ou solicitado pela IE. 
 
Desenho Esquemático do Teste de Casco 
 
Detalhe da Região do Tampo Boleado 
 
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Pressão de Teste 
 
P teste = 1,5 Pprojeto x S quente / S fria 
 
A partir de 2004 o ASME VIII Div. I alterou para � P teste = 1,3 PMTA (UG-99) 
 
 
8. Fixação e Substituição dos Tubos no Espelho 
 
8.1. Métodos de fixação 
 
Os métodos de fixação dos tubos no espelho são basicamente três: 
 
- MANDRILAMENTO 
 
Método que consiste em expandir os tubos nos furos do espelho. É o 
procedimento padronizado pela TEMA. 
 
- SOLDAGEM 
 
Método que consiste em soldar os tubos no espelho. 
 
É o procedimento empregado em casos onde se exige maior garantia de 
estanqueidade. 
 
- MANDRILAMENTO COM SOLDAGEM 
 
Método que consiste em expandir os tubos nos furos e depois soldá-los no 
espelho. 
 
- MANDRILAMENTO DE TUBOS NO ESPELHO 
 
É a operação que consiste em expandir os tubos nos furos do espelho. O 
mandrilamento é executado por uma ferramenta apropriada que expande a 
extremidade do tubo contra a parede interna do furo, provocando um 
esmagamento no tubo tal que a região entre os diâmetro externo do tubo e o 
diâmetro do furo do espelho fique impermeável à água sob pressão operacional 
e de teste, e tal que resista à tendência do tubo de mover-se no orifício do 
espelho, sob condições operacionais. 
 
Esta expansão do tubo contra o furo do espelho pode ser: 
 
- EXPANSÃO DE ENCOSTO 
 
Expansão do tubo até que sua superfície externa entre em contato com a 
superfície interna do furo. 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
29 / 54- EXPANSÃO DE SELAGEM 
 
Expansão do tubo para, além do encosto, promover vedação na interface tubo 
x furo do espelho. 
 
Devido à redução de espessura que a parede do tubo sofre com a expansão, 
ocorre também um deslocamento axial do metal do tubo, ou seja, um 
alongamento do tubo. O deslocamento axial do metal alonga o tubo em ambas 
as direções: entre os espelhos, o alongamento provoca um flexionamento; na 
parede externa do espelho, o alongamento se traduz simplesmente por um 
aumento do comprimento da extremidade saliente do tubo. 
 
Assim que se estabelece um contato de metal com metal ente tos a 
circunferência externa do tubo e o orifício do espelho, o metal da parede do 
tubo é comprimido fortemente entre os rolos expansores e o espelho, 
verificando-se um pequeno aumento do diâmetro externo do tubo. Essas forças 
de compressão são transmitidas ao espelho, podendo danificá-lo se a 
expansão do tubo for exagerada. 
 
Para melhorar a resistência mecânica e a estanqueidade da junta tubo-furo do 
espelho, são feitas ranhuras na parede do furo, para que o material do tubo as 
preencha. As ranhuras são em geral feitas em número de duas ou mais e tem 
suas dimensões padronizadas pela TEMA: 1/8” de largura por 1/64” de 
profundidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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TUBO ANTES DA EXPANSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TUBO EXPANDIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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8.2.1. Ferramentas para Expansão 
 
MANDRILADORA DE TUBOS 
 
Pode ser elétrica ou pneumática. Normalmente é usada a pneumática, por ser 
mais prática e por questões de segurança. 
 
A pressão do ar recomendada para estas mandriladora pneumáticas é de no 
mínimo 90 PSI (6,33 kg/cm) e no máximo 100 PSI (7,03 kg/cm). A flutuação na 
pressão do ar não tem influência sobre o torque, pois o controlador de torque é 
independente do motor. O fornecimento de ar com baixa pressão 
(aproximadamente 75 PSI) acarreta baixa rotação; uma pressão entre 90 a 100 
PSI proporciona uma rápida mandrilagem. 
 
A regulagem do torque é feita através de um dispositivo circular com escala, e 
funciona exatamente igual a um micrômetro. Para cada número (0,1,2,3, etc.) 
existem 10 divisões; para se obter o torque desejado, gira-se o dispositivo até 
que o número coincida com a seta desenhada na mandriladora. O torque é 
fornecido na unidade de LB-FT. Por exemplo, se o torque desejado é 14 LB-FT, 
gira-se o dispositivo até aparecer o 1 e continua-se girando até a 4ª. divisão. 
 
