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06/03/2013 1 22/04/2013 9 Tubos: são dutos fechados destinados ao transporte de fluidos, e geralmente são de seção circular. Tubulação: é o termo genérico, usado para denominar um conjunto de tubos e seus acessórios, também chamado de sistema de escoamento. ➢ Nas indústrias de processo as tubulações representam 15 a 20 % do custo total da instalação; ➢ As válvulas representam 8% do custo total da instalação; ➢ A montagem das tubulações representa 45 a 50% do custo total da montagem; ➢ O projeto das tubulações representa 20% do custo total do projeto; Tubulações Industriais 06/03/2013 3 Utilização Armazenagem Geração Produção Tubulaçãoe / ou Tubulações Industriais Utilização Líquidos Gases Pastosos Com suspensão 06/03/2013 4 ▪ Conduto rígido – tubos; ▪ Conduto flexível – tubo fexível, mangeira, mangote. Pipe (conduzir fluidos) ❑ Normas Americanas Tubing (trocar calor, conduzir sinais, etc) Tubulações Industriais 22/04/2013 1 2 Tubulações dentro de Instalações Industriais Tubulações fora de Instalações Industriais Tubulações de Transporte Tubulações de Distribuição Tubulações de Utilidades Tubulações de Instrumentação Tubulações de Transmissão hidráulica Tubulações de Drenagem Adução Transporte Drenagem Distribuição Coleta Classificação Quanto Ao Emprego: Tubulações de Processo Tubulações Industriais 22/04/2013 1 3 Tubulações Industriais Tubulações de Processo Constituem a finalidade básica da indústria, cuja atividade principal é o processamento, a armazenagem ou a distribuição de fluidos. Exemplos: tubulações de óleo em refinarias, tubulações de produtos químicos em indústrias químicas etc. Tubulações de Utilidades Tubulações de fluídos auxiliares nas indústrias e também as tubulações em geral que se dedicam a outras atividades. Podem servir não só ao funcionamento da indústria (sistema de refrigeração, aquecimento etc.) como também a outras finalidades normais ou eventuais (manutenção, limpeza,combate a incêndio etc.) Costumam ainda constituir redes de utilidades aquelas aplicadas em água doce, água salgada, vapor e ar comprimido nas industrias em geral Tubulações Instaladas Dentro de Instalações Industriais: 22/04/2013 1 4 Tubulações Industriais Tubulações de Instrumentação Tubulações para a transmissão de sinais de ar comprimido para as válvulas de controle e instrumentos automáticos. pressão para os comandos e Tubulações de Transmissão Hidráulicas Tubulações de transmissão hidráulica sob servomecanismos hidráulicos Tubulações de Drenagem Redes encarregadas de coletar e conduzir ao destino conveniente os diversos efluentes fluídos de uma instalação industrial. 22/04/2013 1 5 Tubulações Industriais Tubulações Instaladas Fora de Instalações Industriais: Tubulações de Transporte Troncos empregados para o transporte de líquidos e de gases a longas distâncias fora da instalação industrial. Exemplos: adutoras de água, oleodutos e gasodutos. Tubulações de Distribuição Redes ramificadas fora das instalações industriais. Exemplo: água, vapor etc. 22/04/2013 1 6 Consiste De Várias Seções Publicadas Individualmente: ✓ B31.1 – Power Piping: Tubulações tipicamente encontradas em plantas de geração de energia elétrica; ✓ B31.2 – Fuel Gas Piping: Norma Extinta; ✓ B31.3 – Process Piping: Tubulações tipicamente encontradas em plantas de processamento de petróleo, de produtos químicos, farmacêuticos, têxteis, celulose, etc; ✓ B31.4 – Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids; ✓ B31.5 – Refrigeration Piping; ✓ B31.8 – Gas Transportation and Distribution Piping Systems; ✓ B31.9 – Building Services Piping; ✓ B31.11 – Slurry Transportation Piping Systems. Tubulações Industriais 22/04/2013 1 9 Tubulações Industriais Identificação por Cores, das Tubulações nas Áreas 22/04/2013 2 1 Critérios para Seleção de Materiais. 