eBook Completo - Instalações Industriais_SER(VERSÃO DIGITAL)

Prévia do material em texto

INSTALAÇÕES
INDUSTRIAIS
INSTALAÇÕES
INDUSTRIAIS
Instalações Industriais
Paulo Henrique Palma Setti Paulo Henrique Palma Setti 
GRUPO SER EDUCACIONAL
gente criando o futuro
Um dos propósitos da engenharia é projetar e produzir bens que satisfaçam as neces-
sidades da sociedade. No entanto, a aquisição desses bens depende de processos que, 
por sua vez, demandam investimentos em instalações industriais adequadas.
Durante nossos estudos, iremos compreender toda essa cadeia de processos, avan-
çando em direção à satisfação das necessidades de nossa sociedade. Nosso objetivo é 
conhecer os conceitos fundamentais de instalações industriais, as tubulações envol-
vidas em uma unidade produtiva e trabalhar com os requisitos que envolvem o proje-
to de todas as instalações necessárias a uma planta industrial.
A cada dia que passa, novos requisitos são incluídos nos projetos de instalações in-
dustriais. Há de se considerar, por exemplo, o pensamento da sustentabilidade e da 
economia de energia. Esse é um dos principais desa� os da atualidade para os enge-
nheiros que desenvolvem instalações com um alto consumo de energia.
Sendo assim, é de extrema relevância o conhecimento dos cálculos de instalações 
industriais. Isso possibilita o atendimento de todas as necessidades de um cliente, 
fornecendo a ele o equipamento necessário para facilitar seus processos, de forma 
correta e pelo menor custo possível.
Capa_formatoA5.indd 1,3 23/04/20 13:04
© Ser Educacional 2020
Rua Treze de Maio, nº 254, Santo Amaro 
Recife-PE – CEP 50100-160
*Todos os gráficos, tabelas e esquemas são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência.
Informamos que é de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. 
Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio 
ou forma sem autorização. 
A violação dos direitos autorais é crime estabelecido pela Lei n.º 9.610/98 e punido pelo artigo 184 do 
Código Penal.
Imagens de ícones/capa: © Shutterstock
Presidente do Conselho de Administração 
Diretor-presidente
Diretoria Executiva de Ensino
Diretoria Executiva de Serviços Corporativos
Diretoria de Ensino a Distância
Autoria
Projeto Gráfico e Capa
Janguiê Diniz
Jânyo Diniz 
Adriano Azevedo
Joaldo Diniz
Enzo Moreira
Paulo Henrique Palma Setti
DP Content
DADOS DO FORNECEDOR
Análise de Qualidade, Edição de Texto, Design Instrucional, 
Edição de Arte, Diagramação, Design Gráfico e Revisão.
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 2 24/04/20 15:53
Boxes
ASSISTA
Indicação de filmes, vídeos ou similares que trazem informações comple-
mentares ou aprofundadas sobre o conteúdo estudado.
CITANDO
Dados essenciais e pertinentes sobre a vida de uma determinada pessoa 
relevante para o estudo do conteúdo abordado.
CONTEXTUALIZANDO
Dados que retratam onde e quando aconteceu determinado fato;
demonstra-se a situação histórica do assunto.
CURIOSIDADE
Informação que revela algo desconhecido e interessante sobre o assunto 
tratado.
DICA
Um detalhe específico da informação, um breve conselho, um alerta, uma 
informação privilegiada sobre o conteúdo trabalhado.
EXEMPLIFICANDO
Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto.
EXPLICANDO
Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específica da 
área de conhecimento trabalhada.
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 3 24/04/20 15:53
Unidade 1 - Sistemas de apoio à produção industrial
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 12
Introdução aos sistemas de apoio da produção ............................................................ 13
Tubos e tubulações ......................................................................................................... 14
Classificação das tubulações ....................................................................................... 16
Materiais e componentes .............................................................................................. 19
Materiais e processos de fabricação de tubos ............................................................. 21
Tubos usinados ................................................................................................................ 23
Tubos laminados .............................................................................................................. 25
Tubos extrudados e fundidos ........................................................................................ 27
Conceito de velocidade econômica e dimensionamento de tubulações para líquidos ... 30
Velocidade econômica ................................................................................................... 32
Perdas de carga .............................................................................................................. 34
Dimensionamento de tubulações para líquidos ......................................................... 37
Sintetizando ........................................................................................................................... 40
Referências bibliográficas ................................................................................................. 41
Sumário
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 4 24/04/20 15:53
Sumário
Unidade 2 - Tubulações e válvulas
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 43
Dimensionamento de tubulações para gases ................................................................. 44
Escoamento de gases ..................................................................................................... 45
Casos especiais ............................................................................................................... 48
Principais problemas em sistemas de coleta de gás ................................................ 51
Dimensionamento de tubulações pelas normas ANSI/ASME B.31 ............................ 53
Tubulação como elemento estrutural ......................................................................... 55
Tensões nas paredes dos tubos.................................................................................... 56
Normas de projetos de tubulações .............................................................................. 58
Principais tipos de válvulas, aspectos construtivos e meios de operação .............. 60
Pressão de projeto .......................................................................................................... 62
Temperatura de projeto .................................................................................................. 64
Válvulas ............................................................................................................................. 66
Sintetizando ........................................................................................................................... 71
Referências bibliográficas ................................................................................................. 72
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 5 24/04/20 15:53
Sumário
Unidade 3 – Construções e arranjos de instalações de tubulações industriais
Objetivos da unidade ........................................................................................................... 74
Disposição das construções em uma instalação industrial ........................................ 75
Disposições gerais .......................................................................................................... 76
Disposições em áreas abertas ...................................................................................... 80
Disposições em áreas fechadas ................................................................................... 86
Projeto e arranjos de tubulações ..................................................................................... 88
Regras gerais ...................................................................................................................90
Montagem, operação e manutenção ........................................................................... 93
Critérios e recomendações para o arranjo de tubulações industriais ...................... 96
Suportes de tubulação ................................................................................................... 98
Flanges: meio de ligação de tubos ............................................................................... 99
Conexões, juntas e demais acessórios ..................................................................... 101
Sintetizando ......................................................................................................................... 105
Referências bibliográficas ............................................................................................... 106
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 6 24/04/20 15:53
Sumário
Unidade 4 - A importância da gestão ambiental na ventilação industrial
Objetivo da unidade ........................................................................................................... 108
Dutos e ventilação: dimensionamento e aplicações ................................................. 109
Princípios gerais de ventilação ................................................................................... 111
Dispositivos de limpeza do ar ...................................................................................... 115
Procedimento de concepção do sistema de escape ............................................. 119
Ventiladores .................................................................................................................... 121
Riscos ambientais devido à atividade industrial: conceito de tecnologia limpa................ 125
Qualidade do ar interior ................................................................................................ 126
Pesquisa e inovação x impactos ambientais ........................................................... 129
Conceito de produção limpa ........................................................................................ 130
Gestão ambiental: normas ISO 14000 ............................................................................ 132
Dimensões ambientais ................................................................................................. 133
ABNT NBR ISO 14001 .................................................................................................... 135
Sintetizando ......................................................................................................................... 137
Referências bibliográficas ............................................................................................... 138
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 7 24/04/20 15:53
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 8 24/04/20 15:53
Um dos propósitos da engenharia é projetar e produzir bens que satisfaçam 
as necessidades da sociedade. No entanto, a aquisição desses bens depende 
de processos que, por sua vez, demandam investimentos em instalações in-
dustriais adequadas.
Durante nossos estudos, iremos compreender toda essa cadeia de pro-
cessos, avançando em direção à satisfação das necessidades de nossa socie-
dade. Nosso objetivo é conhecer os conceitos fundamentais de instalações 
industriais, as tubulações envolvidas em uma unidade produtiva e trabalhar 
com os requisitos que envolvem o projeto de todas as instalações necessárias 
a uma planta industrial.
A cada dia que passa, novos requisitos são incluídos nos projetos de ins-
talações industriais. Há de se considerar, por exemplo, o pensamento da sus-
tentabilidade e da economia de energia. Esse é um dos principais desafi os da 
atualidade para os engenheiros que desenvolvem instalações com um alto con-
sumo de energia.
Sendo assim, é de extrema relevância o conhecimento dos cálculos de ins-
talações industriais. Isso possibilita o atendimento de todas as necessidades 
de um cliente, fornecendo a ele o equipamento necessário para facilitar seus 
processos, de forma correta e pelo menor custo possível.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 9
Apresentação
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 9 24/04/20 15:53
Dedico esse trabalho aos que ainda acreditam que o estudo e a pesquisa são os 
fundamentos de uma sociedade que busca o equilíbrio entre as sustentabilidades 
econômica, ambiental e social.
O professor Paulo Henrique Palma 
Setti é mestre em Engenharia de Pro-
dução e Sistemas pela Pontifícia Uni-
versidade Católica do Paraná – PUCPR 
(2014) e especialista em Desenvolvi-
mento de Produtos e Design, também 
pela PUCPR (2003). É graduado em 
Engenharia Industrial Mecânica pela 
Universidade Tecnológica Federal do 
Paraná – UTFPR (1998) e técnico em 
Mecânica pela Universidade Tecnológi-
ca Federal do Paraná (1993). 