Quanto à lubrificação, recomenda-se colocar um lubrificador de linha a uns 
4,5m da máquina, ajustando-se para fornecer 5 a 10 gotas de óleo por minuto. 
Um bom óleo para esta lubrificação é o SAE 10. 
 
EXPANSOR DE TUBOS 
 
É a ferramenta que vai conectada na mandriladora e que faz o trabalho de 
mandrilagem propriamente dito. 
 
É composto principalmente de quatro peças: haste, corpo, roletes e batente, 
conforme mostra a figura abaixo. 
 
O batente é o elemento que, possuindo um diâmetro maior que o do tubo, fica 
apoiado na extremidade deste durante a expansão. Ele é também o dispositivo 
que limita o comprimento do corpo do expansor que deve penetrar no tubo a 
ser expandido, bastando para isso que se faça a regulagem do batente. Ele 
pode ser com rolamento de encosto ou com capa de redução,. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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EXPANSOR DE TUBOS 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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DESENHO ESQUEMÁTICO DO EXPANSOR DENTRO DO TUBO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 C = DIÂMETRO DO CORPO DO EXPANSOR 
 Ø INT = DIÂMETRO INTERNO DO TUBO 
 Ø EXT = DIÂMETRO EXTERNO DO TUBO 
 E = ESPESSURA DA PAREDE DO TUBO 
 
 
 
 
EXPANSOR DE TUBOS 
 
Para regular o comprimento do expansor que vai penetrar no tubo, basta soltar 
o batente através do parafuso de trava, girar o batente até a posição desejada 
e travá-lo novamente apertando-se o parafuso de trava com uma chave Allen. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Mandriladoras de Expansão de Tubos 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Quanto à lubrificação dos expansores, um bom óleo para lubrificá-los é uma 
SAE 10, para condições normais. Para condições severas de expansão, 
recomenda-se um óleo SAE 60. 
 
Seleção do Expansor de Tubos 
 
O expansor de tubos é selecionado de acordo com o diâmetro e a espessura 
da parede do tubo a ser expandido. 
 
Com o diâmetro e espessura da parede ao tubo a ser expandido, consegue-se 
determinar o diâmetro do corpo do expansor. 
 
Com o comprimento expandido, determina-se o tipo de expansor adequado 
para o caso, 
 
Resumindo: 
 
 
- Diâmetro do tubo 
- espessura da parede determina-se 
 do tubo 
 
 
- Comprimento expandido determina-se 
 
 
 
Segundo a tabela de expansores da “Irmãos Hanna & Cia. Ltda.”, o expansor é 
selecionado diretamente se são conhecidos o diâmetro externo do tubo em 
polegadas, a sua espessura de parede em BWG e o comprimento expandido. 
 
Estas tabelas apresentam os expansores adequados para os diâmetros e 
espessuras de parede mais usuais na prática. (ANEXO I). 
 
Caso não encontre nestas tabelas o diâmetro do tubo que se deseja expandir 
com a sua respectiva espessura de parede, deve-se calcular o diâmetro do 
corpo do expansor e utilizar o expansor da tabela que tenha o corpo com um 
diâmetro o mais próximo possível do calculado. Deve-se tomar cuidado, porém 
para que o diâmetro do corpo do expansor escolhido não ultrapasse ou seja 
igual ao diâmetro interno do tubo a ser expandido. 
 
CÁLCULO DO DIÂMETRO DO CORPO DO EXPANSOR 
 
O cálculo do diâmetro do corpo do expansor recomendado pelo fabricante 
“Irmãos Hanna” é o que segue: 
 
C = Ø ext – ( 2 x E ) – F 
 
 
 
Diâmetro do corpo 
do expansor 
Tipo de expansor 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Onde: 
 
C = diâmetro do corpo do expansor 
 
Ø ext = diâmetro externo do tubo 
 
E = espessura da parede do tubo 
 
F = folga entre a superfície interna do tubo e a superfície externa do corpo do 
expansor. 
 Recomenda-se que se tome F ≅≅≅≅ 0,02 x Ø ext. 
 