1. Resistência mecânica; 2. Resistência química; 3. Resistência térmica; 4. Trabalhabilidade (conformabilidade); 5. Transporte; 6. Fabricação/disponibilidade; 7. Custo. Tubulações Industriais 06/03/2013 2 Tubos 06/03/2013 5 ➢ Os tubos utilizados em instalações industriais, são definidos e classificados pela ANSI B36.10 (Aços Carbono e Aços Liga) e B36.19 (Aços Inoxidáveis); ➢ São designados por um número chamado DN - Diâmetro Nominal (referencial da linha neutra), qual vai de 1/8” até 12” não correspondendo a nenhuma dimensão física do tubo. Já nos casos de 14” e 36”, correspondem ao diâmetro da circunscrição da linha neutra da espessura do material (centro da parede interna x externa). ➢ Para cada Ø nominal fabricam-se tubos com várias espessuras, o diâmetro externo é conservado, variando-se então apenas o diâmetro interno. Tubulações Industriais 06/03/2013 2 06/03/2013 2 06/03/2013 6 Tubulações Industriais 06/03/2013 7 Tubulações Industriais 06/03/2013 8 Tubulações Industriais Os tubos eram fabricados em 3 (três) espessuras conhecidas, como: ▪ S – Standard; ▪ XS – Extraforte ; ▪ XXS – Duplo Extraforte. A ANSI B36.10 adotou as séries “Schedule Number” para designar a espessura dos tubos (10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160) ➢ Espessura STD e Sch 40 são as mesmas para diâmetros até NPS 10 (DN 250); ➢ Espessura STD é 3/8” (9,52mm) para diâmetros NPS 12 (DN 300) e maiores; ➢ Espessura XS e Sch 80 são as mesmas para diâmetros até NPS 8 (DN 200); ➢ Espessura XS é ½” (12,7mm) para diâmetros NPS 8 (DN 200) e maiores. 06/03/2013 9 Tubulações Industriais 06/03/2013 1 0 06/03/2013 1 1 06/03/2013 1 2 Tubulações Industriais Tubos Industriais ➢Os tubos de Ø >36” não são padronizados, fabricando-se apenas por encomenda e com costura. ➢ Os tubos de aço carbono, s/ costura, variam entre 6 e 10m podendo chegar a 16m, dependendo do peso do lingote. ➢ Os tubos c/ costura podem ser fabricados em comprimentos pré- determinados. ➢ No geral, os comprimentos variam de 3, 6 e 12 metros; ➢Os tubos são fabricados em com três extremidades (pontas), de acordo com o meio de ligação a ser usado: Lisa, Chanfrada e Rosqueada. 06/03/2013 1 3 Tubulações Industriais Tubos de FoFo 06/03/2013 1 4 Tubulações Industriais Tubos de PVC 06/03/2013 1 5 Tubulações Industriais Tubos de PVC 06/03/2013 1 6 Tubulações Industriais Tubos de Cobre e Suas Ligas 06/03/2013 1 7 Tubulações Industriais 06/03/2013 1 8 ➢ Laminação ➢ Extrusão ➢ Fundição Tubos com costura Tubos sem costura ➢ Laminação + Soldagem Tubulações Industriais Processos de Fabricação 06/03/2013 1 9 Tubulações Industriais Laminação (Parte I) 06/03/2013 2 0 Laminação (Parte II) Tubulações Industriais 06/03/2013 2 1 Extrusão Tubulações Industriais 06/03/2013 2 2 Fabricação de Tubos c/ Costura (FRW) Tubulações Industriais 06/03/2013 2 3 Fabricação de Tubos c/ Costura (SAW) Tubulações Industriais 06/03/2013 2 4 Fabricação de Tubos c/ Costura (ERW) Tubulações Industriais 06/03/2013 2 5 Fabricação de Tubos c/ Costura Helicoidal (SAW) Tubulações Industriais 06/03/2013 2 6 Dados para Pedido/Aquisição ➢ Quantidade (peso ou comprimento); ➢ Diâmetro nominal; ➢ Espessura/série; ➢ Norma dimensional; ➢ Material; ➢ Processo de fabricação (tipo); ➢ Extremidade; ➢ Acabamento/revestimento. Tubulações Industriais 06/03/2013 2 7 Meios de Ligação dos Tubos 06/03/2013 2 8 Ligações rosqueadas; Ligações soldadas; Ligações flangeadas; Ligações ponta e bolsa; Ligações de compressão; Ligações patenteadas. Principais sistemas de