Presente há mais de 20 anos na in-
dústria de bens de consumo, também 
possui longa atuação como professor 
em instituições de ensino técnico e ba-
charelado em engenharia e design. Le-
ciona, também, em cursos de pós-gra-
duação, ministrando as disciplinas que 
envolvem especifi cações de projetos, 
desenvolvimento de produtos, siste-
mas mecânicos, estruturas mecânicas 
e gestão de processos e qualidade. 
Currículo Lattes:
http://lattes.cnpq.br/1166719626505876
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 10
O autor
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 10 24/04/20 15:53
SISTEMAS DE 
APOIO À PRODUÇÃO 
INDUSTRIAL
1
UNIDADE
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 11 24/04/20 15:55
Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Conhecer os conceitos fundamentais ligados às instalações de uma indústria;
 Conhecer as tubulações envolvidas em uma unidade produtiva;
 Conhecer as classificações, materiais e componentes de tubos e tubulações;
 Compreender os requisitos que envolvem os projetos de todas as instalações 
necessárias a uma planta industrial;
 Compreender os conceitos iniciais de tratamento isotérmico, termomecânico 
e termoquímico dos aços e ferros fundidos.
 Introdução aos sistemas de 
apoio da produção
 Tubos e tubulações
 Classificação das tubulações
 Materiais e componentes
 Materiais e processos de fabri-
cação de tubos 
 Tubos usinados
 Tubos laminados
 Tubos extrudados e fundidos
 Conceito de velocidade eco-
nômica e dimensionamento de 
tubulações para líquidos 
 Velocidade econômica
 Perdas de carga
 Dimensionamento de tubu-
lações para líquidos
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 12
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 12 24/04/20 15:55
Introdução aos sistemas de apoio da produção
Indo além da caracterização das edifi cações de uma empresa, 
os sistemas de apoio à produção são instalações que garantem o 
planejamento e controle do processo produtivo. As especifi cações 
de um projeto de instalações industriais tratarão dos cálculos e dimensionamen-
tos dos componentes, bem como dos recursos que uma organização produtiva 
necessita, a fi m de produzir os bens de consumo desejados pelos seus clientes. 
Esse tópico tratará das edifi cações que deverão ser usadas para fi ns indus-
triais, e as instalações que nelas deverão ser colocadas para atender às neces-
sidades fabris. Todo projeto deverá atender aos requisitos estabelecidos pelos 
diferentes regulamentos aplicáveis ao edifício. 
A seleção dos equipamentos deve ser feita a partir de fornecedores confi áveis, 
utilizando elementos padronizados que atendam à regulamentação vigente. Além 
disso, os cálculos e o processo de projeto das instalações devem responder a mé-
todos-padrão e metodologias contrastadas, reconhecidos por fontes ofi ciais.
Nos mais diversos tipos de fábricas, como as de produtos químicos, de pa-
pel e de processamento de alimentos, os sistemas de tubulação são utilizados 
para transportar líquidos, produtos químicos, misturas, gases, vapores e sóli-
dos de um local para outro.
Assim, como pode-se observar na Figura 1, as tubulações, suas caracterís-
ticas e necessidades são o cerne dos estudos de instalações industriais. Nesseexemplo, observamos um sistema de transporte de fl uídos de refrigeração em 
uma planta de produção de papel.
Figura 1. Típica instalação industrial. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 26/03/2020.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 13
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 13 24/04/20 15:57
Tubos e tubulações
Um sistema de tubulação é um conjunto de tubos, normalmente fe-
chados, unidos por acessórios e com o propósito de transportar fl uidos. A 
maioria dos tubos atua como um recipiente sob pressão, ou seja, o fl uido 
molha toda a área da seção transversal. Há exceções: nos esgotos ou canais 
de esgoto, o fl uido pode transitar em uma superfície aberta.
Os sistemas de tubulação são como artérias e veias. Eles carregam a 
força vital da civilização moderna. Em uma cidade, eles transportam água 
das fontes de abastecimento para os pontos de distribuição, assim como 
resíduos de edifícios residenciais, comerciais e outras instalações cívicas, 
para a instalação de tratamento de esgoto. 
Da mesma forma, os oleodutos transportam petróleo bruto dos poços 
para as fazendas de tanques, para armazenamento, ou para as refi narias, 
para processamento. As linhas de transporte e distribuição de gás natural 
transportam o gás das fôrmas de tanque de origem e armazenamento para 
os pontos de utilização, como usinas de energia, instalações industriais e 
comunidades comerciais e residenciais.
A necessidade de usar tubos surge do fato de que o ponto de armazena-
mento, ou de fl uxo, geralmente está distante do local onde o fl uído é neces-
sário. Esse tipo de solução remonta à antiguidade. Arqueólogos descobriram 
tubos de barro com extremidades fl angeadas que datam de 2700 a.C. Esses 
fl anges foram unidos com asfalto, em vez de serem aparafusados como os 
fl anges modernos. As evidências do uso de tubos de metal remontam aos 
anos 2400 a.C. Estes tubos eram feitos de cobre no Egito antigo.
Muitos outros achados arqueológicos confi rmam o uso de 
canos para transportar água de fontes muito distantes para 
locais diferentes. Alguns dos sistemas de entrega 
mais famosos e mais longos foram construídos 
pelos romanos. Seus sistemas de aquedutos 
são bem conhecidos. Muitos ainda podem 
ser vistos nos dias de hoje. A Figura 2 mostra 
um aqueduto romano ainda em pé, chamado 
atualmente de Pont du Gard.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 14
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 14 24/04/20 15:57
Figura 2. Pont du Gard. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 26/03/2020.
CURIOSIDADE
A Pont du Gard se encontra perto da cidade de Vers-Pont-du-Gard, 
no sul da França. É uma antiga ponte de aqueduto romano, construída 
no século I d.C. para transportar água por mais de 50 km até a colônia 
romana de Nemausus. A Pont du Gard é a mais alta de todas as pontes 
do aqueduto romano, e uma das mais bem preservadas. Foi adicionada 
à lista de Patrimônios Mundiais da UNESCO em 1985, por causa de sua 
importância histórica.
No contexto de aplicações industriais e manufatura comercial, os sistemas 
de tubulação foram desenvolvidos apenas no final do século XIX, devido à de-
manda de materiais capazes de resistir às crescentes pressões originadas, prin-
cipalmente, pelo uso do vapor.
Os sistemas de tubulação são usados para transportar todos os fluidos va-
záveis conhecidos (líquidos ou gasosos), materiais pastosos e fluidos em sus-
pensão. Eles devem resistir a toda faixa de pressão e temperatura usada em 
aplicações industriais, do vácuo absoluto a pressões de até 400 Mpa, e do zero 
absoluto à temperatura de fusão dos metais.
Os tubos circulares são os mais utilizados, pois essa forma fornece não ape-
nas maior resistência estrutural, mas também maior seção transversal para o 
mesmo perímetro externo. A menos que indicado especificamente, a palavra 
tubo nas notas dessa unidade sempre se referem a um conduíte fechado, de 
seção circular e com diâmetro interno constante.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 15
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 15 24/04/20 15:57
As redes de tubulação de proteção contra incêndio em edifícios residen-
ciais, comerciais e industriais transportam fl uidos de supressão de incêndio, 
como água, gases e produtos químicos, fornecendo proteção à vida e à pro-
priedade. Os sistemas de tubulação nas usinas termelétricas transmitem vapor 
de alta pressão e alta temperatura para gerar eletricidade. Outros sistemas de 
tubulação, em uma usina, transportam água de alta e baixa pressão, produtos 
químicos e vapor de baixa pressão e condensado.
Sistemas sofi sticados de tubulação são usados para processar e transpor-
tar substâncias perigosas e tóxicas. Os sistemas de tubulação de águas, plu-
viais e residuais, transportam grandes quantidades do líquido para fora das 
cidades e estabelecimentos industriais, a fi m de proteger vidas, propriedades 
e instalações essenciais.
Nas instalações de saúde, os sistemas de tubulação são usados para trans-
portar gases e fl uidos, para fi ns médicos. Os sistemas de tubulação em labora-
tórios transportam gases, produtos químicos, vapores e outros fl uidos essen-
ciais para a realização de pesquisas. Em suma, os sistemas de tubulação são 
parte essencial e integrante de nossa civilização moderna, assim como artérias 
e veias são essenciais para o corpo humano.
Classificação das tubulações
A análise estrutural de sistemas de tubulação é desenvolvida de acor-
do com o tipo de instalação na qual o engenheiro está trabalhando. Para 
validar a integridade estrutural dos sistemas de tubulação, os engenheiros 
realizam diferentes tipos de análise. Estas dependem da criticidade, regu-
lamentos nacionais e internacionais, casos de carga e qualquer solicitação 
especial do cliente.
Alguns sistemas de tubulação são mais críticos e mais difíceis de proje-
tar do que outros, sobretudo no que diz respeito a variações de tempera-
tura, vibrações, fadiga e conexão com equipamentos sensíveis, como tur-
binas e compressores. Muitos problemas podem ocorrer em instalações 
industriais mal projetadas, como as forças e os momentos gerados adicio-
narem carga à estrutura de suporte de tubo. Ou ainda, os flanges podem 
se separar por usarem elementos de fixações e espessuras subdimensio-
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 16
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 16 24/04/20 15:57
nadas, gerando escape de gases de hidrocarbonetos, que se misturarão 
com o ar, gerando uma fonte de ignição. 