No desenho esquemático de um expansor dentro do tubo, onde se pode 
visualizar as dimensões mencionadas. 
 
Exemplo: Deseja-se calcular o diâmetro do corpo do expansor adequado para 
a expansão de um tubo de diâmetro nominal 7/8” e espessura de 
parede 10 BWG. 
 
 C = ? 
 
 Ø ext = 7/8” = 22,22mm 
 
 E = 10 BWG = 3,40 mm 
 
 F = 0,02 x 0 ext = 0,02 x 22,22 = 0,44mm 
 
 C = Ø ext – ( 2 x E ) – F = 22,22 – ( 2 x 3, 4 ) – 0,44 = 15,0mm 
 
TORQUE E ROTAÇÃO DA MANDRILADORA 
 
O torque da mandriladora propicia uma maior ou menor expansão do tubo no 
espelho. A regulagem do torque é feita na própria mandriladora, e a maneira de 
fazê-la está descrita no item “FERRAMENTAS – MANDRILADORA DE 
TUBOS” (8.2.1). 
Com um torque baixo, a mandriladora provoca um esforço pequeno contra a 
superfície interna do tubo, acarretando uma pequena expansão do tubo, ou 
seja, um pequeno aumento do diâmetro interno do tubo. Ao contrário, se 
regularmos a mandriladora para um torque alto, a expansão do tubo será 
grande. 
 
O torque depende: 
 
1) Do material do tubo 
 
O torque deverá ser tanto maior quanto mais tenaz for o material do tubo, ou 
seja, deverá ser tanto menor quanto mais dúctil for o material do tubo. Por 
exemplo: se expandirmos um tubo de aço carbono com a mandriladora 
regulada para um torque de 12 LB-FT, e depois um tubo de latão também com 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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torque de 12 LB-FT, o tubo de latão ficará mais expandido no espelho do que o 
de aço carbono. 
2) Do diâmetro do tubo 
 
O torque deverá ser tanto maior quanto maior for o diâmetro dotubo. 
 
3) Da espessura da parede do tubo 
 
O torque deverá ser tanto maior quanto mais espessa for a parede do tubo. 
 
No que se refere à rotação da mandriladora, esta deve ser tanto menor quanto 
mais tenaz for o material do tubo a ser expandido. 
 
OBS.: 
 
1 – MATERIAL TENAZ – material que possui grande resistência à ruptura, ou 
seja, a energia necessária para levá-lo à ruptura 
deve ser grande. Conseqüentemente, o esforço 
necessário para deformar o material também é 
grande. 
 
2 – MATERIAL DÚCTIL – material que possui grande capacidade de se 
deformar sem se romper quando sob tensão 
estática, isto é, que apresenta grande deformação 
plástica. 
 
8.2.2. Alongamento dos Tubos 
 
As extremidades dos tubos poderão se estender além da face externa dos 
espelhos até um comprimento máximo de : 
 
Diâmetro externo do tubo 
2 
 
Este alongamento dos tubos é, na maioria dos casos, desejável, pois 
proporciona duas vantagens: 
 
- Proteção do espelho contra erosão. 
- Maior facilidade de identificação da origem de vazamentos. 
 
8.2.3. Seleção do comprimento a ser expandido 
 
O comprimento expandido no espelho, ou simplesmente comprimento 
expandido, é o comprimento do tubo que, após o mandrilamento, fica 
expandido na superfície interna do furo do espelho. 
 
O comprimento de tubo expandido no espelho deve ser adotado levando-se em 
conta as seguintes regras: 
 
1) Adotar sempre o comprimento expandido recomendado pelo fabricante do 
permutador. 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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2) Caso o fabricante não forneça o valor do comprimento expandido, ele pode 
recomendar alguma norma para definir este (como por exemplo “TEMA”) ou 
simplesmente não esclarecer nada a respeito. Tabela 1.1 mostra a 
recomendação da norma “TEMA” sobre o comprimento expandido em função 
da espessura do espelho. 
 
Comprimento Expandido Espessura 
do 
Espelho Norma TEMA “R” – 7.51* K.T.I 
 ≤ 54mm 
Comp. Expand. = Espes. do Espelho - 
3mm 
> 54mm 
e 
≤167mm 
Comp. Expand. = 0,9 x Esp. Espelho 
>167mm 
O Comprimento Expandido não deve 
ser menor que 51mm. 
 