ligação/fixação Escolha depende de: material, diâmetro, finalidade, segurança, custo, pressão e temperatura, fluido, necessidade de desmontagem. ➢ Conectar tubos entre si; Ligar tubos às válvulas, acessórios e equipamentos. ➢ Meios de Ligação Tubulações Industriais 06/03/2013 3 0 ➢ Domiciliares/Comerciais ➢ Industriais, em ramos secundários; ➢ Vantagens ✓Roscaem tubos: Sch 30 a 100 (preferencialmente) ✓ANSI/ASME B1.20.1 Ligações Rosqueadas Tubulações Industriais ▪ Custos ▪ Fácil execução; ▪ Fácil desmontagem ▪ D 4” ▪ Vazamentos; ▪ Resistência mecânica ➢ Desvantagens 06/03/2013 3 1 06/03/2013 3 2 Tubulações Industriais 06/03/2013 3 3 Tubulações Industriais 06/03/2013 3 4 Tubulações Industriais 06/03/2013 3 5 ▪ Solda de topo ▪ Solda de encaixe ou soquete Resistência Estanqueidade Aparência Manutenção Fácil de pintar e isolar Vantagens ▪ Desmontagem ▪ Mão de obra Desvantagens Ligações Soldadas Solda por fusão Tubulações Industriais 06/03/2013 3 6 Solda de topo – para tudo com diâmetro acima de 2”. ✓ASME B16.25 Tubulações Industriais 06/03/2013 3 7 Solda de encaixe (soquete) – para tudo com diâmetro inferior a 1 1/2” Tubulações Industriais 06/03/2013 3 8 ▪ Vazamento ▪ Pesadas ▪ Volumosas ▪ Caras ➢ Válvulas; ➢ Equipamentos e instrumentos; ➢ Desmontagem (quando tubulação não flangeada); ➢ Tubos entre si (quando não pode soldar); ➢ Desvantagens: Ligações Flangeadas Tubulações Industriais 06/03/2013 3 9 Tubulações Industriais Ligações Flangeadas ANSI/ASME B16.5 as 7 classes abrangem todos os tipos de flanges, Ø de ½” a 24”,com as seguintes exceções: ➢ 2500# só até ø 12”; ➢ Flanges de encaixe só nas classes de 150# e 600#; ➢ 1500# flanges rosqueados até ø 12”; ➢ Ø < 3” os da classe 400# são iguais aos 600#; ➢ Ø < 2 1/2” os da classe 900# são iguais aos 1500#. Obs: # = psi = lbf/pol². 06/03/2013 4 0 Tubulações Industriais 06/03/2013 4 2 Tubulações Industriais 06/03/2013 4 3 Tipos de Flanges ➢ Forjados < 20”; >20” Anel rolado laminado a quente ou feitos de chapas ou barra calandrada ➢ Principais Especificações ASTM p/ forjados: ▪ A-181: aço carbono uso geral. ▪ A-105: aço carbono acalmado c/ Si, p/ temperaturas elevadas. ▪ A-182: aço-liga Mo, Cr-Mo e de aços inoxidáveis. ▪ A-351: aço carbono e aço-liga Ni p/ baixas temperatura. ➢ANSI B16.5 define 7 classes de flanges cujas pressões nominais são (#): 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500. Estas pressões são as admissíveis de trabalho p/ uma determinada temperatura. P/ o A/C são 260ºC p/ 150# em 455ºC p/ as demais. P/ os de aços-liga e inox variam conforme o material sendo mais altas do que as correspondentes ao A/C. O número da pressão nominal não significa a pressão admissível de trabalho do flange, esta depende da temperatura de trabalho. Tubulações Industriais 06/03/2013 4 4 B) Pescoço Equipamentos Ferro fundido + Resistente Uso geral Resistência Aperto Tensões residuais Montagem: - Tubo chanfrado - Comprimento certo Menos custo Facilidade de montagem Aperto Tensões residuais C) Sobreposto Tipos de Flanges A) Integral Tubulações Industriais 06/03/2013 4 5 E) Encaixe 1½” + Facilidade na montagem F) Lap-joint Soltos,virola Sem contato G) cego Bocais de equipamentos Extremidade Futura expansão D) Rosqueado tensões residuais Rosca: tensões, vazamentos Tubos Aperto Não – soldáveis Não - metálicos Tipos de Flanges Tubulações Industriais 06/03/2013 4 6 Tipos de Flanges Tubulações Industriais 06/03/2013 4 7 ➢C/ ressalto: mais comum, p/ qualquer temperatura e pressão, 1/16” de altura p/ classes de pressão 150 e 300#) e ¼” p/ classes mais elevadas, superfície lisa ou ranhurada (espiralada ou concêntricas). Ranhuras devem ter profundidade de até 0,15mm, e