Um vazamento pelo flange de fluído condensado ou gotejamento de 
combustível em uma superfície quente podem provocar um incêndio, ou 
outras situações que podem expor pessoas a fluidos e gases tóxicos, como 
sulfeto de hidrogênio, ou radiação.
Toda a tubulação deve ser arranjada para fornecer espaço livre e folgas es-
pecificadas para segurança técnica, operação fácil, inspeção, manutenção e des-
montagem. Deve ser dada atenção especial às folgas necessárias para a remoção 
de carcaças e eixos de bombas, compressores e turbinas, acionadores de bom-
bas e ventiladores, pacotes de trocadores, pistões de compressores e motores. 
A tubulação deve ser mantida afastada de bueiros, aberturas de acesso, pon-
tos de inspeção, escotilhas, turcos, pontes rolantes, vigas de pista, áreas de folga 
para remoção de instrumentos, áreas de descarte de torres, vias de acesso e vias 
de fuga de emergência.
O projeto, construção, operação e manutenção de vários sistemas de tubu-
lação envolvem o entendimento de: fundamentos, materiais, considerações ge-
néricas e específicas do projeto, fabricação, instalação, exames e requisitos de 
teste e inspeção, além dos regulamentos locais, estaduais e federais.
Toda a tubulação deve ser rotea-
da de modo a fornecer um layout 
simples, limpo e econômico, permi-
tindo suporte fácil e flexibilidade 
adequada. A tubulação deve ser or-
ganizada em racks horizontais e em 
elevações específicas. Ao mudar de 
direção, a tubulação deve mudar de 
elevação, mas deve-se tomar cuida-
do para evitar bolsões. 
Nenhuma tubulação deve estar localizadadentro das salas de instru-
mentos, de controle elétrico ou de telecomunicações, exceto as tubulações 
de combate a incêndio que atendem a essas salas. A tubulação da ponte 
deve ser projetada com alças de expansão capazes de lidar com o movimen-
to relativo das plataformas em condições de tempestade projetadas.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 17
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 17 24/04/20 15:57
DIAGRAMA 1. CLASSIFICAÇÃO DAS TUBULAÇÕES
Classificação
das tubulações
Tubulações
de processo
Tubulações
de utilidades
Tubulações
de instrumentação
Tubulações
de drenagem
Tubulações
de transporte
Tubulações
de distribuição
Tubulações dentro
de instalações industriais
Tubulações fora
de instalações industriais
Fonte: TELLES, 1999. (Adaptado). 
O Diagrama 1 apresenta os sistemas de tubulações industriais, que cos-
tumam ser classificados em dois grandes grupos. O primeiro grupo tra-
ta das tubulações dentro das instalações industriais, como os tubos de 
processos, de utilidades industriais, de instrumentação e de drenagem. O 
segundo grupo trata de tubulações fora das instalações industriais, como 
tubulações de transporte e de distribuição.
A tubulação fria e quente deve ser agrupada separadamente com li-
nhas quentes, não isoladas, em uma elevação mais alta que as linhas frias. 
Linhas não isoladas com possibilidade de acúmulo de gelo não devem ser 
posicionadas acima das vias de circulação. Quando são necessários loops 
de expansão, as linhas devem ser agrupadas e localizadas na parte ex-
terna do rack. Tubos pequenos devem ser agrupados para simplificar o 
projeto do suporte.
As tubulações de uma instalação industrial incluem, além dos tubos em 
si, flanges, conexões, parafusos, gaxetas, válvulas e os dispositivos que con-
trolam a pressão de outros componentes da tubulação, bem como os supor-
tes e apoios para tubos e outros itens necessários para evitar a sobrepres-
surização e a sobrecarga dos componentes pressurizados. 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 18
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 18 24/04/20 15:57
A tubulação é a união dos tubos, os elementos primordiais do conjunto, 
suas seções, conexões, válvulas e outros equipamentos mecânicos, tudo ade-
quadamente apoiado por ganchos e suportes.
Para clarifi car os conceitos que serão apresentados ao longo desse mate-
rial, é importante destacar as diferenças que existem entre os termos “tubo” e 
“tubulação”:
• Tubo: é usado quando é necessário transferir um fl uido de um local 
para outro; 
• Tubulação: é um conjunto de acessórios que incluem tubos, válvulas, ins-
trumentos e componentes especiais. Na indústria, são utilizados no transporte 
de fl uidos (líquidos e gases) de um local para outro.
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. Embora possa ser considerado o componente menos com-
plexo dentro de um sistema de tubulação, não deixa de ter suas peculiaridades. 
O tubo usado em uma planta de processo é projetado seguindo padrões 
estabelecidos pela norma americana ASME (American Society of Mechanical En-
gineers), que é aceita pela norma brasileira ABNT, usada e respeitada pela maio-
ria das empresas. 
Esses tubos de instalações industriais são, geralmente, de construção 
metálica, como aço carbono, aço inoxidável duplex e cobre. Tubos não metá-
licos, como os que são feitos de plástico, PVC, epóxi reforçado com vidro ou 
plástico reforçado com vidro, não são proibidos, e cada um tem seu próprio 
conjunto de características. O plástico mais comumente usado é o poliéster, 
ou éster de vinil.
Materiais e componentes
Há muitos fatores a serem considerados na escolha de materiais 
de tubulação. A maioria está além do escopo dos códigos. Entre 
eles estão itens como disponibilidade, tipo de serviço e fl ui-
dos. O engenheiro que projeta instalações industriais não 
pode iniciar o projeto e dimensionamento até que essas 
variáveis sejam esclarecidas.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 19
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 19 24/04/20 15:57
A Figura 3 mostra parte de uma instalação industrial alimentícia. São 
tubulações de aço inoxidável para um sistema de bombeamento de líqui-
dos. Além dos tubos, estão presentes elementos como flanges (que fazem 
a emenda dos tubos), cotovelos (para conexões angulares e mudanças de 
direções dos tubos e válvulas, entre outros elementos que constituem o 
conjunto de tubulações.
Figura 3. Tubulações de um sistema de bombeamento de líquidos para a indústria alimentícia. Fonte: Shutterstock. 
Acesso em: 26/03/2020. 
No meio industrial, a tubulação é entendida como um sistema de tubos 
e acessórios usado para transportar fluidos (líquidos e gases) de um local 
para outro. A tubulação de processo industrial (e seus componentes em linha) 
pode ser fabricada em madeira, fibra de vidro, vidro, aço, alumínio, plástico, 
cobre e concreto. 
Os componentes em linha, conhecidos como conexões e válvulas, normal-
mente detectam e controlam a pressão, a vazão e a temperatura do fluido 
transmitido. Eles, geralmente, são incluídos no campo do projeto de tubulação, 
embora os sensores e os dispositivos de controle automático possam ser trata-
dos como parte do projeto de instrumentação e controle.
O termo tubulação, no meio da engenharia mecânica e de produção, mui-
tas vezes se refere ao projeto das instalações industriais e à especificação de-
talhada do layout físico da tubulação, em uma planta de processo ou edifício 
comercial. Assim, o encanamento é, de maneira geral, o sistema de tubulação 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 20
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 20 24/04/20 15:59
da empresa, pois constitui a forma de transporte de fl uidos que é usada para 
fornecer água potável, ar comprimido, combustíveis, entre outros. 
Os tubos de canalização também removem resíduos sob a forma de esgoto, 
e permitem a saída de gases de esgoto para o exterior. Os sistemas de extinção 
de incêndios também usam tubulações e podem transportar água não potável, 
potável ou outros fl uidos de combate a incêndios.
A tubulação também tem muitas outras aplicações in-
dustriais que são cruciais, como a de mover fl uidos brutos 
e semiprocessados para refi ná-los em produtos mais 
úteis. Alguns dos materiais mais exóticos usados na 
construção de tubos são inconel, titânio, cromo-molib-
dênio e várias outras ligas de aço.
EXPLICANDO
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
Os sistemas de tubulação devem ser projetados para suportar tran-
sientes de fluido (golpes hidráulicos, oscilações de pressão etc.). Essas são 
situações que podem ocorrer durante a operação normal do 
sistema.
A norma ASME B31.3 (Process Piping Guide) é am-
plamente utilizada e consolidada nas organizações 
produtivas como a referência na tomada de deci-
sões relativas aos projetos, defi nição de mate-
riais e dimensionamento de tubulações indus-
triais. Nela estão previstos e indicados métodos e 
práticas para cada tipo de aplicação.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 21
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 21 24/04/20 15:59
Em um ambiente industrial, um 
material nunca é selecionado por aca-
so. Durante a fase de projeto, as ca-
racterísticas dos materiais devem ser 
cuidadosamente estudadas e deter-
minadas, a fim de evitar complicações 
subsequentes no momento de uso, as-
sim como custos desnecessários. 
Este é o caso ao escolher um ma-
terial para ser usadoem um tubo. 
Isso ocorre porque alguns tubos 
estão sujeitos a tensões mecânicas, 
térmicas ou químicas considerá-
veis, dependendo do tipo de fluido 
transportado. 
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 mate-
riais de tubulação é feita de metais ferrosos. O ferro é um dos metais mais 
usados, mas raramente é encontrado em sua forma mais pura.