(TEMA “R” – 7.51 no apêndice) Comprimento Expandido = 150 mm 
TAB. 1.1 – Comprimento Expandido 
 
8.2.4. Cálculo da expansão 
 
O procedimento é o seguinte: 
 
1) Medir o diâmetro do furo do espelho. (Ø furo) 
 
2) Medir o diâmetro interno do tubo antes da expansão (Ø int). 
 
3) Calcular a folga entre a superfície interna do furo e a superfície 
externa do tubo (Ø furo – Ø ext). 
 
4) Calcular a redução de espessura que a parede do tubo deve sofrer com a 
expansão. (redução espessura) 
 
Esta redução de espessura é calculada da seguinte maneira: 
 
 
Redução espessura = E antes x B 
 
 
onde: 
 
E antes = espessura da parede do tubo antes da expansão. 
 B = coeficiente de redução de espessura: este valor pode ser retirado da 
tabela 1.2 em função do material do espelho e do tubo e em função 
do tipo de expansão que vai fazer (selagem com solda, selagem 
sem solda, expansão de encosto). 
 
 
5) Realizados todos estes itens, pode-se calcular finalmente o diâmetro interno 
do tubo após a expansão (0 final). 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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0 final = 0 int + (0 furo – 0 ext) + (2 x redução espessura) 
 
onde: 
 
 0 final = diâmetro interno do tubo após a expansão 
 0 int = diâmetro interno do tubo 
 0 ext = diâmetro externo do tubo 
 0 furo = diâmetro do furo do espelho 
 redução espessura = redução de espessura que a parede do tubo sofre 
com o Mandrilamento 
 
 
As figuras da página 25 mostram um desenho esquemático de um tubo no furo 
do espelho, antes e depois da operação de mandrilamento, onde se podem 
visualizar as dimensões utilizadas no cálculo da expansão. 
 
 
DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE REDUÇÃO DE ESPESSURA “B” 
 
Coeficiente de redução de espessura B 
Material 
 do espelho 
Material 
do tubo Selagem 
 (com solda) 
Selagem 
 (sem solda) De encosto 
Aço 
carbono 
Aço carbono 0,06 0,05 0,03 
Aço baixa 
liga 
Aço baixa liga 0,06 0,05 0,03 
Aço inox Aço inox 0,06 0,05 0,03 
Aço inox Liga de cobre 0,06 0,05 0,03 
Liga de 
cobre 
Liga de cobre 0,04 0,03 0,02 
 
TAB. 1.2 – Coeficiente de redução de espessura “B” para o cállculo da 
expansão de tubos no espelho. 
 
 
REMANDRILAGEM 
 
- Finalidade: aumentar o coeficiente de redução “B” em 2%. Usou-se 0,06, 
utilizar 0,08 na remandrilagem. 
 
8.2.5. Controle da Expansão 
 
A expansão ideal corresponde à situação em que só o tubo é deformado 
plasticamente, de modo que o espelho permaneça no campo elástico, 
exercendo compressão sobre a parede do tubo. 
 
Deve-se executar a expansão sob rigoroso controle, a fim de que consiga a 
expansão ideal do tubo, pois tanto o tubo pouco expandido como a expansão 
demasiada do tubo apresentam, conseqüências indesejáveis. 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
40 / 54 
 
A super expansão (expansão demasiada do tubo) resulta, em geral, em junta 
tubo-espelho ruim e na deformação permanente da região do espelho 
compreendida entre dois furos adjacentes e, conseqüentemente, de todo o 
espelho. A super expansão é a situação mais comum, pois ela traduz uma 
tendência natural das pessoas, da mesma maneira que é muito freqüente 
apertarem-se parafusos até o limite de sua resistência. 
 
LUBRIFICAÇÃO DO EXPANSOR 
 
Expandidores para tubos são ferramentas de precisão e sujeitas a grandes 
esforços. Por isso, alguns cuidados devem ser observados nas operações de 
expansão: 
 
1) Antes de cada operação de expansão, o expandidor deve ser lavado num 
solvente (óleo diesel ou querosene) a fim de remover todas as partículas 
que prejudicam o funcionamento da ferramenta. 
 