o ressalto liso pode ter vários graus de acabamento de acordo c/ o serviço ou tipo da junta. ➢Plana: usual p/ Fofo e materiais frágeis; aperto da junta é inferior ao do face c/ ressalto. Só acoplar face plana c/ face plana. ➢Para junta c/ Anel: usado p/ serviços severos, altas pressões e temperaturas (vapor >600#, hidrocarbonetos > 900#), fluidos perigosos, tóxicos etc. Rasgo circular profundo p/ encaixe do anel. Vedação pela ação de cunha do anel e pela dilatação deste devido a pressão interna. Dureza da face maior que o anel (A/C –120 HB, Inox –304, 316, 347 e 321–160HB e 120HB p/ 304L e 316L ➢Macho e Fêmea: face de lingueta e ranhura, mais raros, usados p/ serviços especiais; junta fica confinada não tendo contato com o fluido circulante. Tubulações Industriais 06/03/2013 4 8 06/03/2013 4 9 06/03/2013 5 0 06/03/2013 5 1 Deformável Elástico Resistente fluido, T Material Acomodação P, T Tubulações Industriais Juntas para Flanges ➢ Elemento de vedação, submetida a forte compressão pelo aperto dos parafusos, e a esforço de cisalhamento pelo fluido circulante. ➢ Deve ser suficientemente deformável e elástica, p/ amoldar nas irregularidades da superfície dos flanges, e dura e resistente quanto maior for a pressão do fluido. ✓ Compressão aperto ✓ Cisalhamento pressão Interna 06/03/2013 5 2 Dureza Acabamento das faces P. Interna pode Aperto ▪ Inicial - p/ acomodar o material da junta – sem pressão; ▪ Residual - p/ compensar a pressão Interna; ▪ A quente - p/ compensar a dilatação dos parafusos . Dureza Juntas para Flanges Tubulações Industriais Espessura P a (espess. ) F = P / A 06/03/2013 5 3 das semi-metálicas espiral; Flange com acabamento liso ou ranhura concêntrica. ➢Metálicas maciças: faces planas ou ranhuradas, p/ FFR (altas pressões), e FF Macho-Fêmea. ➢Metálicas de anel (JTA): anéis metálicos maciços de seção octogonal ou ovalada (mais comum). Empregadas em vapor e hidrogênio (>600#) e hidrocarbonetos (>900#). Usadas em temperaturas acima de 550ºC Juntas para Flanges ➢Não metálicas: juntas planas, p/ FFR e FFP, espessuras de 0,7 a 3mm, sendo 1,5mm mais comum. Borracha natural, sintética, materiais plásticos e papelão hidráulico (material aglutinante c/ amianto comprimido. ➢Semi-metálicas em espiral: lâmina metálica (geralmente inox), torcida em espiral, c/ enchimento de amianto em volta. P/ FFR, serviços acima dos p/ Junta papelão hidráulico, e classes > 600#. Acabamento dos flanges deve ser liso. ➢Metálicas foleadas: possuem; espessura da junta: 2 a 3mm. Mesmo emprego Tubulações Industriais 06/03/2013 5 4 Materiais para Juntas ✓ Borracha natural (EPDM); ✓ Borrachas sintéticas (PTFE, Silicone, PVA, PU); ✓ Papelões hidráulicos; ✓ Materiais plásticos (PVC, PEAD, PEBD); ✓ Juntas metálicas folheadas ou em espiral; ✓ Juntas metálicas simples. Tubulações Industriais 06/03/2013 5 5 Tubulações Industriais 06/03/2013 5 6 Tubulações Industriais 06/03/2013 5 7 06/03/2013 5 8 06/03/2013 6 0 Parafuso ➢ Cabeça integral sextavada ou quadrada, rosca nuca abrange todo o corpo. ➢ ANSI B18.2 padroniza dimensões, ANSI B1.1 padroniza dimensões dos filetes. ➢ Designados pelo comprimento e Ø nominal da rosca. ➢ANSI B21 permite o uso de A/C p/ FLG até 300#, juntas não metálicas e até 260ºC. Só costumam ser empregados até 150#. Estojo ➢Barras cilíndricas rosqueadas (pode ou não abranger todo o comprimento) c/ porcas e contra porcas independentes. Melhor aperto; filetes devem ser obtidos por rolamente e não por corte (usinagem). ➢ANSI B18.2 padroniza dimensões, ANSI B1.1 padroniza dimensões dos filetes. ➢ANSI B31.3 possui tabelas indicando as tensões admissívies e temperatura de trabalho p/ os diversos materiais de uso p/ os estojos. Tubulações Industriais 06/03/2013 6 1 Tubulações Industriais Ligação de Compressão 06/03/2013 6 4 Ligação de Ponta e Bolsa Tubulações Industriais 06/03/2013 6 3 Tubulações Industriais 06/03/2013 6 5 Tubulações Industriais Ligações Patenteadas Junta Dresser ® Junta Vitaulic ® Junta Gibault® 06/03/2013 6 6 Conexões 06/03/2013 6 7 ▪ Para solda de topo ▪ Para solda de encaixe ▪ Rosqueados Sistemas de Conexões ▪ Flangeados ▪ De ponta e bolsa ▪ De compressão Tubulações Industriais 06/03/2013 6 8 2. Para derivações • Tês normais (de 90º) • Tês de 45º • Tês de redução • Peças em “y” • Cruzetas • Cruzetas de redução • Selas • Colares 1. Para mudançasde direção • Curvas de raio longo • Curvas de raio curto • Curvas de redução • Joelhos • Joelhos de redução De 22 ½º, 45º, 90º e 180º Tubulações Industriais 06/03/2013 6 9 3. Para mudanças de diâmetro • Reduções concêntricas • Reduções excêntricas • Luvas • Uniões • Flanges • Niples • Virolas 4. Para ligação • Tampões • Bujões • Flanges cegos 5. Para fechar extremidades Tubulações Industriais 06/03/2013 7 0 Tubulações Industriais Conexões Flangeadas (ANSI/ASME B 16.5) 06/03/2013 7 1 Tubulações Industriais Conexões Flangeadas Sanitárias (ASME BPE 2002) 06/03/2013 7 2 Tubulações Industriais Conexões para Solda de Encaixe (ANSI/ASME B16.11) 06/03/2013 7 3 Tubulações Industriais Conexões Rosqueadas (ANSI/ ASME B 16.11, B 2.1) 06/03/2013 7 4 06/03/2013 7 5 Tubulações Industriais Para Tubo Reforçados c/ Fibra de Vidro (FRP) 06/03/2013 7 6 Tubulações Industriais Conexões Para Ligação De Compressão (Fittings) 06/03/2013 7 7 Tubulações Industriais Conexões Para Ligação De Compressão 06/03/2013 7 8 06/03/2013 7 9 Tubulações Industriais Conexões Para Solda de Topo (ANSI/ ASME B 16.9) 06/03/2013 8 0 em tubo de grande①Curva em gomos diâmetro ②Boca de lobo ③Acessórios para solda de topo soldados diretamente um ao outro ④Derivação com colar ⑤Derivação com luva ⑥Acessórios para solda de encaixe (ou com rosca) com niples intermediários Tubulações Industriais Emprego das Conexões de Grande Porte 06/03/2013 8 1 Curvas em Gomo: Usadas exclusivamente em tubulações de aço; são feitas de pedaços de tubos e soldados de topo; podem ter 2, 3 ou 4 gomos. São usadas em Ø acima de 20”, pressões e temperaturas moderadas. Derivações soldadas: Para ramais pequenos, até Ø 2”, é usual o emprego de uma luva, soldada diretamente no tubo-tronco, desde que este último tenha pelo menos Ø 4”. Os ramais de quais quer Ø, acima de 1”, podem ser feitos c/ uso de “selas” ou “colares”. Para ramais de 2”ou mais, desde que o Ø do tubo-tronco seja maior do que o Ø do ramal, o mais usual é a solda direta de um tubo no outro (boca de lobo). Estas podem ser sobrepostas (menores tensões residuais) ou penetrantes (maiores tensões residuais). A ANSI B31 aceita esse tipo de derivação indicando detalhadamente casos onde seja necessário reforços locais. Estes reforços consistem em um anel de chapa envolvendo a derivação e soldado no tubo tronco e na derivação. Tubulações Industriais Curvas em Gomo e Derivações Soldadas 06/03/2013 8 2 Tubulações Industriais Boca de Lobo (Ramal de 2” ou maior) 06/03/2013 8 3 Derivações Soldadas Tubulações Industriais 06/03/2013 8 4 Derivações Soldadas Tubulações Industriais 06/03/2013 8 5 Derivações Soldadas Tubulações Industriais 06/03/2013 8 6 Derivações Soldadas Tubulações Industriais 06/03/2013 8 7 Tubulações Industriais Derivações Soldadas (Weldolet) 06/03/2013 8 8 06/03/2013 8 9 Derivações Soldadas Tubulações Industriais 06/03/2013 9 0 Curvas em Gomo Tubulações Industriais 06/03/2013 9 1 06/03/2013 9 2 Isolamento Tubulações Industriais 06/03/2013 9 3 06/03/2013 9 5 Fim!!!