As propriedades dos metais ferrosos podem ser alteradas com a adição 
de vários elementos de liga. As propriedades químicas, mecânicas e físicas 
precisam ser combinadas para produzir um metal que irá servir a um pro-
pósito específico. A forma básica do metal ferroso é o ferro-gusa, produ-
zido em um alto-forno carregado com minério de ferro, coque e calcário. 
O ferro pode ser encontrado na forma de vários óxidos minerais, sendo 
os principais a hematita, a limonita, a magnetita e a faconita. Todos os me-
tais ferrosos são magnéticos e oferecem resistência limitada à corrosão. 
Os metais ferrosos mais usados são: ferro fundido, aço macio, aço de alta 
velocidade, aço de alta resistência e aço inoxidável. 
No Diagrama 2, vemos as famílias de tubos metálicos divididas por tipo 
de fabricação. É possível notar a relação entre o diâmetro dos tubos com 
o tipo de processo. Por exemplo, diâmetros grandes, normalmente, são 
produzidos por usinagem ou por laminação.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 22
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 22 24/04/20 15:59
DIAGRAMA 2. CLASSIFICAÇÃO DAS TUBULAÇÕES
Usinagem Dia. grandes
Laminação Dia. grandes
Extrusão Dia. pequenos
Fundição
Fabricação por solda
Tubos sem
costura
Tubos com
costura
Fonte: TELLES, 2005, p. 5. (Adaptado).
O aço carbono é o material de construção mais comumente usado nos sis-
temas de tubulação de processo, seguido pelo aço inoxidável e várias ligas. 
Muitos materiais não metálicos também são usados. O material é selecionado 
de acordo com a resistência à corrosão do fl uido e a capacidade de lidar com a 
temperatura e a pressão do projeto. Os sistemas de tubulação são fabricados 
a partir de uma grande variedade de metais e não metais, sendo a seleção de 
materiais uma função do ambiente e das condições de serviço.
Tubos usinados
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 aplica-
ções. Tubos de aço são resistentes, duradouros e defor-
máveis. Isso signifi ca que eles podem ser usados para 
aplicações com variações signifi cativas de temperatura 
ou pressão. Tubos de aço padrão também são muito usa-
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 23
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 23 24/04/20 15:59
dos em espaços em que impactos ou vibrações podem afetar os dutos, sen-
do empregados, por exemplo, embaixo de estradas. Além disso, os tubos de 
aço são bastante fáceis de fabricar, dobrar e cortar.
No entanto, os tubos de aço são muito propensos à corrosão se ne-
nhum 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 pro-
tege, com a importante diferença, porém, de que o zinco se oxida muito 
lentamente. Na Figura 4, vemos um tubo de aço carbono sendo preparado 
para usinagem interna.
Figura 4. Tubo de aço sendo usinado. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 26/03/2020.
O aço de baixa liga, com um baixo nível de carbono (entre 0,008% e 2,14%) 
pode ser facilmente usinado. Quando a taxa de carbono aumenta, as proprie-
dades do material, como dureza ou resistência mecânica, tendem a melhorar 
significativamente. No entanto, a usinagem de aços com alto nível de carbono 
é mais difícil. 
A norma ASME B31.3 identifica os padrões de componentes de uma tubula-
ção industrial, além dos materiais indicados para cada aplicação. Os materiais 
de tubulação metálicos mais usados estão listados na ASME B31.3, no entanto, 
os materiais que estão fora desta lista também podem ser utilizados, desde 
que sejam suportados pelas folhas de dados apropriadas e pelos relatórios de 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 24
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 24 24/04/20 16:00
testes independentes. Todos os materiais têm diferentes composições quími-
cas que afetam suas características mecânicas, físicas e resistência à corrosão, 
em diferentes temperaturas e pressões.
Tubos laminados
Tubos metálicos que podem ser usados sem costura, em caso de trabalhos 
com baixa pressão são, muitas vezes, fabricados por laminação. Para isso, são 
usados materiais como aço carbono, aço ligado ou até mesmo aço inoxidável. É 
comum a aplicação de laminação para tubos com diâmetros que variam entre 
80 mm a 650 mm.
Um método clássico de laminação de tubos é o chamado Mannesmann, que 
prevê, resumidamente, os seguintes cinco passos de operações (TELLES, 2005):
• 1° passo: para iniciar o processo, um 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. Veja a ilustração 
da Figura 5;
Lingote
Rolos oblíquos
Ponteira
Haste
Figura 5. Primeira etapa de um processo de laminação de um tubo metálico. Fonte: TELLES, 2005, p. 5
• 2° passo: feito o primeiro passo, 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 levemen-
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 25
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 25 24/04/20 16:00
te angulados, gerando uma deformação que define seu diâmetro externo, ao 
mesmo tempo que uma ponteira, também cônica, força a abertura do diâme-
tro interno. Essa ponteira é fixa em uma haste, que deve ter o comprimento 
maior do que o tubo final. Na Figura 6, observamos essa etapa do processo, na 
qual os diâmetros externos e internos são formados simultaneamente;
Lingote
Tubo formado
Figura 6. Segunda etapa de um processo de laminação de um tubo metálico. Fonte: TELLES, 2005, p. 5.
• 3° passo: nesse momento do processo Mannesmann, o tubo ainda apre-
senta 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;
• 4° passo: após a formação forçada dos diâmetros internos e externos, 
devido à angulação dos rolos, o tubo apresenta, normalmente, grande empe-
namento. Isso demanda a passagem dele por desempenadeiras de rolos, que 
alinham esses elementos;
• 5° passo: com os diâmetros externos e internos muito próximos da medi-
da 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. 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 26
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 26 24/04/20 16:00
A Figura 7 mostra a etapa do processo Mannesmann na qual os diâmetros 
externos e internos são ajustados e as superfícies alisadas.
Laminador calibrador
Laminador com mandril
Rolos de
retorno
Mandril
Rolos 
laminadores
Tubo
Tubo
Figura 7. Última etapa de um processo de laminação de um tubo metálico. Fonte: TELLES, 2005, p. 6.
CURIOSIDADE
Em 1886, os irmãos alemães Reinhard (1856-1922) e Max Mannesmann 
(1857-1915) receberam a primeira patente do mundo pela invenção de um 
processo de laminação de tubos de aço sem costura, o processo Mannes-
mann. Entre 1887 e 1889, eles fundaram sua fábrica detubos.
Tubos extrudados e fundidos
Para fabricar tubos pelo princípio da extrusão, deve-se empurrar um tarugo 
cilíndrico de aço contra uma matriz conformadora, que reduz sua seção trans-
versal. A parte ainda não prensada, como pode ser observada na Figura 8, fi ca 
contida em um cilindro. É um processo que pode ser realizado a quente ou a 
frio, dependendo da ductibilidade do material, mas, quando é combinado com 
operações de forjamento, é chamado de extrusão a frio.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 27
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 27 24/04/20 16:00
Recipiente
Mandril 
Êmbolo
Tarugo
de aço
Tubo
formadoSobra
Matriz
calibrada
1 2 3 4
Figura 8. Última etapa de um processo de laminação de um tubo metálico, através do princípio da extrusão. Fonte: 
TELLES, 2005, p. 6.
Usando uma prensa de alta carga que costuma alcançar 1500 toneladas, 
após a primeira etapa, um mandril é inserido no centro do tarugo até atraves-
sá-lo. Ainda na Figura 8, observa-se que um êmbolo empurra esse material, 
forçando-o a passar pelo orifício de uma matriz calibrada, dando formas preli-
minares ao tubo.
Após extrudado, o tubo se encontra, normalmente, curto e grosso. Para 
alcançar suas dimensões finais, ainda quente, esse tubo pré-formado é enca-
minhado a um laminador de rolos, que ajustará as medidas de diâmetro e es-
pessura de parede.
Esses processos são indicados para tubos finos (de até 80 mm de diâmetro) 
e, principalmente, para materiais mais dúcteis, como cobre e alumínio, além de 
tubos plásticos.
Além de laminados e extrudados, os tubos podem ser fundidos. Nesse caso, 
eles são fabricados em ferro fundido ou aços que não podem ser forjados. Nes-
ses processos, a matéria prima do tubo é derretida e despejada em estado líqui-
do nos moldes, gerando suas formas preliminares. Outra opção é centrifugar o 
tubo quando ele está no seu estado líquido, buscando uma forma tubular.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 28
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 28 24/04/20 16:00
Tubos fundidos costumam ser indicados para transporte de água bruta, 
potável ou para sistemas de irrigação. Tem aplicação em sistemas de sanea-
mento doméstico e industrial. Normalmente, são usados para coletar efluen-
tes industriais e esgotos sanitários. São usados para essas funções por serem 
feitos de um material que atende às exigências de sustentabilidade, já que 
são totalmente recicláveis.
Um tema muito recorrente e que limita a aplicação de tubos em ferro 
fundido é a corrosão. Ela pode ocorrer nas superfícies interna e externa. Na 
corrosão eletroquímica, os ânodos internos se desenvolvem onde o ferro é 
exposto a águas agressivas, promovendo a passagem do ferro para a solu-
ção. O ferro combina com vários componentes na água, formando um tubér-
culo no interior do tubo. Esse processo de tuberculose pode eventualmente 
causar restrições significativas na área de seção transversal dentro do tubo, 
como pode ser visto na Figura 9.