2) Após a limpeza, o expandidor deve ser imerso em um óleo lubrificante a fim 
de eliminar ao máximo o atrito durante o trabalho. 
 
3) Verificar sempre se os rolos e a haste estão mostrando sinais de 
careamento. Caso alguma dessas peças esteja careada, devem ser 
substituídas. 
 Um rolo defeituoso danifica a haste, e esta os outros rolos. 
 
4) Sempre que possível, use dois expandidores durante uma operação de 
mandrilagem. Isto torna possível ter um já limpo de matéria estranha, 
resfriado em solvente, pronto para uso imediato. Este procedimento acelera 
o trabalho de mandrilagem e ao mesmo tempo assegura vida longa ao 
expansores. 
 
5) Após o serviço, o expandidor deve ser limpo e lubrificado a fim de não sofrer 
a ação do tempo. 
 
 
SEQÜÊNCIA DE MANDRILAMENTO 
 
Para se ter uma perfeita união dos tubos no espelho e a fim de não provocar 
um empeno no espelho, deve-se inicialmente mandrilar-se em cruz e no centro 
do espelho (com 4 a 8 tubos em cada ponto).Em seguida, mandrilar-se de cima 
para baixo (no caso de permutadores em posição horizontal) 
 
 
MEDIÇÃO DA EXPANSÃO 
 
Após a expansão e utilizando-se um calibre de medidas internas (micrômetro), 
deve-se tomar a medida do diâmetro interno do tubo na região de expansão. 
 
Esta medida é tomada no plano perpendicular ao eixo do furo, e em duas 
direções, uma a 90 da outra, como ilustra a Figura a seguir. 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Deve-se medir obrigatoriamente os 5 primeiros tubos mandrilados, para que 
seja feita uma avaliação do torque, e após a expansão de todos os tubos, 
deve-se tomar a medida de pelo menos 3% dos tubos expandidos no espelho. 
 
 
 
8.2.6. Operação de Mandrilamento 
 
Limpe cuidadosamente o furo do espelho e a parte externa do tubo que vai ser 
mandrilado. Não lubrifique nem o furo do espelho nem a parte externa do tubo. 
 
Após a limpeza interna do tubo na região de mandrilagem, e lubrificação do 
expansor, coloque o expansor indicado no encaixe de troca rápida da 
mandriladora, e introduza o expansor no tubo, iniciando a mandrilagem girando 
o acelerador manual para frente. 
 
Mantenha nesta posição até o controlador de torque desligar o motor 
automaticamente. Então o tubo estará corretamente mandrilado, não indicando 
porémque a expansão necessária tenha sido alcançada e sim que o torque 
ajustado foi atingido. 
 
Para retirar o expansor do tubo, inverta a rotação do motor girando o 
acelerador manual na direção inversa, e então coloque o expansor no próximo 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
42 / 54 
tubo. Não é necessário parar o motor durante este período, procedendo-se 
desta maneira ganha-se algum tempo. 
 
Para espelhos espessos (espessura maior que o comprimento dos roletes) 
deve-se introduzir o expansor quantas vezes seja necessário nas diversas 
posições ao longo da espessura, até se ter certeza que toda a região do tubo 
no comprimento expandido recomendado sofreu expansão. 
 
 
8.2.7. Remandrilamento 
 
Tubos novos 
 
Caso algum tubo expandido apresente algum vazamento, deve-se aumentar 
em 2% o coeficiente de redução de espessura “B”, isto é, se na primeira vez foi 
adotado B = 0,05, na segunda vez adota-se B = 0,07. 
 
Tubos usados 
 
Para esta condição é possível encontrar-se duas situações: 
 
Tubos em boas condições: 
 
Se após verificação, através de inspeção, da parte interna dos tubos na região 
de mandrilagem observar-se que é possível a expansão, mede-se o diâmetro 
interno para verificar se o tubo já está na expansão calculada. 
 
Em caso positivo, deve-se aumentar 2% o coeficiente de redução de espessura 
“B”, e em caso negativo, deve-se mandrilar os tubos até a expansão calculada. 
Para o cálculo da expansão nestas condições, deve-se utilizar os dados de 
projeto. 
 
Tubos em más condições: 
 
Se após inspeção da parte interna dos tubos na região de mandrilagem for 
verificada acentuada corrosão (normalmente do tipo alveolar), as únicas 
alternativas que restam é a troca do tubo, ou então o plugeamento deste tubo, 
o que é mais comum. 
 