Figura 9. Tubos fundidos com corrosão interna. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 26/03/2020.
Como os tubérculos têm formato irregular, é provável que ocorra crescimento de 
bactérias na superfície. À medida que mais ferro passa para a solução, o resultado é 
uma perda da estrutura do tubo, potencialmente afetando sua integridade. 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 29
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 29 24/04/20 16:00
Nos sistemas de águas pluviais e de esgoto sanitário, a criação de gases áci-
dos por ação microbiana (como sulfeto de hidrogênio) pode corroer ainda mais 
as paredes internas do tubo, mas a corrosão, geralmente, é mais pronunciada 
no teto interno do tubo.
Para evitar essas formações e entupimento de tubula-
ções, é possível usar revestimentos de cimento no inte-
rior do tubo para atuar como uma barreira para minimi-
zar a corrosão interna.
CURIOSIDADE
As mais antigas tubulações de água feitas de ferro fundido datam do século 
XVII, e foram instaladas para distribuir água pelos jardins do Chateau de 
Versailles. São cerca de 35 km de tubulação. A idade desses tubos faz com 
que eles tenham de considerável valor histórico. Apesar da extensa reforma 
feita em 2008, pelo Saint-Gobain PAM, 80% dos tubos permanecem originais.
Conceito de velocidade econômica e dimensionamento 
de tubulações para líquidos
Para defi nição 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 per-
das de carga. Essas perdas dependem da medida linear dos 
tubos, layout, tipos de acessórios, desníveis do trajeto, velo-
cidade, vazão, viscosidade do fl uido e rugosidade da super-
fície interna da tubulação;
• Dimensionamento da defl exão e da fl exibilidade de cada trecho da tu-
bulação: 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 pos-
sibilitar a defi nição segura da estrutura e espaçamento dos pontos de su-
porte. A quantidade, posição e estrutura dos suportes têm relação direta 
com as cargas exercidas pelos tubos e pelos demais acessórios presentes 
em uma tubulação.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 30
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 30 24/04/20 16:00
Outras defi nições a serem tomadas pelos engenheiros que projetam uma 
instalação industrial têm relação com as espessuras das paredes dos tubos 
usados no sistema de tubulação. Essas espessuras são defi nidas a partir do 
diâmetro e série do tubo, das pressões de trabalho do fl uido e da tensão admis-
sível do material defi nido para tubulação. Isso possibilita, então, o cálculo preli-
minar das espessuras para faixas de diâmetros de tubos, assim como permite a 
defi nição dos espaçamentos dos suportes, que são dependentes das mesmas 
variáveis. Possibilita, ainda, o layout e os isolamentos, em casos de tubos isola-
dos para transporte de fl uidos muito quentes ou muito frios.
O mesmo acontece com os vãos entre os suportes e as espessuras de isola-
mento, que também podem ser calculados previamente. 
As empresas de projetos de instalações industriais costumam utilizar tabe-
las já calculadas de espaçamento padrão entre suportes. Elas mostram o espa-
çamento em função de combinações típicas de diâmetros, espessuras, mate-
riais e temperaturas do projeto de tubulação. A Tabela 1 mostra a parte inicial 
de uma tabela dessas, que relaciona diâmetro nominal dos tubos, espessuras 
e séries com a medida segura dos vãos entre os suportes que apoiam estes 
tubos, quando fabricados em aço carbono.
Diâmetro
nominal
Espessura
(série ou pol.)
Tubos sem
isolamento
térmico
Tubos com isolamento
 térmico
Limites de
temperatura
Até 200 ºC Até 300 ºC Até 500 ºC
Vão máximo (metros)
1 80160
4,9
5,0
4,1
4,3
3,4
3,6
2,8
3,0
1/2 80160
5,8
6.0
5,1
5,4
4,3
4,6
3,6
3,9
2 4080
5,9
6,4
5,1
5,7
4,3
4,7
3,6
4,2
3 4080
7,3
7,8
6,5
7.1
5,6
6,1
4,8
5,3
4 4080
8,1
8,8
7,3
8,1
6,4
7,0
5,5
6,1
1
1/2
2
80
160
3
80
160
4
40
80
4,9
5,0
40
5,0
5,8
80
5,8
6.0
40
80
5,9
4,1
5,9
6,4
4,3
7,3
5,1
7,8
5,4
8,1
8,8
3,4
5,1
8,8
3,4
3,6
5,7
4,3
6,5
7.1
4,3
4,6
7.1
2,8
4,3
7,3
8,1
2,8
3,0
4,7
3,6
5,6
3,6
3,9
6,1
3,6
6,4
7,0
3,6
4,2
7,0
4,8
5,3
5,5
6,16,1
TABELA 1. VÃOS ENTRE SUPORTES DE TUBOS DE AÇO CARBONO
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 31
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 31 24/04/20 16:00
6 4080
9,4
10,5
8,8
9,9
7,7
8,7
6,7
7,6
8 4080
10,5
11,8
9,9
11,2
8,6
9,8
7,5
8,6
10 4080
11,5
13,1
11,0
12,6
9,6
11,1
8,4
9,7
12 3/8"1/2”
12,1
13,2
11,6
12,7
10,2
11,2
8,9
9,8
14 3/8"1/2”
12,3
13,5
11,9
13,1
10,4
11,5
9,1
10,1
16 3/8"1/2”
12,6
13,9
12,2
13,5
10,7
11.9
9,4
11,9
18 3/8"1/2”
12,9
14,3
12,4
13,8
11,0
12,3
9,7
10,8
20 3/8"1/2”
13,1
14,6
12,7
14,1
11,1
12,5
9,8
11,0
24 3/8"1/2”
13,5
15,1
13,1
14,7
11,513,0
10,1
11,4
30 3/8"1/2”
13,9
15,7
13,5
15,3
11,9
13,5
10,5
11,9
6
8
10
40
80
12
40
14
80
14
40
9,4
80
9,4
10,5
3/8"
1/2”
10,5
10,5
1/2”
3/8"
10,5
11,8
3/8"
1/2”
11,5
1/2”
8,8
11,5
13,1
8,8
9,9
12,1
13,2
9,9
11,2
13,2
11,2
12,3
13,5
7,7
11,0
12,6
13,5
7,7
8,7
12,6
11,6
8,6
11,6
12,7
9,8
12,7
11,9
6,7
9,6
11,1
11,9
13,1
6,7
7,6
11,1
7,5
10,2
11,2
7,5
8,6
11,2
10,4
8,4
10,4
11,5
9,7
11,5
8,9
9,89,8
9,1
10,110,1
16
18
20
3/8"3/8"
1/2”
24
3/8"3/8"
1/2”
30
3/8"
1/2”
12,6
1/2”
12,6
13,9
3/8"
1/2”
13,9
12,9
1/2”
3/8"
12,9
14,3
3/8"
1/2”
13,1
1/2”
12,2
13,1
14,6
12,2
13,5
13,5
15,1
12,4
13,5
15,1
12,4
13,8
13,9
15,7
10,7
12,7
14,1
15,7
10,7
11.9
14,1
11,0
13,1
14,7
11,0
12,3
14,7
13,5
9,4
11,1
12,5
13,5
15,3
9,4
11,9
12,5
15,3
11,9
9,7
11,5
13,0
9,7
10,8
13,0
9,8
11,9
13,5
11,0
13,5
10,1
11,411,4
10,5
11,911,9
Fonte: TELLES, 2005, p. 124. (Adaptado).
Essas tabelas são muito utilizadas no cotidiano industrial, com exceção dos 
casos em que se faz necessária a aplicação de tubos não comerciais. Nesses 
casos excepcionais, o cálculo, tanto da espessura de parede dos tubos, quanto 
dos suportes e espaçamento entre eles, deve ser feito de forma detalhada. 
Para isso, o sistema de tubos é considerado um conjunto de elementos estru-
turais que são submetidos a esforços devido à pressão, aos pesos próprios, 
variações de temperatura, entre outras variáveis.
Velocidade econômica
A velocidade nos dutos de uma tubulação industrial é um dos componentes 
mais importantes no estudo do projeto de abastecimento de fl uidos. Velocida-
des altas podem causar danos à tubulação, enquanto velocidades baixas po-
dem causar sedimentação. Portanto, a velocidade econômica é a chave do su-
cesso de um projeto de abastecimento de fl uidos mais econômico e efi ciente. 
O principal objetivo desta análise é buscar a melhoria dos critérios de 
projetos de tubos para redes de abastecimento industrial. Estes critérios 
estão relacionados à velocidade do projeto nos dutos principais e ramifica-
ções da rede. É chamada de velocidade econômica a busca por uma vazão 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 32
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 32 24/04/20 16:00
de fluído que varie de acordo com o diâmetro da tubulação para qual um 
custo mínimo do projeto é alcançado.
A seleção econômica de tamanho de tubo é a metodologia de projeto mais 
comumente usada para projetos de tubulações de abastecimento de qualquer 
tipo de fluido. O engenheiro e projetista hidráulico calcula o menor custo anual 
de capital do projeto com base no diâmetro econômico da tubulação.
Além disso, o método de perda de carga unitária é utilizado na busca pelo 
limite de perda de carga admissível por unidade de comprimento do tubo, fator 
este que é especificado pelo projetista. O engenheiro deverá buscar não exce-
der a perda máxima de carga por unidade de comprimento do tubo, e o valor 
também poderá ser controlado pelo usuário final do projeto.
A maior parte dos pesquisadores define a tubulação econômica como a 
busca por um diâmetro econômico. Entretanto, tal diâmetro define a veloci-
dade econômica do projeto e a relaciona com diferentes aplicações. O compri-
mento da tubulação, os fins de curso, acessórios da tubulação, a escavação e o 
aterro são fatores que influenciam na velocidade econômica.
A velocidade econômica é uma função das propriedades físicas do fluido 
que está sendo transportado, dos materiais do tubo, dos vários custos de capi-
tal e instalação, das horas de operação por ano, entre outros fatores. Esse valor 
é calculado usando os valores e constantes armazenados no dimensionamen-
to 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.
Do ponto de vista simplista, o melhor tamanho de tubo é obviamente o 
menor tamanho puder acomodar a aplicação em questão. Do ponto de vista 
realista, o tamanho ideal pode ser assim considerado por diversos motivos, a 
depender de sua aplicação. Um tamanho de tubo considerado ótimo pode ser 
aquele que é economicamente eficiente, mas também pode ser aquele que, 
por limitar a velocidade do fluido a um valor que evite a erosão da parede nos 
cotovelos, evita também uma falha estrutural do sistema de tubulação. 
Ótimo ainda pode significar, como no caso de fluidos com sólidos em sus-
pensão, um tamanho de tubo que produzirá uma velocidade de fluido prede-
terminada e que é conhecida por sustentar os sólidos em suspensão.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 33
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 33 24/04/20 16:00
Perdas de carga
Quando o fl uido segue através de um tubo, ocorre uma queda de pressão 
resultante da resistência ao fl uxo. Também pode haver um ganho ou perda 
de pressão devido a uma alteração na elevação entre o início e o fi m do tubo. 
Essa diferença de pressão geral no tubo está relacionada a vários fatores, entre 
eles: o atrito entre o fl uido e a parede do tubo, o atrito entre as camadas adja-
centes do próprio fl uido, a perda de atrito à medida que o fl uido passa através 
de qualquer acessório de tubo, a perda de pressão devido a uma alteração na 
elevação do fl uido e o ganho de pressão devido a qualquer cabeçote de fl uido 
adicionado por uma bomba.
Para calcular a perda de carga em um tubo, é necessário calcular a queda 
de pressão, geralmente na superfície do fl uido, 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:
h = f · L · V
2
D · 2 · g
Em que:
• h = perda de carga (mca);
• f = fator de atrito de Darcy (admensional);
• L = comprimento do tubo (m);
• D = diâmetro interno do tubo (m);
• V = velocidade média do escoamento (m/s);
• g = aceleração da gravidade (m/s2).
O próprio fator de atrito depende do diâmetro interno do tubo, da rugosi-
dade do tubo interno e do número de Reynolds, que por sua vez é calculado 
a partir da viscosidade do fl uido, densidade do fl uido, velocidade do fl uido e 
diâmetro interno do tubo:
Re =
ρ · V · D
μ
Ou ainda:
Re =
4 · Q
π · D · μ
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 34
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 34 24/04/20 16:00
Em que:
• Re = número de Reynolds (admensional);
• ρ = densidade do fluido (kg/m3);
• μ = viscosidade dinâmica do fluido (kg/m · s);
• D = diâmetro interno do tubo (m);
• V = velocidade média do escoamento (m/s);
• Q = vazão do tubo (m3/s).
Portanto, existem vários cálculos que devem ocorrer antes de se calcular a 
perda geral de carga. Logo, o engenheiro precisa conhecer as propriedades de 
densidade e viscosidade do fluido, o diâmetro do tubo e as propriedades da ru-
gosidade, calcular o número de Reynolds, usá-lo para calcular o fator de atrito 
com a equação de Colebrook-White e, finalmente, conectar o fator de atrito à 
equação de Darcy-Weisbach para calcular a perda de atrito no tubo:
=
1
f√
8 · Q2
J · π2· g · D5
Ou ainda:
[ ]= -2 · log10 ·1f√ 0,27 . +kD 2,51√Re · f
Em que:
• Re = número de Reynolds (admensional);
• f = fator de atrito (admensional);
• k = rugosidade (m);
• D = diâmetro interno (m);
• Q = vazão (m3/s);
• J = h/L = perda de carga unitária (mca/m).
Depois de calcular a perda de atrito do tubo, precisamos considerar pos-
síveis perdas de ajuste, mudança de elevação e qualquer cabeçote da bomba 
adicionado. A soma dessas perdas e ganhos nos dará a queda geral de pressão 
no tubo.
Quando a necessidade for calcular o diâmetro interno dos tubos, a resolu-
ção deverá ser por iterações. Isto é, indica-se um valor qualquer de diâmetro 
interno, D0, e se calcula a primeira iteração para achar o valor de D1. Então, 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 35SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 35 24/04/20 16:00
esse número é colocado na equação no lugar do D0, na primeira iteração. Com 
isso, calcula-se a segunda iteração de diâmetro, e assim por diante, até que 
esse valor convirja. 
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:
( J · g)0,2
Dn+1 = ·
0,7267 · Q0,4 [ ]-log10 · 0,27 · + - 0,4kDn 1,7748 · μ√ 3J · g · Dn
Em que:
• Dn+1 = diâmetro interno (m);
• Q = vazão (m3/s);
• J = h/L = perda de carga unitária (mca/m);
• g = aceleração da gravidade (m/s2);
• k = rugosidade (m);
• Dn = diâmetro da iteração anterior (m);
• μ = viscosidade dinâmica do fluido (kg/m · s).
O próximo passo após o cálculo do diâmetro interno é a definição das espes-
suras de paredes desses tubos. Para isso, o engenheiro tem duas possibilidades. 
Ele pode seguir as recomendações da norma ASME, que traz espessuras para 
cada diâmetro comercial de tubo, ou calcular a espessura mínima pela relação:
t = P · D
2 · Se
Em que:
• t = espessura de parede;
• P = pressão interna;
• D = diâmetro interno calculado ou diâmetro médio;
• Se = tensão de escoamento do material usado.
Na prática, se, ao ser calculado o valor de 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”.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 36
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 36 24/04/20 16:00
Dimensionamento de tubulações para líquidos
Quando o assunto é dimensionamento de tubulações, é muito importante 
que os engenheiros conheçam a maneira que as bitolas comerciais de tubos 
são tratadas. De maneira geral, os tubos são especifi cados de acordo com seu 
diâmetro nominal. Esses diâmetros nominais são defi nidos pelas normas ANSI 
e preveem dois grandes grupos de tubos. 
O primeiro grupo é formado por tubos com diâmetros nominais de 1/8” 
até 12”. Nessa faixa de diâmetros, o seu valor nominal não corresponde a ne-
nhuma medida física do tubo (nem o diâmetro interno e nem o externo). No 
segundo grupo, que vai de 12” a 36”, o diâmetro nominal corresponde ao diâ-
metro externo dos tubos. Para cada diâmetro nominal são fabricados tubos 
com variações de espessuras de parede, as chamadas “séries”.
Entretanto, independentemente da espessura, para o mesmo diâmetro no-
minal, os diâmetros externos são sempre da mesma medida, variando apenas 
o diâmetro interno em função das espessuras de parede.
Como exemplo, pode-se observar a Figura 10, na qual estão ilustradas três 
seções de tubos de diâmetro nominal de 1” (25,4 mm). Nota-se que, indepen-
dentemente 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.
Série 40
DIA INT. = 26,64 mm
ESP = 3,37 mm
Série 80
DIA INT. = 23,26 mm
ESP = 4,54 mm
Diâmetro externo = 33,46 mm
Série 160
DIA INT. = 20,70 mm
ESP = 6,35 mm
Figura 10. Tubos de uma polegada de diâmetro nominal. Fonte: TELLES, 2005, p. 14. (Adaptado).
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 37
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 37 24/04/20 16:00
Nota-se na Figura 10 que, como na série 40 os tubos têm 3,37 mm de espes-
sura de parede, o seu diâmetro interno corresponde a 26,64 mm. Já os tubos da 
série 80 têm paredes com espessuras de 4,54 mm, que faz com que seu diâme-
tro interno seja de 23,26 mm. Os tubos da série 160 acabam com diâmetros in-
ternos ainda menores que os dois primeiros, pois sua espessura é de 6,35 mm.
Como exemplo, pode-se imaginar uma situação em que um engenheiro pre-
cisa dimensionar o diâmetro de uma tubulação. Para isso, alguns dados míni-
mos são necessários. Parte-se da hipótese de que os tubos serão cilíndricos, 
de ferro fundido com cimento centrifugado, terão comprimento de 360 m, e 
rugosidade interna de 0,1 milímetros, que irá conduzir água à temperatura de 
20 °C , que apresentará uma viscosidade de 106 m2/s, com vazão de 12 m3/s e 
sob a diferença de altura, ao longo de sua instalação, de 3,9 m. 