8.2.8. Normas para uma boa expansão 
 
1) A limpeza é um dos requisitos básicos para uma boa junta. Tanto o tubo 
como o furo devem estar bem limpos de poeira, sujeiras, etc., bem como 
deve-se manter óleo, sabão, etc. afastados do conjunto. Usa-se óleo 
lubrificante apenas entre tubo e mandril expansor. 
 
2) Todos os furos quer seja dos espelho ou dos “baffles” devem estar isentos 
de rebarbas, a fim de evitar arranhões nos tubos durante a montagem. 
 
3) Verificar o estado da ferramenta expansora. Os roletes e o mandril devem 
rolar suavemente em uma superfície lisa. 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
43 / 54 
 
4) Examinar os furos e as pontas dos tubos. Se houver arranhões ou riscos 
longitudinais, os mesmos devem ser removidos antes da montagem. O 
mesmo se refere a arranhões. 
 
5) Os furos devem ser lixados sem recuo ou avanço da ferramenta de modo a 
eliminar eventuais arranhões e principalmente formar pequenas ranhuras 
circulares. 
 
6) Expansão 
 
Tomando um tubo como teste, iniciar a expansão controlando a deformação 
do tubo através do calibre de medição do diâmetro interno. 
 
 O diâmetro interno no final da expansão é dado, para o tubo ¾” com 1,59mm 
de parede, por = Diâmetro interno depois da expansão = diâmetro interno do 
tubo antes da expansão + 0,159mm + folga entre o diâmetro externo do tubo 
e o furo no espelho. 
 
 Este valor do diâmetro interno calculado deve ser medido no calibre em toda 
a espessura do espelho, nem mais nem menos. 
 
7) Regular na máquina o torque com que obteve a expansão desejada no tubo 
teste. 
 
8) Expandir os demais tubos com este torque, fazendo nova verificação do 
diâmetro interno no final da expansão com o calibre. 
9) Ao se processar a expansão dos tubos, recomenda-se tomar alguns tubos 
bem distribuídos como suportes (estais) dos demais. 
 
A expansão dos tubos produz um alongamento dos mesmos que tende à 
deformá-los e ao espelho. Estes tubos estais evitam esta deformação. 
 
10) Depois de pronto, testar a carcaça contra vazamentos. Mandrilar 
novamente os tubos onde houver estas fugas, procurando-se sempre obter 
estanqueidade com um mínimo de expansões adicionais. Evitar deformar 
os tubos e espelho, o que diminui a resistência da junta. 
 
 
8.2.9. Exemplo de cálculo de expansão 
 
Um tubo deve ser mandrilado e depois soldado no espelho. O tubo e o espelho 
possuem as seguintes características: 
 
 
TUBO 
 
- diâmetro nominal = ¾” (19,05mm) 
 
- espessura da parede = 14 BWG (2,11mm) 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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- material = ASTM A-214 (aço carbono) 
 
ESPELHO 
 
- diâmetro do furo (de projeto) = 19,304mm 
 
- material = ASTM A-516 GR 70 (aço carbono) 
 
Calcular o diâmetro interno que o tubo deve apresentar após a expansão: 
 
Solução: 
 
1. Mede-se o diâmetro do furo do espelho. Neste caso, mesmo conhecendo-se 
o valor do diâmetro pelo desenho do fabricante, deve-se realizar a medição. 
Suponhamos que a medida do diâmetro do furo tenha dado realmente 
19,304mm. 
 
2. Mede-se o diâmetro interno do tubo. Neste caso, poder-se-ia calculá-lo da 
seguinte maneira: 
 
Ø int = Ø ext – 2 x espessura da parede = 19,05-2x2,11 = 14,83mm 
 
Porém, convém realizar a medição. Suponhamos que esta também tenha dado 
14,83mm. 
 
3. Calcula-se a folga entre o furo do espelho e o tubo: 
 
Ø furo – Ø ext = 19,304 – 19,05 = 0,254mm 
 
4. Calcula-se a redução de espessura que a parede do tubo deve sofrer com a 
expansão: 
 
Redução espessura = E antes x B 
E antes = 2,11mm 
 
B = 0,06 (conforme a tabela 1.2, levando-se em conta que o material do tubo e 
do espelho é aço carbono e que trata-se de uma selagem com solda) 
 
Redução espessura = 2,11 x 0,06 = 0,1266 
 
5) Calcula-se o diâmetro interno que o tubo deve apresentar após a expansão. 
 
Ø final = Ø int + (Ø furo – Ø ext) + (2 x redução espessura) = 
 
14,83 + 0,254 + (2 x 0,1266) = 15,34mm 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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9. Limpeza de Permutadores de Calor 
 
9.1. Hidrojato 
 
Este é o método mais usado na indústria do petróleo e petroquímica. Consiste 
basicamente na aplicação de um jato de água a alta pressão na superfície a 
ser limpa. 
 
As pressões usadas variam de acordo com o tipo de incrustação, mas é 
comum utilizarmos pressões acima de 10000 psi. Por esta razão este processo 
exige, por parte da equipe envolvida na limpeza, cuidados extremamente 
especiais de segurança. 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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9.2. Limpeza Química 
 
Este método é ainda pouco usado, mas mostra-se bastante eficiente, para 
limpeza de trocadores, dessalgadoras, tanques de armazenamento e outros. 
 
Consiste da circulação de produtos químicos especialmente selecionados, 
conforme o tipo de incrustação e resíduo a ser removido, dissolvendo-o e 
sendo retirado através de arraste ou da própria corrente quando em operação. 
 
 
10. Desengraxe e Passivação 
 
Desengraxe 
Remoção da camada de óleo remanescente do processo de fabricação, com 
objetivo de permitir a formação do filme passivador. 
 
Passivação 
Os princípios da passivação baseiam-se na cinética eletroquímica, que resulta 
da formação de películas protetoras sobre a superfície de metais por imposição 
de correntes. A passivação presta-se para assegurar a resistência à corrosão 
do componente ou peça e, conseqüentemente, sua durabilidade. 
 
Peças destinadas a aplicações em temperaturas próximas da ambiente contam 
com a camada passiva, fina e transparente para a sua resistência à corrosão. 
 
Apesar deste processo de passivação ocorrer naturalmente, ele pode ser 
induzido através da ação de ácidos fortemente oxidantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Referencias Bibliográficas 
 
Permutadores de Calor, 
Autor: Eng. Leonardo Toledo da Silveira 
 
Curso de Trocadores de Calor 
Autor: IBP – Instituto Brasileiro de Petróleo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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ANEXOS 
 
 
MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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MANUTENÇÃO DE PERMUTADORESDE CALOR 
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MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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MANUTENÇÃO DE PERMUTADORES DE CALOR 
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Diâm. 
Externo 
BWG 16 BWG 15 BWG 14 --- BWG 13 --- BWG 12 BWG 11 BWG 10 BWG 09 BWG 08 --- BWG 07 --- 
MM 1,65 1,83 2,11 2,25 2,44 2,85 2,77 3,05 3,4 3,78 4,19 4,25 4,57 4,75 
19,05 0,765 0,837 0,960 1,003 0,987 
25,40 1,048 1,149 1,310 1,387 1,478 1,489 1,647 
28,60 1,190 1,306 1,492 1,580 
31,75 1,330 1,481 1,670 1,770 1,889 2,056 2,141 
34,92 1,850 1,962 
38,10 2,031 2,154 2,30 2,509 2,613 2,848 
41,27 2,210 2,346 2,508 
44,45 2,391 2,538 
 7,60 2,569 2,728 
50,80 2,751 2,921 3,124 3,415 3,559 3,887 4,308 4,722 5,210 5,272 5,627 
57,15 3,111 3,305 3,536 3,867 4,031 4,407 4,889 5,364 5,928 5,997 6,407 
60,32 4,093 4,268 4,687 5,179 5,685 6,283 6,359 6,797 
63,50 4,320 4,504 4,927 5,470 6,006 6,642 6,722 7,187 
70,00 4,783 4,989 5,460 6,065 6,663 7,374 7,464 7,985 
76,20 5,225 5,450 5,967 6,632 7,290 8,073 8,172 8,747 9,073 
82,55 5,878 5,923 6,487 7,213 7,932 8,789 8,897 9,527 9,889 
88,90 6,130 6,396 7,007 7,794 8,574 9,504 9,622 10,307 10,695