Para realizar o cálculo, o engenheiro usará a equação de Darcy-Weisbach, 
que determina a perda geral de atrito:
h = f · L . V
2
D · 2 · g
Assim como a equação do número de Reynolds, que tem relação direta com 
o diâmetro interno do tubo:
Re =
ρ · V · D
μ
E a equação Colebrook-White:
[ ]= -2 · log10 ·1f√ 0,27 · +kD 2,51√Re · f
Assim, pode-se reescrever a o diâmetro interno do tubo como sendo:
( J · g)0,2
Dn+1 = ·
0,7267 · Q0,4 [ ]-log10 · 0,27 · + - 0,4kD 1,7748 · μ√ 3J · g · Dn
Lembrando que essa equação prevê iteração até que o valor de diâmetro 
convirja, escolhe-se um valor inicial de diâmetro, por exemplo, D0 = 1 m, na 
primeira rodada:
( J · g)0,2
D1 = ·
0,7267 · Q0,4 [ ]-log10 · 0,27 · + - 0,4kD0 1,7748 · μ√ 3J · g · D0
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 38
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 38 24/04/20 16:00
Onde:
• D1 = diâmetro interno (m);
• Q = 12 m3/s;
• J = h/L = 3,9/360 = 0,0108333 mca/m;
• D0 = 1 m;
• g = 9,81 m/s2;
• k = 0,0001 m;
• μ = 0,000001 (kg/m · s).
Pode-se calcular a primeira iteração como:
(0,010833 · 9,81)0,2
D1 = ·
0,7267 · (12)0,4 [ ]-log10 · 0,27 · + - 0,40,00011 1,7748 · (0,000001)√0,010833 · (9,81) .13
D1 = 1,6861 [m]
Com isso, pode-se partir para a segunda iteração (D2), utilizando D1 = 
1,6861 [m] como o Dn na equação:
(0,010833 · 9,81)0,2
D2 = ·
0,7267 · (12)0,4 [ ]-log10 · 0,27 · + - 0,40,00011,6861 1,7748 · (0,000001)√0,010833 · (9,81) · 1,68613
D2 = 1,6508 [m]
E assim vão se realizando iterações até o valor do diâmetro convergir. Nesse 
caso, recalculando iterações sucessivas da mesma equação, sempre utilizando o 
valor da iteração anterior como Dn na equação, teríamos para a terceira e quarta 
iterações valores de:
D3 = 1,6521 [m]
E:
D4 = 1,6521 [m]
Logo, o valor convergiu para 1,6521 metros, não precisando seguir para 
novas rodadas de iteração da equação geral de diâmetro interno.
Por fim, o engenheiro pode definir esse resultado como o valor de diâmetro 
interno da tubulação a ser especificada. O próximo passo, naturalmente, seria 
a definição das espessuras das paredes desses tubos. Nesse 
caso, como o tubo tem 1,65 m e a pressão de trabalho é bai-
xa, o indicado é usar a espessura mínima estrutural para 
diâmetros nominais maiores que 14”, ou seja, a espessura 
de 9 mm (ou 1/8”).
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 39
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 39 24/04/20 16:00
Sintetizando
Nessa unidade foram apresentados conceitos que irão permitir ao enge-
nheiro identificar e formular problemas relacionados à definição dos tubos e 
tubulações em instalações industriais. 
Foi comentada a utilização histórica dos tubos de condução de fluidos, e 
como eles se mantém como solução ativa até os dias de hoje.
Diferenciou-se os conceitos de tubos e tubulações. Os tubos foram defini-
dos como elementos usados quando se faz necessário transferir um fluido de 
um local para outro, e as tubulações foram definidas como sistemas de tubos, 
componentes e acessórios que compõem uma instalação industrial. 
Foram discutidas questões e possibilidades relacionadas às definições de 
materiais a serem aplicados em sistemas de tubulações industriais. 
Também foram discutidas possibilidades de processos de fabricação de 
tubos que, dependendo da aplicação, podem ser usinados, laminados, extru-
dados, fundidos ou com e sem costura de solda. Esses processos de fabrica-
ção foram explicados em detalhes.
Abordamos, ainda, questões relacionadas às variáveis fundamentais para 
definir os conceitos de velocidade econômica e dimensionamento de tubula-
ções usados em fluxos de líquidos, como densidade do fluido, viscosidade di-
nâmica do fluido, diâmetro interno do tubo,velocidade média do escoamento 
e vazão do tubo. 
Por fim, foi simulada uma situação em que um engenheiro precisa defi-
nir o diâmetro de uma tubulação e, para isso, utilizar a solução de cálculo 
por iterações.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 40
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 40 24/04/20 16:00
Referências bibliográficas
AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS – ASME. B31.3: process pi-
ping guide. rev. 2. ASME, 2009. Disponível em: <https://engstandards.lanl.gov/
esm/pressure_safety/process_piping_guide_R2.pdf>. Acesso em: 30 mar. 2020.
MCKETTA, J. J. Piping design handbook. 1. ed. Nova York: Marcel Dekker, 1992.
TELLES, P. C. S. Tubulações industriais: cálculo. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999.
TELLES, P. C. S. Tubulações industriais: materiais, projeto, montagem. 10. ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2005.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 41
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID1.indd 41 24/04/20 16:00
TUBULAÇÕES E 
VÁLVULAS
2
UNIDADE
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 42 24/04/20 09:33
Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Compreender questões referentes aos projetos de tubulações para gases 
baseadas em normas ANSI e ASME; 
 Compreender aspectos relacionados a elementos como válvulas em sistemas 
de tubulações de uma instalação industrial.
 Dimensionamento de tubulações 
para gases
 Escoamento de gases
 Casos especiais
 Principais problemas em sistemas 
de coleta de gás
 Dimensionamento de tubulações 
pelas normas ANSI/ASME B.31 
 Tubulação como elemento 
estrutural
 Tensões nas paredes dos tubos
 Normas de projetos de tubu-
lações
 Principais tipos de válvulas, 
aspectos construtivos e meios 
de operação 
 Pressão de projeto
 Temperatura de projeto
 Válvulas
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 43
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 43 24/04/20 09:33
Dimensionamento de tubulações para gases
A determinação fi nal da espessura de uma tubulação pelo engenheiro que 
planeja a tubulação de uma instalação industrial exige que a pressão e a tem-
peratura sejam pré-estabelecidas, o que não é uma tarefa tão simples como 
parece. O grupo de tubos enterrados é menos específi co quanto à pressão pre-
vista nas normas, ao passo que o grupo de tubulações acima do solo possui 
defi nições dos termos.
A forma das equações, em qualquer grupo de códigos previstos nas normas, 
é manipulada algebricamente para calcular qualquer uma das três variáveis – 
pressão, tensão ou espessura – quando as outras duas forem conhecidas, algo 
que entra em jogo nos oleodutos enterrados. Deve-se lembrar que os oleodutos 
se destinam a cobrir quilômetros de terreno, com mudanças de elevação, o que 
leva a variações da pressão base.
As normas da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, conhecida 
por seu acrônimo ASME (American Society of Mechanical Engineers), mais es-
pecifi camente as recomendações dos códigos B31.11, utilizam o termo “pressão 
operacional máxima em estado estacionário” para defi nir o dimensionamento. 
Nelas, se estipula que a pressão seja a soma da pressão estática, a pressão para 
superar as perdas por atrito e a contrapressão. A pressão de estado estacionário 
também é usada na seção B31.4 da ASME. O setor B31.8 se vale de uma acepção 
um tanto retroativa ao considerar a pressão de projeto como a pressão máxi-
ma permitida pelo código, conforme apurado pelos procedimentos dirigidos aos 
materiais e locais envolvidos.
É importante lembrar que, na maioria dos casos, não há um problema de tem-
peratura a ser resolvido. Apenas na seção B31.8 da ASME se reconhece tempera-
turas acima de 250 °F e, em seguida, 450 °F, em que a redução é menor que 14%. 
Nas partes de uma linha que estão enterradas, a temperatura seria muito estável.
Em síntese, a discussão se resume à pressão que não é dada pela norma, pois a 
linha é fi xada para demarcar elevações, sendo dimensionada para calcular as per-
das por atrito e, ao fi nal, ordenando as condições para qualquer contrapressão. A 
pressão de trabalho máxima permitida é um cálculo com base nos materiais, na 
espessura do tubo ou na classifi cação de pressão do componente para determi-
nar a pressão. Logo, é indispensável a certeza de não se operar acima dela.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 44
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 44 24/04/20 09:33
Figura 1. Tubos para gases numa instalação industrial. Fonte: Shutterstock. Acesso em 01/04/2020.
Há regras e condições do tipo surto para as quais o código expõe limitações. 
Em algumas situações, devido a algum aspecto externo, as condições operacionais 
mudam de tal forma que a linha precisa ter uma pressão operacional reduzida. Tal 
redução às vezes é permanente e temporária até que uma condição seja corrigida, 
o que é comum em tubulações para gases.
A Figura 1 mostra a parte de uma indústria, na qual se vê um feixe de tubos 
para gases. 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.
Escoamento de gases
O gás natural é o mais limpo de todos os combustíveis fósseis. A oferta 
abundante, o custo competitivo e a versatilidade continuam a apoiar uma 
tendência ascendente no consumo de gás natural em escala mundial. Além 
de seus usos industriais e residenciais tradicionais, o gás natural fez incur-
sões como combustível para veículos de frota e veículos particulares, e como 
suprimento para usinas de cogeração a gás e para células de combustível.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 45
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 45 24/04/20 09:33
Cada vez mais, campos de gás estão sendo descobertos nas regiões mais 
remotas do mundo. O transporte e distribuição de gás para e dentro das 
áreas povoadas e/ou industriais onde é necessário é uma condição signifi-
cativa no seu desenvolvimento como recurso energético. Em longas distân-
cias, o gás é transportado por tubulações ou na forma líquida em navios. 
Para distribuição local, ele é entregue através de redes de distribuição de 
tubulação ou em caminhões na forma líquida.
Assim, fica clara a relevância de os engenheiros entenderem como tratar 
o transporte e distribuição de gás nas tubulações e sistemas de distribuição, 
como observado na seção B31.8 da norma ASME para sistemas de tubula-
ção de pressão, transmissão de gás e tubulação de distribuição.
DIAGRAMA 1. TUBULAÇÃO DE DISTRIBUIÇÃO
Fonte: ASME, 2016. (Adaptado).
Planta de corte de pico GLN ou GLO
Planta, escola, etc
Suporte de baixa pressão
Sistema de distribuição de baixa pressão Sistema de distribuição de baixa pressão
Regulador de
enchimento de
suporte
Sistema de distribuição de alta pressão
[Acima 60 psi (410 kPa)]
Sistema de distribuição de alta pressão
[Acima 60 psi (410 kPa) ou menos]
M
C
Legenda
Linha de transmissão da linha principal (gasoduto)
Linha principal de gás ou de distribuição
Linha de serviço de gás
Estação de medição de pressão da entrada da região
Estação de mediçãoM
Estação de compressãoC
Dispositivo de proteção contra sobrepressão para tubulações e canos principais
Estação reguladora de pressão de distribuição
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 46
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 46 24/04/20 09:33
O Diagrama 1, presente na ASME B31.8, fornece uma visão das tubulações e 
instalações (indicadas por linhas sólidas), partes dos sistemas de tubulação de 
transmissão e distribuição de gás numa empresa. Fora esse padrão de sistema, 
são encontradas variações de sistemas de movimentação de gás:
• Sistema de coleta de gás: consiste em tubulações de campo que transpor-
tam gás seco ou úmido dos poços de petróleo 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 dis-
tribuição, ou para um ou mais clientes de grande volume, ou ainda, interconectando 
fontes de suprimento. Os dutos de transmissão são tubos de diâmetro maior aco-
modadosem 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.
Para o engenheiro de instalações industriais, o dimensionamento de tubula-
ções para transporte de gases é mais complexo do que o dimensionamento de 
tubulações de líquidos. Apesar de ser função da perda de carga, o escoamento de 
fluidos gasosos em tubulações trabalha com resistências pelo atrito nas paredes 
da tubulação e pela viscosidade do gás em condições e faixas de valores diferentes 
dos líquidos.
As perdas de carga que reduzem a pressão acontecem por todo o caminho 
seguido pelo fluido e no mesmo sentido da vazão. Porém, como os elementos ga-
sosos 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.
Por outro lado, um ponto que facilita a concepção de sistemas indústrias para 
transporte de gás é o fato dele ser muito leve, em contrapartida às tubulações de 
líquidos, nas quais os pesos destes líquidos são relevantes para o dimensionamen-
to. Além disso, as discrepâncias de cotas são pequenas, suscitando velocidades 
desprezíveis, dessa forma, em termos práticos, ela fica ligada apenas à perda de 
carga total que, por sua vez, tem conexão direta com as diferenças de pressão.
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 47
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 47 24/04/20 09:33
É importante ter em mente que um gás não circula como um líquido, num 
fl uxo gerado apenas pelo efeito da gravidade. Para gases, se faz imprescindí-
vel uma defasagem de pressão, logo constam, nos projetos de transporte de 
gases, os compressores ou elementos que geram vácuo. Com os compresso-
res se consegue comprimir o gás, que ocupa um volume menor; esse méto-
do é o mais aproveitado por questões práticas e econômicas, pois 
quanto menor o volume, menor o diâmetro para a tubulação e 
mais barato fi ca o conjunto. Nesse mesmo sentido, quanto me-
nor o diâmetro, menor a velocidade, o que resulta 
numa menor perda de carga.
Muitas equações para cálculos envolvendo fl u-
xo isotérmico de gás em gasodutos horizontais fo-
ram utilizadas pela indústria com graus variados de 
sucesso ao longo dos anos. Hoje em dia, a mais adota-
da é a fórmula racional de fl uxo de gás, que preconiza que:
P1
2 - P2
2 = B . f . . L
D5
Z. T. G. Q2( )
Em que:
P1 = pressão inicial na tubulação (kg/cm
2);
P2 = pressão fi nal na tubulação (kg/cm
2);
B = constante dimensional (no sistema métrico = 5608);
f = fator de atrito (admensional);
Z = fator de compressibilidade (adimensional);
T = temperatura absoluta do gás (K = °C + 273);
G = gravidade do gás (ar = 1);
Q = quociente de vazão (m3/hora);
D = diâmetro interno (mm);
L = comprimento da tubação (km).
Casos especiais
A norma ASME B31.8 quantifi ca as instalações industriais conforme o local 
de implementação da tubulação, indicando classes de localização e as agregan-
do ao fator projeto. Nessa norma, as classes de local são fi xadas em:
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 48
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 48 24/04/20 09:33
• 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;
• 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 des-
tina-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;
• 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 em-
preendimentos habitacionais suburbanos, shopping centers, áreas residenciais, áreas 
industriais e outras áreas povoadas que não atendem à Classe de Localização 4;
• 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.
A Tabela 1 mostra os valores de fatores de projeto (F) básicos previstos na ASME 
de acordo com as classes e divisões.
CLASSE DE LOCALIZAÇÃO FATOR DE PROJETO (F)
Classe 1, divisão 1 0,80
Classe 1, divisão 2 0,72
Classe 2 0,60
Classe 3 0,50
Classe 4 0,40
TABELA 1. FATOR DE PROJETO BÁSICO F
Fonte: NAYYAR, 2000. (Adaptado).
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 49
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 49 24/04/20 09:33
Então, se for necessária uma pressão de projeto (P) para sistemas de tubu-
lação de gás com tubos feitos de aço ou uma espessura nominal da parede (t) 
para uma pressão de projeto conhecida, se usa a equação:
P = 
D
2. S. t. F. E. T
Em que:
P = pressão de projeto permitida na tubulação (kg/cm2);
S = energia de escoamento (kg/cm2);
t = espessura da parede do tubo (mm);
F = fator de projeto (adimensional – depende da classe – ver Tabela 1);
E = fator de junta longitudinal do tubo (adimensional – ver Tabela 2);
T = fator de redução de temperatura (adimensional – ver Tabela 3);
D = diâmetro externo do tubo (mm).
Para isso, além do fator de projeto (F ) dado pelas classes previstas na norma 
ASME, se fazem imperiosos, conforme descrito na equação, mais dois fatores 
adimensionais. O primeiro é o fator de junta longitudinal do tubo (E), descrito 
na Tabela 2.
CLASSE DE LOCALIZAÇÃO CLASSE DE TUBOS FATOR E
ASTM A 53
Sem costura 1,00
Soldado com eletrodo 1,00
Solda contínua 0,60
ASTM A 106 Sem costura 1,00
ASTM A 134 Solda com arco fundido 0,80
ASTM A 135 Soldado com eletrodo 1,00
ASTM A 139 Solda com arco fundido 0,80
ASTM A 211 Soldado em espiral 0,80
ASTM A 333
Sem costura 1,00
Soldado com eletrodo 1,00
ASTM A 381 Soldado em arco duplo 1,00
ASTM A 671 Solda com arco fundido 0,80
ASTM A 672 Solda com arco fundido 0,80
TABELA 2. FATOR DE JUNTA LONGITUDINAL DO TUBO E
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS 50
SER_ENGMEC_INSTAIND_UNID2.indd 50 24/04/20 09:33
Principais problemas em sistemas de coleta de gás
Uma das preocupações em tubulações industriais é a formação de conden-
sado nos tubos. Os líquidos são criados nos gasodutos quando a temperatura 
do gás que fl ui através do gasoduto cai abaixo do ponto de orvalho do gás. 
Como ele possui um ponto de orvalho de hidrocarboneto e um ponto de orva-
lho de água, ambos, o hidrocarboneto e a água, podem condensar e se acumu-
lar em pontos baixos da tubulação obstruindo o fl uxo de gás. Fora a redução 
na capacidade do oleoduto, a chegada de grandes volumes de líquido à jusante 
nas instalações de tratamento de gás resulta em graves danos ao equipamento 
ou, pelo menos, causa irregularidades na operação da planta.
Outro ponto considerado é o fl uxo bifásico, visto que a determinação pre-
cisa das pressões na rota de um gasoduto úmido operando em fl uxo bifásico é 
difícil. Os regimes de fl uxo associados a ele são numerosos, complexos e difí-
ceis de demarcar, considerando as propriedades dos gases e líquidos, regimes 
de fl uxo, queda de pressão e retenção de líquidos.
API 5L
Sem costura 1,00
Soldado em fl ash 1,00
Solda contínua 0,60
Soldado arco submerso 1,00
Fonte: