N-550 PROJETO DE ISOLAMENTO TÉRMICO A ALTA TEMPERATURA

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N-550 REV. E JAN / 2001
PROPRIEDADE DA PETROBRAS 50 páginas
PROJETO DE ISOLAMENTO TÉRMICO
A ALTA TEMPERATURA
Procedimento
Esta Norma substitui e cancela a sua revisão anterior.
Esta Norma foi alterada em relação à revisão anterior.
Cabe à CONTEC - Subcomissão Autora, a orientação quanto à interpretação
do texto desta Norma. O Órgão da PETROBRAS usuário desta Norma é o
responsável pela adoção e aplicação dos seus itens.CONTEC
Comissão de Normas
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deve ser utilizada estritamente em conformidade com esta Norma. Uma
eventual resolução de não seguí-la (“não-conformidade” com esta Norma) deve
ter fundamentos técnico-gerenciais e deve ser aprovada e registrada pelo
Órgão da PETROBRAS usuário desta Norma. É caracterizada pelos verbos:
“dever”, “ser”, “exigir”, “determinar” e outros verbos de caráter impositivo.
Prática Recomendada: Prescrição que pode ser utilizada nas condições
previstas por esta Norma, mas que admite (e adverte sobre) a possibilidade de
alternativa (não escrita nesta Norma) mais adequada à aplicação específica. A
alternativa adotada deve ser aprovada e registrada pelo Órgão da
PETROBRAS usuário desta Norma. É caracterizada pelos verbos:
“recomendar”, “poder”, “sugerir” e “aconselhar” (verbos de caráter
não-impositivo). É indicada pela expressão: [Prática Recomendada].
Cópias dos registros das “não-conformidades” com esta Norma, que possam
contribuir para o seu aprimoramento, devem ser enviadas para a
CONTEC - Subcomissão Autora.
As propostas para revisão desta Norma devem ser enviadas à CONTEC -
Subcomissão Autora, indicando a sua identificação alfanumérica e revisão, o
item a ser revisado, a proposta de redação e a justificativa técnico-econômica.
As propostas são apreciadas durante os trabalhos para alteração desta Norma.
SC - 09
Isolamento Térmico
e Refratários
“A presente Norma é titularidade exclusiva da PETRÓLEO BRASILEIRO
S.A. - PETROBRAS, de uso interno na Companhia, e qualquer reprodução
para utilização ou divulgação externa, sem a prévia e expressa autorização
da titular, importa em ato ilícito nos termos da legislação pertinente,
através da qual serão imputadas as responsabilidades cabíveis. A
circulação externa será regulada mediante cláusula própria de Sigilo e
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industrial.”
Apresentação
As normas técnicas PETROBRAS são elaboradas por Grupos de Trabalho
- GTs (formados por especialistas da Companhia e das suas Subsidiárias), são comentadas pelos
Representantes Locais (representantes das Unidades Industriais, Empreendimentos de Engenharia,
Divisões Técnicas e Subsidiárias), são aprovadas pelas Subcomissões Autoras - SCs (formadas por
técnicos de uma mesma especialidade, representando os Órgãos da Companhia e as Subsidiárias) e
aprovadas pelo Plenário da CONTEC (formado pelos representantes das Superintendências dos
Órgãos da Companhia e das suas Subsidiárias, usuários das normas). Uma norma técnica
PETROBRAS está sujeita a revisão em qualquer tempo pela sua Subcomissão Autora e deve ser
reanalisada a cada 5 anos para ser revalidada, revisada ou cancelada. As normas técnicas
PETROBRAS são elaboradas em conformidade com a norma PETROBRAS N - 1. Para informações
completas sobre as normas técnicas PETROBRAS, ver Catálogo de Normas Técnicas PETROBRAS.
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SUMÁRIO
1 OBJETIVO .......................................................................................................................................................... 3
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES .............................................................................................................. 3
2.1 REFERÊNCIAS NORMATIVAS............................................................................................................ 3
2.2 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................................... 3
3 DEFINIÇÕES ...................................................................................................................................................... 3
3.1 ALTA TEMPERATURA......................................................................................................................... 3
3.2 ISOLANTE ............................................................................................................................................ 4
3.3 SISTEMA DE ISOLAMENTO TÉRMICO .............................................................................................. 4
3.4 CONSERVAÇÃO DE ENERGIA........................................................................................................... 4
3.5 PROTEÇÃO OU CONFORTO PESSOAL ............................................................................................ 4
3.6 ESTABILIZAÇÃO DE FASES DE PROCESSOS INDUSTRIAIS.......................................................... 4
3.7 MANUTENÇÃO DA FLUIDEZ DO PRODUTO ..................................................................................... 4
4 CONDIÇÕES GERAIS........................................................................................................................................ 4
4.1 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO................................................................................................ 4
4.2 MATERIAIS .......................................................................................................................................... 4
4.3 EQUIPAMENTOS E TUBULAÇÕES .................................................................................................... 6
5 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS.............................................................................................................................. 8
5.1 CONSERVAÇÃO DE ENERGIA........................................................................................................... 8
5.2 PROTEÇÃO E/OU CONFORTO PESSOAL......................................................................................... 8
5.3 ESTABILIZAÇÃO DE FASES DE PROCESSOS INDUSTRIAIS.......................................................... 8
5.4 MANUTENÇÃO DE FLUIDEZ DE PRODUTO EM TUBULAÇÕES ...................................................... 8
ANEXO A - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA - ROTEIRO DE CÁLCULO............................................................... 10
ANEXO B - PROTEÇÃO PESSOAL - ROTEIRO DE CÁLCULO............................................................................ 18
ANEXO C - ESTABILIZAÇÃO DE FASES DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ROTEIRO DE CÁLCULO................ 25
ANEXO D - MANUTENÇÃO DE FLUIDEZ DE PRODUTOS EM TUBULAÇÕES - ROTEIRO DE CÁLCULO ....... 30
ANEXO E - EQUAÇÕES DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR ................................................................................ 37
ANEXO F - TABELA ............................................................................................................................................... 43
ANEXO G - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA - TABELA DE ESPESSURAS.......................................................... 45
ANEXO H - PROTEÇÃO PESSOAL - TABELAS DE ESPESSURAS..................................................................... 48
_____________
/OBJETIVO
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1 OBJETIVO
1.1 Esta Norma fixa as condições exigíveis para o projeto de isolamento térmico de
tubulações, vasos de pressão, torres, permutadores de calor, caldeiras, tanques, bombas e
turbinas operando a alta temperatura.
1.2 Esta Norma se aplica na seleção de material e no dimensionamento de espessura de
isolante térmico, de acordo com os seguintes critérios:
a) conservação de energia calorífica;
b) proteção ou conforto pessoal;
c) estabilização de fases de processos industriais;
d) manutenção defluidez de produto em tubulações.
1.3 Esta Norma se aplica a projetos iniciados a partir da data de sua edição e também a
instalações/equipamentos já existentes, quando da sua manutenção ou reforma.
1.4 Esta Norma contém Requisitos Técnicos e Práticas Recomendadas.
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES
Os documentos relacionados em 2.1 e 2.2 contêm prescrições válidas para a presente
Norma.
2.1 Referências Normativas
PETROBRAS N-250 - Montagem de Isolamento Térmico a Alta Temperatura;
PETROBRAS N-894 - Projeto de Isolamento Térmico a Baixa Temperatura;
PETROBRAS N-1618 - Materiais para Isolamento Térmico.
2.2 Bibliografia
PEDROSA JÚNIOR, O.A. & PASQUALINI, Alberto. Isolamento Térmico Econômico
em Múltiplas Camadas
 - 3º Congresso de Utilidades (SP, novembro de 1981).
INCROPERA, F.P. & DE WITT, D.T. - Fundamentals of Heat Transfer.
3 DEFINIÇÕES
Para os propósitos desta Norma são adotadas as definições indicadas nos itens 3.1 a 3.7.
3.1 Alta Temperatura
Toda temperatura de operação acima da temperatura média das máximas temperaturas
ambientes nos dois meses mais quentes do ano.
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3.2 Isolante
Material empregado para reduzir a transferência de calor.
3.3 Sistema de Isolamento Térmico
Conjunto de materiais que, aplicados, reduz a transferência de calor.
3.4 Conservação de Energia
Critério para determinação da espessura econômica do(s) isolante(s), levando-se em
consideração os custos de energia perdida, do investimento no isolamento térmico e de
manutenção, objetivando a minimização do custo total.
3.5 Proteção ou Conforto Pessoal
Critério para determinação da espessura do(s) isolante(s) que tem por objetivo evitar danos
ou desconforto pessoal.
3.6 Estabilização de Fases de Processos Industriais
Critério para determinação da espessura do(s) isolante(s) levando-se em consideração o
valor máximo admissível para a perda térmica (fluxo de calor), em função das necessidades
e limitações de um determinado processo industrial.
3.7 Manutenção da Fluidez do Produto
Critério para a determinação da espessura do(s) isolante(s), com o objetivo de manter a
temperatura do fluido acima de seu ponto de fluidez.
4 CONDIÇÕES GERAIS
4.1 Critérios de Dimensionamento
4.1.1 O critério básico para determinação da espessura do(s) isolante(s) deve ser o de
conservação de energia.
4.1.2 Quando houver mais de um motivo de dimensionamento, devem ser calculadas as
espessuras de acordo com os critérios correspondentes e usada aquela que apresentar o
maior valor.
4.2 Materiais
4.2.1 Os materiais a serem utilizados devem ser os padronizados pela norma PETROBRAS
N-1618, respeitando-se as limitações de uso nela definidas.
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4.2.2 Os materiais devem ser aplicados em conformidade com a norma PETROBRAS
N-250.
4.2.3 Para materiais isolantes flexíveis as espessuras padronizadas variam de 1/4 in até
4 in; à exceção da lã cerâmica cuja espessura máxima é de 2 in.
4.2.4 Para um mesmo tipo de material, recomenda-se que a distribuição das camadas de
isolante térmico rígido seja feita em conformidade com a TABELA 1.
TABELA 1 - DISTRIBUIÇÃO DAS ESPESSURAS DAS CAMADAS DE ISOLANTE
TÉRMICO RÍGIDO
Espessura total Camadas
(mm) 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª
25 25
38 38
51 51
63 63
76 38 38
89 51 38
102 51 51
114 63 51
126 63 63
140 51 51 38
153 51 51 51
165 63 51 51
177 63 63 51
189 63 63 63
204 51 51 51 51
216 63 51 51 51
228 63 63 51 51
240 63 63 63 51
252 63 63 63 63
267 63 51 51 51 51
279 63 63 51 51 51
291 63 63 63 51 51
303 63 63 63 63 51
315 63 63 63 63 63
330 63 63 51 51 51 51
342 63 63 63 51 51 51
354 63 63 63 63 51 51
366 63 63 63 63 63 51
378 63 63 63 63 63 63
Nota: A TABELA 1 foi desenvolvida para espessura máxima de 63 mm e sempre que
possível, utilizar o menor número de camadas usando isolante de maior
espessura.
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4.2.4 Devem ser previstas juntas de expansão-contração para o isolante térmico rígido, em
conformidade com a norma PETROBRAS N-250.
4.2.5 Para tubulações ou equipamentos de aço inoxidável das séries 300 e 400,
o teor máximo de cloretos no isolante deve atender os critérios da norma PETROBRAS
N-1618.
4.2.6 Deve ser feito um estudo econômico, objetivando analisar a conveniência de ser
usado mais de um tipo de material isolante para o isolamento de um mesmo equipamento
ou tubulação.
4.2.7 Nos casos dos equipamentos e tubulações que sejam submetidos às condições de
alta e baixa temperatura, consultar a norma PETROBRAS N-894.
4.3 Equipamentos e Tubulações
4.3.1 A menos que seja recomendado pelo projetista do sistema ou fornecedor do
equipamento, não se deve isolar partes de tubulação ou de equipamento nas seguintes
situações:
a) se a perda de calor for necessária, atendendo à necessidade de
processo;
b) bombas operando em temperaturas abaixo de 60 °C, exceto se o fluido
bombeado tiver um ponto de fluidez acima da temperatura ambiente;
c) compressores alternativos, centrífugos e rotativos;
d) flanges de linha e conexões flangeadas;
e) tubulações e equipamentos aquecidos intermitentemente, tais como:
- válvulas de alívio e sistemas de alívio (a menos que operando com produto
de elevado ponto de fluidez);
- respiros e drenos;
- sistema de tocha;
- sistema de drenagem;
f) conexões do tipo união, em tubulação;
g) purgadores de vapor;
h) misturadores;
i) foles de juntas de expansão;
j) indicadores visuais de fluxo;
k) mangueiras;
l) resfriadores e condensadores, com suas tubulações associadas;
m)placa de identificação ou outras;
n) bocais flangeados com comprimento igual ou menor que 300 mm;
o) suportes de tubulações ou equipamentos.
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4.3.2 Materiais flexíveis são recomendados para isolamento dos equipamentos
indicados na TABELA 2 e para caixas bipartidas no isolamento de bombas, turbinas,
acessórios de tubulações, tampos e flanges de permutadores de calor. Não são
recomendados para tubulações e equipamentos sujeitos a vibrações (exceto equipamentos
rotativos).
TABELA 2 - SELEÇÃO DO ISOLANTE A SER UTILIZADO
Equipamentos ou Tubulações
Tanques Tubulações
Teto Costado Aéreas Enterradas
Torres, Vasos
e
Permutadores
de Calor
Equipamentos
Rotativos e
Acessórios de
Tubulação
Caldeiras
Lã de Vidro, Lã de
Rocha e Lã Cerâmica
em Manta
X X X X X
Silicato de Cálcio,
Perlita Expandida X X X X X X X
Lã de Vidro em Feltro
de Lamelas X X X
Espuma Rígida de
Poliuretano X X X X
Lã de Vidro, Lã de
Rocha e Lã Cerâmica
em Painel
X X X
Sílica Diatomácea X X X X X X
Lã de Vidro, Lã de
Rocha e Lã Cerâmica
em Tubo
X X
Lã de Vidro, Lã de
Rocha e Lã Cerâmica
em Flocos Embalados
em Sacos Térmicos ou
Não
Para
Válvulas X
4.3.3 Para isolamento com materiais flexíveis em locais onde é requerido resistência
mecânica (pisoteamento), o projetista deve utilizar tubo rígido como material de proteção.
4.3.4 Caso o projeto defina que o equipamento isolado termicamente necessite de proteção
contra fogo, a camada base do material isolante localizado dentro da área sujeito a incêndio,
deve ser de um dos seguintes materiais:
a) sílica diatomácea;
b) silicato de cálcio;
c) lã cerâmica;
d) perlita expandida.
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Notas: 1) Este item não se aplica para o isolamento térmico de bombas, turbinas,
acessórios de tubulação, tampos e flanges de permutadores de calor, cujo
isolante é contido em caixas bipartidas.
2) Nessa condição não é permitido o uso de tubo rígido PEAD ou plástico
reforçado com fibra de vidro.
5 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS
5.1 Conservação de Energia
Para a determinação da espessura econômica, recomenda-se que seja efetuado um estudo
específico com base em dados atualizados de acordo com o roteiro de cálculos do
ANEXO A. O ANEXO G apresenta valoresde espessura econômica para o silicato de cálcio
de acordo com as condições nele especificadas.
5.2 Proteção e/ou Conforto Pessoal
5.2.1 O isolamento deve garantir na superfície externa uma temperatura abaixo de 60 °C.
5.2.2 O isolamento deve ser feito em equipamentos ou tubulações localizados a uma altura
inferior a 2 m de qualquer piso, ou a uma distância lateral inferior a 1 m de escadas ou
plataformas destinadas ao trânsito de pessoal.
5.2.3 Se não for permitido o isolamento por problemas operacionais, devem ser
providenciados protetores metálicos (telas) e até sinalização adequada, que limitem o
acesso de pessoas à superfície externa não isolada.
5.2.4 Para a determinação da espessura para proteção pessoal, recomenda-se o uso do
roteiro de cálculo do ANEXO B. O ANEXO H, apresenta valores de espessura para o silicato
de cálcio e lã de vidro, respectivamente, de acordo com as condições nele especificadas.
5.3 Estabilização de Fases de Processos Industriais
Para a determinação da espessura para estabilização de fases de processos industriais
recomenda-se o uso do roteiro de cálculo do ANEXO C.
5.4 Manutenção de Fluidez de Produto em Tubulações
5.4.1 O isolamento deve ser projetado de tal forma que a temperatura do produto no final da
linha seja, no mínimo, 10 °C acima do seu ponto de fluidez.
5.4.2 Para a determinação da espessura para manutenção da fluidez do produto na
tubulação recomenda-se o uso do roteiro de cálculo do ANEXO D.
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Nota: Para situações em que o processo exija temperatura mínima para o fluido, pode ser
utilizado o mesmo roteiro do ANEXO D.
_____________
/ANEXO A
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ANEXO A - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA - ROTEIRO DE CÁLCULO
A-1 INTRODUÇÃO
A-1.1 O cálculo de espessura do isolamento pelo critério de conservação de energia visa
obter um sistema de isolação térmica que, respeitadas as restrições de segurança e de
processo, promova um benefício econômico com a redução da perda de calor através das
paredes de uma tubulação ou equipamento. Por ser um cálculo que envolve custos de
material, manutenção e energia, o conceito de “solução mais econômica” pode variar ao
longo do tempo.
A-1.2 A partir de espessuras definidas pelos critérios de proteção pessoal, estabilização de
fases e manutenção da fluidez, deve ser feito um balanço entre o custo adicional de material
e a redução do custo de energia térmica decorrentes de um aumento da espessura do
isolamento. Para tanto, é necessário calcular-se a perda de calor para cada nova espessura
analisada, o que requer um cálculo iterativo. O roteiro aqui apresentado é apenas uma das
formas de determinação das espessuras.
A-1.3 O cálculo de custos foi baseado no artigo “Isolamento Térmico Econômico em
Múltiplas Camadas” (ver Capítulo 2).
A-2 DETERMINAÇÃO DO FLUXO DE CALOR
A-2.1 Definir uma configuração de espessuras e materiais.
A-2.2 Estimar um valor para a temperatura da superfície externa do isolamento, por
exemplo, o mesmo valor usado no cálculo para proteção pessoal.
A-2.3 Calcular os coeficientes de transferência de calor adequados ao problema, segundo
ANEXO E.
A-2.4 Calcular o fluxo de calor:
)T(T )h(hq aerc −+=
A-2.5 Para cada material, partindo da superfície externa do equipamento:
a) com a temperatura em uma das faces (T1), estimar a temperatura na outra
face (T2); no caso da última camada ou de camada única, usar a temperatura
da superfície externa do isolamento estimada no item A-2.2;
b) com a temperatura média (T1+T2) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
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c) calcular a nova temperatura T2 através da equação E-4 (ver item E-2.1.1 do
ANEXO E) ou E-6 (ver item E-2.2.1 do ANEXO E);
d) se o novo valor de T2 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea b) com esse novo T2;
A-2.6 Se o valor de T2 do último material diferir em mais de 2 °C do valor de Te estabelecido
anteriormente, retornar ao item A-2.3 com um valor intermediário. Essa nova iteração não
precisa ser feita se os valores dos fluxos de calor das duas últimas iterações diferirem em
menos de 5 %.
Nota: O procedimento de cálculo apresentado aqui não tem convergência muito fácil,
exigindo cuidado nas estimativas de Te para reduzir o número de iterações, em
especial quando o cálculo é feito manualmente.
A-3 DETERMINAÇÃO DOS CUSTOS
O cálculo do custo total de um sistema de isolamento térmico é composto por três parcelas:
a) custo de energia perdida;
b) custo de investimento no isolamento;
c) custo de manutenção do isolamento.
Nota: Os custos podem ser feitos por unidade de área ou comprimento ou pelo total da
instalação.
A-3.1 Custo de Energia Perdida
A-3.1.1 O custo anual de energia perdida pode ser avaliado pela seguinte expressão:
�
FNQ600 3CE ⋅⋅⋅= (A.1)
Onde:
CE = custo anual de energia perdida, $/ano.m2, $/ano.m ou $/ano;
Q = quantidade de calor perdido, W/m2, W/m ou W;
N = número de horas de operação no ano, h/ano;
F = custo do combustível, $/J;
η = eficiência do sistema de conversão de combustível em calor.
A-3.1.2 O custo anual de energia perdida que se repete ao longo da vida do sistema de
isolamento, deve ser trazido para seu valor atual:
CEn) , f(jCEVA ⋅= (A.2)
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n
n
j)(1j
1j)(1
n) , f(j
+⋅
−+
= (A.3)
1
�1
i1j −
+
+
= (A.4)
Onde:
CEVA = custo atualizado de energia perdida, $/m2, $/m ou $;
f(j,n) = fator de atualização;
n = vida do sistema de isolamento, em anos;
i = taxa de atratividade anual; geralmente, adota-se 15 %;
∆ = taxa de crescimento diferenciado do custo de energia, ou seja, taxa de
crescimento anual do preço do combustível em relação a moeda
considerada.
A-3.2 Custo de Investimento no Isolamento
O custo de investimento no isolamento, CI ($/m2, $/m ou $), deve considerar os gastos com
material isolante, materiais de fixação e de proteção e custo de instalação (pessoal,
equipamentos), no início da vida útil do sistema.
A-3.3 Custo de Manutenção do Isolamento
A-3.3.1 O custo de manutenção do isolamento é usualmente considerado como um
percentual do investimento no isolamento.
CItmCM ⋅= (A.5)
Onde:
CM = custo anual de manutenção, $/ano.m2, $/ano.m ou $/ano;
tm = percentual de custo de manutenção; geralmente, adota-se 2 %.
A-3.3.2 O custo de manutenção do isolamento que se repete ao longo da vida do sistema
de isolamento, deve ser trazido para seu valor atual:
CItmn) , f(iCMn) , f(iCMVA ⋅⋅=⋅= (A.6)
n
n
i)(1i
11)(1
n) , f(i
+
−+
= (A.7)
Onde:
CMVA = custo atualizado de manutenção, $/m2, $/m ou $.
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A-3.4 Custo Total do Isolamento
O custo total do isolamento deve ser dado por:
VAVA CMCICECT ++=
ou (A.8)
[ ]n),f(itm1CICECT VA ⋅+⋅+=
A-4 DETERMINAÇÃO DA “ESPESSURA ECONÔMICA”
A-4.1 A determinação da “espessura econômica” consiste em se verificar para que
espessura o custo total é menor. Assim, é necessário determinar, para várias espessuras e
materiais, a perda de calor para o ambiente, segundo o Capítulo A-2, e o custo total
associado, segundo o Capítulo A-3, para então fazer uma comparação entre as várias
soluções analisadas.
A-4.2 Os parâmetros utilizados para a determinação dos custos, tais como custos do
combustível e do isolamento, devem se basear em valores históricos, para se procurar obter
uma seleção válida para toda a vida do isolamento. Devem ser analisados, ainda, fatores
que não podem ser quantificados no custo (por exemplo, disponibilidade no estoque).
A-5 EXEMPLO DE CÁLCULO
Determinar a espessura econômica do isolamento de um tanque, considerando-o como uma
superfície plana de 10 m de comprimento. A temperatura interna é 300 °C e a ambiente é
24 °C. Assume-se emissividade 0,2 para o alumínio e ventos de 2 m/s (convecçãoforçada).
Considerar os parâmetros para os custos conforme ANEXO G. De cálculo prévio para
proteção pessoal, foi determinado que a espessura mínima deve ser 89 mm de silicato de
cálcio, com um fluxo de calor de 204,8 W/m2. Considerar as seguintes condutividades
térmicas:
0,072 W/m ⋅°C @ 150 °C
0,092 W/m ⋅°C @ 300 °C
Dados:
To = 300 °C;
Ta = 24 °C;
Lc = 10 m;
v = 2 m/s;
ε = 0,2.
A-5.1 Determinação do Fluxo de Calor
Passo 1: A próxima espessura comercial é 102 mm
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Passo 2: Te,est = 60 °C
Passo 3: Ta = 24 °C ∴ ( ) =+= 2 / TTT ae 42 °C
propriedades do ar (ver TABELA E-3 do ANEXO E):
k = 0,0274 W/m ⋅°C
υ = 17,4 ⋅10-6 m2/s
Pr = 0,705
coeficiente de transferência de calor por convecção:
- do item E-4.1: Lc = 10 m
==
υ
cLvRe 1,15 ⋅106
∴ ( ) 0,330,8
c
c Pr 871 Re 0,037 L
kh −= = 4,24 W/m2 ⋅°C
coeficiente de transferência de calor por radiação:
- do item E-1:
( ) ( ) ( )546TT 273T273T � 105,669h ae2a2e8r ++ +++⋅= −
∴ hr = 1,42 W/m2 ⋅°C
Passo 4: q = ( hc + hr )⋅∆t = 203,8 W/m2
Passo 5: T1 = 300 °C
T2 = Te = 60 °C
( ) =+= 2 / TTT 21 180 °C k = 0,076 W/m ⋅°C
da equação (E-4):
k
L
 q TT oe −= = 26 °C
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Passo 6: Retorna ao passo 3 com um valor intermediário: Te,est = 50 °C
Passo 3: ( ) =+= 2 / TTT ae 37 °C
∴ k = 0,0270 W/m ⋅°C
υ = 16,9 ⋅10-6 m2/s
Pr = 0,706
=
υ
=
cLvRe 1,18 ⋅106 ∴ hc = 4,32 W/m2 ⋅°C
hr = 1,35 W/m2 ⋅°C
Passo 4: q = ( hc + hr ) ⋅∆t = 147,5 W/m2
Passo 5: T1 = 300 °C
T2 = Te = 50 °C
( ) =+= 2 / TTT 21 175 °C k = 0,075 W/m ⋅°C
k
L
 qTT oe −= = 100 °C
Passo 6: O novo resultado não atende ao critério de temperatura nem ao de fluxo
de calor. Vamos buscar um novo valor para Te, baseado nas
iterações anteriores, conforme FIGURA A-1. Retorna-se ao passo 3
com Te,est = 54 °C.
FIGURA A-1- EXEMPLO DE CÁLCULO - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA -
3ª ESTIMATIVA DE Te
54
54
100
Te,calc
50 60 Te,est
26
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16
Passo 3: ( ) =+= 2 / TTT ae 39 °C
∴ k = 0,0271 W/m ⋅°C
υ = 17,1 ⋅10-6 m2/s
Pr = 0,705
=
υ
=
cLvRe 1,17 ⋅106 ∴ hc = 4,29 W/m2 ⋅°C
hr = 1,38 W/m2 ⋅°C
Passo 4: q = ( hc + hr ) ⋅∆t = 170,2 W/m2
Passo 5: T1 = 300 °C
T2 = Te = 54 °C
( ) =+= 2 / TTT 21 177 °C k = 0,0756 W/m ⋅°C
k
L
 qTT oe −= = 70 °C
Passo 6: O novo resultado não atende ao critério de temperatura nem ao de fluxo
de calor. Outra vez, retorna-se ao passo 3, agora com Te,est = 56 °C
(ver FIGURA A-2).
FIGURA A-2 - EXEMPLO DE CÁLCULO - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA -
4ª ESTIMATIVA DE Te
Passo 3: ( ) =+= 2 / TTT ae 40 °C
∴ k = 0,0272 W/m ⋅°C
70
Te,calc
Te,est
26
54 56 60
56
N-550 REV. E JAN / 2001
17
υ = 17,2 ⋅10-6 m2/s
Pr = 0,705
=
υ
=
cLvRe 1,16 ⋅106 ∴ hc = 4,27 W/m2 ⋅°C
hr = 1,39 W/m2 ⋅°C
Passo 4: q = ( hc + hr ) ⋅∆t = 181,2 W/m2
Passo 5: T1 = 300 °C
T2 = Te = 56 °C
( ) =+= 2 / TTT 21 178 °C k = 0,0757 W/m ⋅°C
k
L
 qTT oe −= = 55,7 °C
Passo 6: Portanto, Te = 56 °C e q = 181,2 W/m2
A-5.2 Determinação dos Custos
Repetindo-se o procedimento acima para outras espessuras e utilizando-se as equações do
Capítulo A-3 para o cálculo dos custos, com os dados de custos do ANEXO G, obtém-se os
dados da TABELA A-1:
TABELA A-1 - CUSTOS
Espessura
(mm)
Fluxo de
Calor
(W/m2)
Custo
Atualizado de
Energia
(US$/m2)
Custo de
Investimento
(US$/m2)
Custo de
Manutenção
(US$/m2)
Custo Total
(US$/m2)
89 204,8 98,80 70,86 7,11 176,77
102 181,2 87,42 79,05 7,93 174,40
114 163,7 78,97 87,77 8,81 175,55
126 149,3 72,03 98,67 9,90 180,60
Nota: Logo, a espessura econômica é 102 mm. No entanto, note-se que as diferenças
no custo total são relativamente pequenas e que a sensibilidade do cálculo é
grande com relação aos parâmetros de custos empregados.
____________
/ANEXO B
N-550 REV. E JAN / 2001
18
ANEXO B - PROTEÇÃO PESSOAL - ROTEIRO DE CÁLCULO
B-1 INTRODUÇÃO
O cálculo de espessura do isolamento pelo critério de proteção pessoal pressupõe a
existência de uma temperatura máxima admissível na superfície externa do isolamento.
Esse dimensionamento requer um cálculo iterativo e o roteiro aqui apresentado é apenas
uma das formas de determinação das espessuras.
B-2 SUPERFÍCIES PLANAS
B-2.1 Com a temperatura máxima especificada, calcular os coeficientes de transferência de
calor adequados ao problema, segundo ANEXO E.
B-2.2 Calcular o fluxo de calor:
)T(T )h(hq aerc −+=
B-2.3 Determinação das Espessuras
B-2.3.1 Se for usado um só material:
a) com a temperatura média (To+Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
b) calcular a espessura de isolamento através da equação E-4 (ver item E-2.1.1
do ANEXO E);
c) adotar espessura comercial imediatamente superior à calculada.
B-2.3.2 Se for usado mais de um material:
a) fixar a espessura do primeiro material, adotando valor comercial;
b) conhecida a temperatura em uma das faces (T1), estimar a temperatura na
outra face (T2);
c) com a temperatura média (T1+T2) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
d) calcular a nova temperatura T2 através da equação E-4 (ver item E-2.1.1 do
ANEXO E);
e) se o novo valor de T2 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea c) com esse novo T2;
f) para cada um dos demais materiais, exceto o último, fixar sua espessura,
adotando valor comercial, e repetir as etapas das alíneas b) a e);
g) para o último material, calcula-se a espessura como no item B-2.3.1, porém
com a temperatura média desse material.
N-550 REV. E JAN / 2001
19
B-3 SUPERFÍCIES CILÍNDRICAS
O cálculo para superfícies cilíndricas requer uma iteração a mais, pois o diâmetro externo,
que depende das espessuras, influencia o cálculo do fluxo de calor.
B-3.1 Estimar o valor do diâmetro externo do isolamento, por experiência prévia ou pelas
aproximações:
De = 3 Do para Do < 150 mm
De = 2 Do para 150 < Do < 300 mm
De = 1,5 Do para Do > 300 mm
B-3.2 Com a temperatura máxima especificada, calcular os coeficientes de transferência de
calor adequados ao problema, segundo ANEXO E.
B-3.3 Calcular o fluxo de calor referente à superfície externa do isolamento:
)T(T )h(hq aerce −+=
B-3.4 Determinação das Espessuras
B-3.4.1 Se for usado um só material:
a) com a temperatura média (To + Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
b) calcular o diâmetro externo do isolamento através da equação E-6 (ver
item E-2.2.1 do ANEXO E), considerando, no lado esquerdo da equação, o
produto qeDe / 2;
c) adotar espessura comercial imediatamente superior à calculada.
B-3.4.2 Se for usado mais de um material:
a) fixar a espessura do primeiro material, adotando valor comercial, e o diâmetro
externo referente a esse material;
b) conhecida a temperatura em uma das faces (T1), estimar a temperatura na
outra face (T2);
c) com a temperatura média (T1+T2) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
d) calcular a nova temperatura T2 através da equação E-6 (ver item E-2.2.1 do
ANEXO E), considerando, no lado esquerdo da equação, o produto qeDe / 2;
e) se o novo valor de T2 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea c) com esse novo T2;
f) para cada um dos demais materiais, exceto o último, fixar sua espessura,
adotando valor comercial, e repetir as etapas das alíneas b) a e);
g) para o último material, calcula-se o diâmetro externo e a espessura como no
item B-3.4.1, porém com a temperatura média desse material.
N-550 REV. E JAN / 2001
20
B-3.5 Se o novo valor de De diferir em mais de 5 % do estabelecido anteriormente, retornar
ao item B-3.2 com o novo valor de De.
B-4 EXEMPLO DE CÁLCULO
Dimensionar o isolamento deuma tubulação de 6” (Do
 
= 0,168 m) para uma temperatura
máxima na superfície externa de 60 °C. A temperatura interna é 500 °C e a ambiente
é 24 °C. Assume-se emissividade 0,2 para o alumínio e ausência de vento (convecção
natural). Devem ser usados dois materiais, com as seguintes condutividades térmicas (ver
FIGURA B-1):
Silicato de Cálcio 0,092 W/m ⋅°C @ 300 °C
0,112 W/m ⋅°C @ 450 °C
Fibra de Vidro 0,062 W/m ⋅°C @ 150 °C
0,074 W/m ⋅°C @ 200 °C
FIGURA B-1 - EXEMPLO DE CÁLCULO - PROTEÇÃO PESSOAL - ESQUEMA
Dados:
To = 500 °C;
Te = 60 °C;
Ta = 24 °C;
Do = 0,168 m;
ε = 0,2.
Passo 1: De = 0,336 m (estimado)
Passo 2: C 42
2
TTT oaef =
+
=
To
Te
ro
re
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21
∆t = Te - Ta = 36°C
propriedades do ar (ver TABELA E-3 do ANEXO E):
ψ = 73,8 ⋅106 1/m3 ⋅°C
k = 0,0274 W/m ⋅°C
coeficiente de transferência de calor por convecção:
- do item E-3:
Lc = De = 0,336 m
Ra = Lc3 ⋅ψ⋅∆t = 100,8 ⋅106 > 107
∴ hc = 0,125 ⋅k ⋅( ψ⋅∆t )1/3 = 4,74 W/m2 ⋅°C
coeficiente de transferência de calor por radiação:
- do item E-1:
( ) ( ) ( )546TT 273T273T � 105,669h ae2a2e8r ++ +++⋅= −
∴ hr = 1,42 W/m2 ⋅°C
Passo 3: qe = ( hc + hr )⋅∆t = 222 W/m2
Passo 4: da equação (E-6):
( )

−
=
1
2
21e
e
r
rln
TTk
2
Dq
1ª camada: 51 mm de silicato de cálcio (adotado)
T1 = 500 °C
r1 = Do / 2 = 0,084 m
r2 = r1 + espessura do isolamento = 0,135 m
o cálculo de T2 é iterativo, pois k depende de T2:
N-550 REV. E JAN / 2001
22
T2
estimado
( ) 2 / TTT 21 += k T2da eq. (E-6)
340 420 0,108 336
336 418 0,108 336
2ª camada: fibra de vidro
T1 = 336 °C
T2 = Te = 60 °C
( ) =+= 2 / TTT 21 198 °C
k = 0,074 W/m ⋅°C
D1 = 0,270 m
D2 = De, a calcular



−⋅
=⋅
0,270
Dln
60)(3360,074D111
e
e
resolvendo, obtemos:
De = 0,419 m
( ) =−=∴ 2 / DD L 12 0,0745 m
Passo 5: como a espessura comercial imediatamente superior é 76 mm, retorna-
se ao passo 2 com De = 0,422 m
Passo 2: as propriedades do ar não mudam, então:
Lc = De = 0,422 m
Ra = Lc3⋅ψ⋅∆t = 199,7⋅106 > 107
∴ hc = 0,125⋅k⋅( ψ⋅∆t )1/3 = 4,74 W/m2 ⋅°C
hr não muda
Passo 3: qe = ( hc + hr )⋅∆t = 222 W/m2
N-550 REV. E JAN / 2001
23
Passo 4: 1ª camada: 51 mm de silicato de cálcio (adotado)
T2
estimado
( ) 2 / TTT 21 += k T2da eq. (E-6)
300 400 0,105 288
288 394 0,105 288
2ª camada: fibra de vidro
T1 = 288 °C
174T = °C
k = 0,068 W/m ⋅°C
D1 = 0,270 m
D2 = De, a calcular.



−⋅
=⋅
0,270
Dln
60)(2880,068D111
e
e
resolvendo, obtemos:
De = 0,387 m
( ) =−=∴ 2 / DD L 12 0,0585 m
Passo 5: como a espessura comercial imediatamente superior é 63,5 mm,
retorna-se ao passo 2 com De = 0,397 m
Passos 2 e 3: como hc e hr não mudam, qe = 222 W/m2
Passo 4: 1ª camada: 51 mm de silicato de cálcio (adotado)
T2
estimado
( ) 2 / TTT 21 += K T2da eq. (E-6)
310 405 0,106 303
303 401,5 0,106 303
2ª camada: fibra de vidro
T1 = 303 °C
182T = °C
N-550 REV. E JAN / 2001
24
k = 0,070 W/m ⋅°C
D1 = 0,270 m
D2 = De, a calcular



−⋅
=⋅
0,270
Dln
60)(3030,070D111
e
e
resolvendo, obtemos:
De = 0,397 m
Nota: Este resultado nos dá uma espessura de 63,5 mm, que é uma espessura
comercial.
_____________
/ANEXO C
N-550 REV. E JAN / 2001
25
ANEXO C - ESTABILIZAÇÃO DE FASES DE PROCESSOS INDUSTRIAIS
ROTEIRO DE CÁLCULO
C-1 INTRODUÇÃO
O cálculo de espessura do isolamento pelo critério de estabilização de fases pressupõe a
existência de um fluxo de calor máximo admissível através da parede da tubulação ou do
equipamento. Esse dimensionamento requer um cálculo iterativo e o roteiro aqui
apresentado é apenas uma das formas de determinação das espessuras.
C-2 SUPERFÍCIES PLANAS
C-2.1 Estabelecer um valor inicial para a temperatura da superfície, por exemplo:
)T(T 0,10TT aoae −=−
C-2.2 Calcular os coeficientes de transferência de calor adequados ao problema, segundo
ANEXO E.
C-2.3 Calcular a nova temperatura da superfície externa através da fórmula:
rc
emáx,
ae hh
q
TT
+
+=
C-2.4 Se o novo valor de Te diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente, retornar
ao item C-2.2 com o novo valor de Te.
C-2.5 Determinação das Espessuras
C-2.5.1 Se for usado um só material:
a) com a temperatura média (To+Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
b) calcular a espessura de isolamento através da equação E-4 (ver item E-2.1.1
do ANEXO E);
c) adotar espessura comercial imediatamente superior à calculada.
C-2.5.2 Se for usado mais de um material:
a) fixar a espessura do primeiro material, adotando valor comercial;
b) conhecida a temperatura em uma das faces (T1), estimar a temperatura na
outra face (T2);
c) com a temperatura média (T1+T2) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
N-550 REV. E JAN / 2001
26
d) calcular a nova temperatura T2 através da equação E-4 (ver item E-2.1.1 do
ANEXO E);
e) se o novo valor de T2 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea c) com esse novo valor de T2;
f) para cada um dos demais materiais, exceto o último, fixar sua espessura,
adotando valor comercial, e repetir as etapas das alíneas b) a e);
g) para o último material, calcula-se a espessura como no item C-2.5.1, porém
com a temperatura média desse material.
C-3 SUPERFÍCIES CILÍNDRICAS
O cálculo para superfícies cilíndricas requer uma iteração a mais, pois o diâmetro externo,
que depende das espessuras, influencia o cálculo da temperatura da superfície externa.
Assume-se, aqui, que o fluxo de calor máximo admissível se refere à superfície externa da
tubulação ou do equipamento, ou seja, ao diâmetro Do.
C-3.1 Estimar o valor do diâmetro externo do isolamento, por experiência prévia ou pelas
aproximações:
De = 3 Do Para Do < 150 mm
De = 2 Do Para 150 < Do < 300 mm
De = 1,5 Do Para Do > 300 mm
C-3.2 Estabelecer um valor inicial para a temperatura da superfície, por exemplo:
)T(T 0,10TT aoae −=−
C-3.3 Calcular os coeficientes de transferência de calor adequados ao problema, segundo
ANEXO E.
C-3.4 Calcular a nova temperatura da superfície externa através da fórmula:
e
o
omáx,emáx,
rc
emáx,
ae D
Dqq ,
hh
q
TT =
+
+=
C-3.5 Se o novo valor de Te diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente, retornar
ao item C-3.3 com o novo valor de Te.
C-3.6 Determinação das Espessuras
C-3.6.1 Se for usado um só material:
a) com a temperatura média (To+Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
N-550 REV. E JAN / 2001
27
b) calcular o diâmetro externo do isolamento através da equação E-6 (ver
item E-2.2.1 do ANEXO E), considerando, no lado esquerdo da equação, o
produto qmáx,oDo / 2;
c) adotar espessura comercial imediatamente superior à calculada.
C-3.6.2 Se for usado mais de um material:
a) fixar a espessura do primeiro material, adotando valor comercial;
b) conhecida a temperatura em uma das faces (T1), estimar a temperatura na
outra face (T2);
c) com a temperatura média (T1+T2) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
d) calcular a nova temperatura T2 através da equação E-6 (ver item E-2.2.1 do
ANEXO E);
e) se o novo valor de T2 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea c) com esse novo valor de T2;
f) para cada um dos demais materiais, exceto o último, fixar sua espessura,
adotando valor comercial, e repetir as etapas das alíneas b) a e);
g) para o último material, calcula-se o diâmetro externo e a espessura como no
item C-3.6.1, porém com a temperatura média desse material.
C-3.7 Se o novo valor de De diferir em mais de 5 % do estabelecido anteriormente, retornar
ao item C-3.2 com o novo valor de De.
C-4 EXEMPLODE CÁLCULO
Dimensionar o isolamento de uma tubulação de 6” (Do
 
= 0,168 m) para um fluxo de calor
máximo na superfície externa do tubo de 400 W/m2. A temperatura interna é 300 °C e a
ambiente é 24 °C. Assume-se emissividade 0,2 para o alumínio e ventos de 2 m/s
(convecção forçada). Deve ser usado silicato de cálcio, com as seguintes condutividades
térmicas (ver FIGURA C-1):
0,072 W/m ⋅°C @ 150 °C
0,092 W/m ⋅°C @ 300 °C
FIGURA C-1 - EXEMPLO DE CÁLCULO - ESTABILIZAÇÃO DE FASES -
ESQUEMA
ro
To
Te
re
N-550 REV. E JAN / 2001
28
Dados:
To = 300 °C;
Ta = 24 °C;
qmáx,o = 400 W/m2;
Do = 0,168 m;
v = 2 m/s;
ε = 0,2.
Passo 1: De = 0,336 m (estimado)
Passo 2: ( ) =−+≅ aoae TT 0,10TT 52 °C ∴ Te,est = 50 °C
Passo 3: Ta = 24 °C
propriedades do ar (ver TABELA E-3):
k = 0,0260 W/m ⋅°C
υ = 15,7 ⋅10-6 m2/s
Pr = 0,708
coeficiente de transferência de calor por convecção (independe de Te):
- do item E-4.2:
Lc = De = 0,336 m
42803LvRe c ==
υ
∴ 0,370,6
c
c Pr Re L
k
 0,26h = = 10,64 W/m2 ⋅°C
coeficiente de transferência de calor por radiação (depende de Te):
- do item E-1:
( ) ( ) ( )546TT 273T273T � 105,669h ae2a2e8r ++ +++⋅= −
Passos 4 e 5: cálculo da temperatura da superfície externa:
( )
rc
eoomáx,
ae hh
D/ Dq
TT
+
⋅
+=
N-550 REV. E JAN / 2001
29
o cálculo de Te é iterativo, pois hr depende de Te:
Te
estimado
hr hr + hc Tc
calculado
50 1,35 11,99 40,7
40,7 1,29 11,93 40,8
∴ Te = 40 °C
Passo 6: da equação E-6:
( )

−
=
1
2
21o
omáx,
r
rln
TTk
2
Dq
T1 = To = 300 °C
T2 = Te = 40 °C
( ) =+= 2 / TTT 21 170 °C
k = 0,0747 W/m ⋅°C
D1 = Do = 0,168 m
D2 = De, a calcular
( )



−⋅
=⋅
0,168
Dln
403000,0747
2
0,168400
e
∴ De = 0,299 m
∴ ( ) =−= 2 / DDL 12 0,0655 m
Passo 7: Como a espessura comercial imediatamente superior é 76 mm, o novo
De
 
é 0,320 m. A diferença em relação ao valor anterior de De é inferior a
5 %, portanto não é necessário voltar ao passo 2
_____________
/ANEXO D
N-550 REV. E JAN / 2001
30
ANEXO D - MANUTENÇÃO DE FLUIDEZ DE PRODUTOS EM TUBULAÇÕES -
ROTEIRO DE CÁLCULO
D-1 INTRODUÇÃO
O cálculo de espessura do isolamento pelo critério de manutenção de fluidez de produtos
em tubulações pressupõe que um fluido, ao escoar em uma tubulação perdendo calor pelo
isolamento, não deve atingir temperaturas abaixo de seu ponto de fluidez. Esse
dimensionamento requer um cálculo iterativo e o roteiro aqui apresentado é apenas uma das
formas de determinação das espessuras.
D-2 LINHAS AÉREAS
D-2.1 Estabelecida a temperatura mínima que o fluido deve atingir ao final da tubulação,
calcular a máxima quantidade de calor que pode ser perdida através do isolamento e o fluxo
de calor máximo na superfície externa do tubo:
( )fo,io,p TTcmQ −=
to
omáx, LD 
Qq
π
=
D-2.2 Calcular a temperatura média de operação da tubulação, através da equação:




−
−
−
+=
afo,
aio,
fo,io,
ao
TT
TT
ln
TT
TT
Nota: Uma forma mais simples e conservativa é considerar:
2
TT
T fo,io,o
+
=
D-2.3 Estimar o valor do diâmetro externo do isolamento, por experiência prévia ou pelas
aproximações:
De = 3 Do para Do < 150 mm
De = 2 Do para 150 < Do < 300 mm
De = 1,5 Do para Do > 300 mm
N-550 REV. E JAN / 2001
31
D-2.4 Estabelecer um valor inicial para a temperatura da superfície, por exemplo:
)T(T 0,10TT aoae −=−
D-2.5 Calcular os coeficientes de transferência de calor adequados ao problema, segundo
ANEXO E.
D-2.6 Calcular a nova temperatura da superfície externa através da fórmula:
e
o
omax,emáx,
rc
emáx,
ae D
Dqq ,
hh
q
TT =
+
+=
D-2.7 Se o novo valor de Te diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente, retornar
ao item D-2.5 com o novo valor de Te.
D-2.8 Determinação das Espessuras
D-2.8.1 Se for usado um só material:
a) com a temperatura média (To+Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
b) calcular a espessura de isolamento através da equação E-6 (ver item E-2.2.1
do ANEXO E), considerando, no lado esquerdo da equação, o produto
qmáx,o Do / 2;
c) adotar espessura comercial imediatamente superior à calculada.
D-2.8.2 Se for usado mais de um material:
a) fixar a espessura do primeiro material, adotando valor comercial;
b) conhecida a temperatura em uma das faces (T1), estimar a temperatura na
outra face (T2);
c) com a temperatura média (T1+T2) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
d) calcular a nova temperatura T2 através da equação E-6 (ver item E-2.2.1 do
ANEXO E);
e) se o novo valor de T2 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea c) com esse novo valor de T2;
f) para cada um dos demais materiais, exceto o último, fixar sua espessura,
adotando valor comercial, e repetir as etapas das alíneas b) a e);
g) para o último material, calcula-se o diâmetro externo e a espessura como no
item D-2.8.1, porém com a temperatura média desse material.
D-2.8.3 Se o novo valor de De diferir em mais de 5 % do estabelecido anteriormente,
retornar ao item D-2.4 com o novo valor de De.
N-550 REV. E JAN / 2001
32
D-3 LINHAS ENTERRADAS
Devem ser conhecidas a profundidade em que o tubo está enterrado e a condutividade
térmica do solo. Supõe-se que a temperatura na superfície do solo seja igual à temperatura
ambiente, de forma que a equação de condução E-7 (ver item E-2.2.2 do ANEXO E) pode
ser reescrita:
( )
S
2
2
1
2
1
o
1
ao
oo
k
r
Hln
k
r
rln
k
r
rln
TT
rq




+




+




−
=
D-3.1 Estabelecida a temperatura mínima que o fluido deve atingir ao final da tubulação,
calcular a máxima quantidade de calor que pode ser perdida pelo isolamento e o fluxo de
calor máximo na superfície externa do tubo:
( )fo,io,p TTcmQ −=
to
omáx, LD 
Qq
π
=
D-3.2 Calcular a temperatura média de operação da tubulação, através da equação:




−
−
−
+=
afo,
aio,
fo,io,
ao
TT
TT
ln
TT
TT
Nota: Uma forma mais simples e conservativa é considerar:
2
TT
T fo,io,o
+
=
D-3.3 Determinação das Espessuras
D-3.3.1 Se for usado um só material:
a) estabelecer um valor inicial para a temperatura da superfície do isolamento, por
exemplo:
)T(T 0,50TT aoae −=−
N-550 REV. E JAN / 2001
33
b) com a temperatura média (To+Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
c) calcular o raio externo do isolamento através da equação de condução
rearranjada:
oo
ao
s1
o
e
s1 rq
TT
 
k
Hln
 
k
rln
 rln 
k
1
k
1 −
+−=



−
d) calcular a espessura e adotar valor comercial imediatamente
superior;
e) calcular a nova temperatura Te através da equação E-6 (ver item E-2.2.1 do
ANEXO E);
f) se o novo valor de Te diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea b) com esse novo valor de Te.
D-3.3.2 Se forem usados dois materiais:
a) fixar a espessura do primeiro material, adotando valor comercial;
b) estimar a temperatura na outra face (T1);
c) com a temperatura média (To+T1) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
d) calcular a nova temperatura T1 através da equação E-6 (ver item E-2.2.1 do
ANEXO E);
e) se o novo valor de T1 diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea c) com esse novo valor;
f) estimar a temperatura da superfície do isolamento, por exemplo:
)T(T 0,50TT aoae −=−
g) com a temperatura média (T1+Te) / 2, calcular a condutividade térmica do
material;
h) calcular o raio externo do isolamento através da equação de condução
rearranjada:
ooa1
s2
1
e
s2 rq
TT
 
k
Hln
 
k
rln
 rln 
k
1
k
1 −
+−=



−
i) calcular a espessura do segundo material e adotar valor comercial
imediatamente superior;
j) calcular a nova temperatura Te através da equação E-6 (ver item E-2.2.1 do
ANEXO E);
k) se o novo valor de Te diferir em mais de 2 °C do estabelecido anteriormente,
retornar a alínea g) com esse novo valor.
N-550 REV. E JAN / 2001
34
D-4 EXEMPLOS DE CÁLCULO
D-4.1 Linhas Aéreas
Dimensionar o isolamento de uma tubulação aérea de 6” (Do
 
= 0,168 m) e 2 500 m de
extensão. A vazão de fluido é 40 000 kg/h e seu calor específico médio é 1 200 J/kg ⋅°C. A
temperatura interna é 320 °C na entrada da linha e não pode ser inferior a 280 °C na saída.
A temperatura ambiente é 24 °C. Assume-se emissividade 0,2 para o alumínio e ventos de
2 m/s (convecção forçada). Deve ser usado silicato de cálcio, com as seguintes
condutividades térmicas:
0,072 W/m ⋅°C @ 150 °C
0,092 W/m ⋅°C @ 300 °C
Dados:
To,i = 320 °C;
To,f = 280 °C;
Ta = 24 °C;
m = 40 000 kg/h;
cp = 1 200 J/kg ⋅ °C;
Do = 0,168 m;
Lt = 2 500 m;
v = 2 m/s;
ε = 0,2.
Passo 1: fluxo de calor máximo:
( )
to
fo,io,p
omáx, LD 
TT cm
q
π
−
= = 404 W/m2
Passo 2: temperatura média de operação da tubulação:




−
−
−
+=
afo,
aio,
fo,io,
ao
TT
TT
ln
TT
TT
 = 299,5 °C
Nota: Pela fórmula simplificada, teríamos:
2
TT
T fo,io,o
+
= = 300 °C
Passo 3: O resto do exemplo é igual ao encontrado no ANEXO C para
estabilização de fases
N-550 REV. E JAN / 2001
35
D-4.2 Linhas Enterradas
Dimensionar o isolamento de uma tubulação enterrada de 6” (Do
 
= 0,168 m), a uma
profundidade de 1 m e com 2 500 m de extensão. A vazão de fluido é 40 000 kg/h e seu
calor específico médio é 1 200 J/kg ⋅°C. A temperatura interna é 320 °C na entrada da linha
e não pode ser inferior a 280 °C na saída. A temperatura ambiente é 24 °C. Assume-se
condutividade térmica constante para o solo, igual a 0,52 W/m ⋅°C. Deve ser usado silicato
de cálcio, com as seguintes condutividades térmicas (ver FIGURA D-1):
0,072 W/m ⋅°C @ 150 °C
0,092 W/m ⋅°C @ 300 °C
T
T
T
a
e
o
H
FIGURA D-1 - EXEMPLO DE CÁLCULO - MANUTENÇÃO DE FLUIDEZ
Dados:
To,i = 320 °C;
To,f = 280 °C;
Ta = 24 °C;
m = 40 000 kg/h;
cp = 200 J/kg ⋅°C;
ks = 0,52 W/m ⋅°C;
Do = 0,168 m;
Lt = 2 500 m;
H = 1,0 m.
Passo 1: fluxo de calor máximo:
( )
to
fo,io,p
omáx, LD 
TT cm
q
π
−
= = 404 W/m2
Passo 2: temperatura média de operação da tubulação:
pela fórmula simplificada: 
2
TT
T fo,io,o
+
= = 300 °C
N-550 REV. E JAN / 2001
36
Passo 3: estimativa de temperatura:
( ) =−+≅ aoae TT 0,50TT 162 °C ∴ Te,est = 160 °C
( ) =+= 2 / TTT oe 230 °C k = 0,083 W/m ⋅°C
- determinação do raio externo do isolamento:
ro = Do / 2 = 0,084 m
oo
ao
s
o
e
s rq
TT
 
k
Hln
 
k
rln
 rln 
k
1
k
1 −
+−=



−
0,084 404
24300
 
0,52
1,0ln
 
0,083
0,084ln
 rln 
0,52
1
0,083
1
e
⋅
−
+−=


− ∴ re = 0,117 m
∴ =−= oe rrL 0,033 m
- A espessura comercial imediatamente superior é 38 mm.
∴ re = 0,084 + 0,038 = 0,122 m
Da equação E-6:
( )



−
=
o
e
eo
oo
r
rln
TTk
rq ∴ Te = 147 °C
- Retornar ao Passo 3 com Te = 147 °C tem-se:
Te,est = 147 °C
( ) C W/m 0,082 k C 223,5 2 / TT T oooe ==+=
0,084 404
24 300
 
0,52
1,0 ln
 
0,082
0,084 ln
 lnr 
0,52
1
 
0,082
1
 e
⋅
−
+−=



−
re
 
= 0,117 m
- Logo, a espessura requerida para o isolamento é 38 mm.
_____________
/ANEXO E
N-550 REV. E JAN / 2001
37
ANEXO E - EQUAÇÕES DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
E-1 RADIAÇÃO
E-1.1 O fluxo de calor resultante da transferência de calor por radiação entre uma superfície
e o ambiente é calculado pela equação:
( ) ( )  +−+⋅= − 4a4e8r 273T273T 10 5,669q � (E-1)
E-1.2 É conveniente escrever a equação (E-1) da seguinte forma:
( )aerr TThq −= (E-2)
E-1.3 Onde se define o coeficiente de transferência de calor por radiação:
( ) ( ) ( )546TT 273T273T � 10 5,669h ae2a2e8r ++ +++⋅= − (E-3)
E-1.4 Valores típicos de emissividade de superfícies são apresentados no item E-6.
E-2 CONDUÇÃO
A condutividade térmica de cada material deve ser obtida em normas específicas ou, na
ausência delas, da literatura. Assumindo-se uma dependência linear da condutividade com a
temperatura, deve ser utilizada a média aritmética das temperaturas às quais o material está
submetido.
E-2.1 Superfícies Planas
E-2.1.1 Para uma parede de um único material, como representado a seguir, o fluxo de
calor por condução é dado por:
( )21 TT L
k
 q −= (E-4)
E-2.1.2 Para um caso mais geral, de uma parede de três camadas, pode-se escrever:
3
3
2
2
1
1
eo
k
L
k
L
k
L
TTq
++
−
= (E-5)
N-550 REV. E JAN / 2001
38
T
T
1
2
T
T
o
e
2 3L L L L1
FIGURA E-1 - PAREDE PLANA
E-2.2 Superfícies Cilíndricas
E-2.2.1 Para uma parede de um único material, como a representada abaixo, o fluxo de
calor por condução é dado por:
( )

−
==
1
2
21
2211
r
rln
TTk
rqrq (E-6)
E-2.2.2 Para um caso mais geral, de uma parede de três camadas, pode-se escrever:
( )
3
2
e
2
1
2
1
o
1
eo
ii
k
r
rln
k
r
rln
k
r
rln
TT
rq




+




+




−
= (E-7)
Onde:
qi = fluxo de calor no raio ri.
FIGURA E-2 - PAREDE CILÍNDRICA
r1
T1
T2
re
ro
r1
r2
To
Te
r2
N-550 REV. E JAN / 2001
39
E-3 CONVECÇÃO NATURAL
E-3.1 O fluxo de calor por convecção natural (ar parado) pode ser expresso por:
( )aecc TThq −= (E-8)
E-3.2 O coeficiente de transferência de calor é obtido de expressões apropriadas, que
levam em conta a forma e a orientação da superfície, bem como as propriedades do ar.
As correlações aqui adotadas para o coeficiente de transferência de calor foram extraídas
do livro “Fundamentals of Heat Transfer”, de F.P. Incropera e D.P. DeWitt. Essas
correlações têm faixas de validade, determinadas pelo número adimensional Rayleigh,
expresso por:
ae
p
2
3 
c TT �� ,k�
gc��
 ��	 L Ra −=
⋅
=ψψ= (E-9)
E-3.3 O uso das equações fora das faixas, embora muitas vezes necessário, pode
levar a resultados imprecisos. O parâmetro ψ está tabelado junto com outras
propriedades do ar no Capítulo E-5 e deve ser calculado a uma temperatura média definida
por:
2
TTT aef
+
= (E-10)
E-3.4 A dimensão Lc é uma característica de cada superfície, dependendo de sua forma e
orientação.
TABELA E-1 - CORRELAÇÕES
Tipo e Orientação
da Superfície
Dimensão
Característica Lc
Correlação para Coeficiente de Transferência
de Calor por Convecção Natural
Plana Vertical Altura da Superfície
0,25
c
c L
��
 k0,59h 


ψ
= , para 104 < Ra < 109
)( 0,33c �� k0,10h ψ= , para 109 < Ra < 1013
Cilíndrica Vertical Altura da Superfície
as mesmas de superfície plana vertical, se
0,25
c
e
Pr
Ra
L35
 D



⋅
≥
(CONTINUA)
N-550 REV. E JAN / 2001
40
(CONTINUAÇÃO)
TABELA E-1 - CORRELAÇÕES
Tipo e Orientação
da Superfície
Dimensão
Característica Lc
Correlação para Coeficiente de Transferência
de Calor por Convecção Natural
Plana Horizontal,
Face Quente
Voltada para Cima Perímetro
Área
0,25
c
c L
��
 k0,54h 


ψ
= , para 105 < Ra < 107
)( 0,33c �� k0,15h ψ= , para 107 < Ra < 1010
Plana Horizontal,
Face Quente
Voltada para
Baixo
PerímetroÁrea 0,25
c
c L
��
 k0,27h 


ψ
= , para 105 < Ra < 1010
Cilíndrica
Horizontal Diâmetro Externo
0,25
c
c L
��
 k0,48h 


ψ
= , para 104 < Ra < 107
)( 0,33c �� k0,125h ψ= , para 107 < Ra < 1012
E-4 CONVECÇÃO FORÇADA
E-4.1 O fluxo de calor por convecção forçada (ar em movimento) pode ser expresso por:
( )aecc TThq −= (E-11)
E-4.2 O coeficiente de transferência de calor é obtido de expressões apropriadas, que
levam em conta a forma da superfície, a velocidade do vento e as propriedades do ar. As
correlações aqui adotadas para o coeficiente de transferência de calor foram extraídas do
livro “Fundamentals of Heat Transfer”, de F.P. Incropera e D.P. DEWITT. Essas correlações
têm faixas de validade, determinadas pelo número adimensional Reynolds, expresso por:
υ
==
cc Lv
 
�
Lv�
 Re (E-12)
E-4.3 O uso das equações fora das faixas, embora muitas vezes necessário, pode levar a
resultados imprecisos. A viscosidade cinemática υ está tabelada junto com outras
propriedades do ar no Capítulo E-5. A dimensão Lc é o comprimento da superfície plana na
direção do vento ou o diâmetro da superfície cilíndrica.
E-4.3.1 Superfície Plana
0,330,5
c
c Pr Re L
k
 0,664 h = , para Re < 5 ⋅105
N-550 REV. E JAN / 2001
41
( ) 0,330,8
c
c Pr 871Re 0,037 L
k
 h −= , para 5 ⋅105 < Re < 108
onde:
Re e Pr devem ser calculados a uma temperatura média (Te+Ta) / 2.
E-4.3.2 Superfície Cilíndrica
0,37m
c
c Pr Re L
k
 C h = , para 40 < Re < 106
onde:
Re e Pr devem ser calculados à temperatura ambiente e os valores de C e m são
obtidos da TABELA E-2 a seguir, em função do valor de Re:
TABELA E-2 - PARÂMETROS C e m
Re C m
40 a 1 000 0,51 0,5
1 000 a 2⋅105 0,26 0,6
2⋅105 a 106 0,076 0,7
E-5 PROPRIEDADES DO AR
TABELA E-3 - PROPRIEDADES DO AR
Temperatura
(°C)
Condutividade
Térmica k
(W/m .°C)
ψ
(1/m3 .°C)
Viscosidade
Cinemática υ
(m2/s)
Número de
Prandtl Pr
10 0,0250 120,3 ⋅106 14,4 ⋅10-6 0,711
20 0,0257 102,9 ⋅106 15,3 ⋅10-6 0,709
30 0,0264 87,4 ⋅106 16,2 ⋅10-6 0,707
40 0,0272 75,8 ⋅106 17,2 ⋅10-6 0,705
50 0,0280 65,7 ⋅106 18,2 ⋅10-6 0,704
60 0,0287 57,0 ⋅106 19,2 ⋅10-6 0,702
70 0,0295 49,4 ⋅106 20,2 ⋅10-6 0,701
80 0,0303 43,1 ⋅106 21,3 ⋅10-6 0,699
90 0,0310 38,1 ⋅106 22,4 ⋅10-6 0,697
100 0,0318 33,7 ⋅106 23,5 ⋅10-6 0,695
N-550 REV. E JAN / 2001
42
E-6 EMISSIVIDADES TÍPICAS DE SUPERFÍCIES
TABELA E-4 - EMISSIVIDADES
Material ε
chapa de alumínio 0,1 a 0,2
tinta preta fosca 0,96 a 0,98
tinta a base de alumínio 0,3 a 0,7
chapa de aço 0,94 a 0,97
tinta branca 0,84 a 0,92
massa asfáltica 0,93
_____________
/ANEXO F
N-550 REV. E JAN / 2001
43
ANEXO F - TABELA
TABELA F-1 - NOMENCLATURA
Variável Descrição Unidade
CE custo anual de energia perdida
$/ano.m2,
$/ano.m ou
$/ano
CI custo de investimento
$/ano.m2,
$/ano.m ou
$/ano
CM custo de manutenção
$/ano.m2,
$/ano.m ou
$/ano
CT custo total
$/ano.m2,
$/ano.m ou
$/ano
cp calor específico J/kg .°C
De diâmetro da superfície externa do isolamento m
Do
diâmetro da superfície externa do equipamento ou tubulação (interna
do isolamento) m
f(i,n), f(j,n) fatores de atualização -
F custo do combustível $/J
H profundidade m
hc coeficiente de transferência de calor por convecção W/m2 .°C
hr coeficiente de transferência de calor por radiação W/m2 .°C
i taxa de atratividade anual %
k1
 
, k2 , ... condutividade térmica dos materiais 1, 2, ... W/m .°C
ks condutividade térmica do solo W/m .°C
L1
 
, L2 , ... espessura dos materiais 1, 2, ... m
Lc dimensão característica m
Lt comprimento da tubulação m
m vazão mássica kg/s
n vida do isolamento ano
N número de horas de operação por ano h/ano
Pr número de Prandtl -
Q quantidade de calor por unidade de tempo W
qc fluxo de calor por convecção W/m2
qmáx,e fluxo de calor máximo admissível na superfície externa do isolamento W/m2
qmáx,o fluxo de calor máximo admissível na superfície externa do tubo W/m2
qr fluxo de calor por radiação W/m2
r1, r2 raio das faces de uma parede de material isolante m
Ra número de Rayleigh -
Re número de Reynolds -
(CONTINUA)
N-550 REV. E JAN / 2001
44
(CONCLUSÃO)
TABELA F-1 - NOMENCLATURA
Variável Descrição Unidade
re raio da superfície externa do isolamento m
ro
raio da superfície externa do equipamento ou tubulação (interna do
isolamento) m
T1, T2 temperatura das faces de uma parede de material isolante °C
Ta temperatura ambiente °C
Te temperatura da superfície externa do isolamento °C
To
temperatura da superfície externa do equipamento ou tubulação
(interna do isolamento) °C
tm percentual do custo de manutenção em relação ao investimento -
v velocidade m/s
∆ taxa de crescimento diferenciado do custo da energia -
ε emissividade da superfície -
η eficiência do sistema de conversão de combustível -
µ viscosidade dinâmica kg/m.s
υ viscosidade cinemática m2/s
ρ massa específica kg/m3
ψ parâmetro de propriedades do ar m-3. K-1
_____________
/ANEXO G
N-550 REV. E JAN / 2001
45
ANEXO G - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA - TABELA DE ESPESSURAS
G-1 ESPESSURAS RECOMENDADAS
G-1.1 A TABELA G-1 apresenta as espessuras recomendadas para sistemas de isolamento
utilizando silicato de cálcio, segundo o critério de conservação de energia. Foram
considerados os seguintes parâmetros:
a) temperatura ambiente: 25 °C;
b) velocidade do vento: 10 km/h;
c) emissividade da superfície: 0,20;
d) custo do isolamento: conforme TABELA G-2;
e) custo do combustível: US$ 4,32 ⋅10-9/J
(referência: DEZ/2000);
f) eficiência do sistema de conversão: 82 %;
g) taxa de atratividade: 15 %;
h) taxa de crescimento diferenciado do custo da energia: 0 %;
i) vida do sistema de isolamento: 10 anos;
j) horas de operação: 8 250 h/ano;
k) custo de manutenção: 2 % do custo do
isolamento, por ano.
G-1.2 Para condições diferentes das apresentadas acima, a TABELA G-1 pode ser
empregada como um indicativo da espessura econômica, em especial no dimensionamento
rápido de linhas ou equipamentos de pequeno porte. Para sistemas maiores, no entanto, é
recomendável um cálculo mais específico, conforme descrito no ANEXO A.
N-550 REV. E JAN / 2001
46
TABELA G-1 - ESPESSURAS ECONÔMICAS, EM mm, PARA ISOLAMENTO
COM SILICATO DE CÁLCIO
Temperatura de Operação (°C)Diâmetro
(in) 50 75 100 125 150 175 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
25
2
2 1/2
3
89
102
4
5 114
6
8
140
10
12
51
126
14
16
165
18
89
20 140
22
63
24
26
38
114
28
30
32
34
165
36
102
153
177
Plano
51
102 114 140 153 165 177 204
Notas: 1) Para diâmetros acima de 36 in, considerar superfície plana.
2) Exemplo de utilização: para uma linha de 6 in operando a 175 °C, a espessura
econômica é 63 mm.
3) A TABELA G-1 contempla somente o critério de conservação de energia e as
condições estabelecidas no item G-1.1.
N-550 REV. E JAN / 2001
47
TABELA G-2 - CUSTO DO SILICATO DE CÁLCIO
Espessura (mm)Diâmetro
(ln) 25 38 51 63 76 89 102 114 126 140 153 165 177 189 204
1/2” 9,45 14,29 19,34 26,85 38,73 45,26 54,06 63,28 72,26 81,74 99,34 110,70 122,93 131,99 152,11
3/4” 10,53 15,17 20,48 27,59 40,04 47,19 55,37 64,21 73,19 82,67 100,66 112,01 124,24 133,93 153,42
1” 11,60 16,41 21,95 28,50 41,57 48,29 56,75 65,32 74,30 83,78 102,18 113,54 125,77 135,02 154,80
1 1/4” 12,49 18,42 23,47 30,15 43,48 50,18 58,98 67,36 76,40 85,92 104,36 121,96 130,22 147,39 167,08
1 1/2” 13,34 19,41 25,62 32,91 45,37 53,13 62,09 71,12 80,63 99,95 116,70 124,27 132,53 150,34 170,19
2” 15,27 20,84 26,89 35,37 47,83 54,91 64,12 72,99 82,51 102,32 119,08 126,73 134,99 152,54 172,22
2 1/2” 17,12 23,45 29,99 36,80 51,38 59,73 68,94 78,9196,96 113,74 126,89 134,52 149,01 167,83 180,06
3” 19,26 25,36 31,78 38,87 53,63 63,71 74,03 81,47 99,52 116,30 129,15 136,77 151,26 171,81 185,15
4” 23,11 29,56 36,38 44,09 59,93 69,09 79,00 97,07 113,79 127,43 139,32 147,31 168,03 180,21 190,54
5” 26,91 33,78 41,19 49,36 66,41 82,14 97,90 106,84 124,99 136,88 155,58 159,75 177,53 192,84 219,98
6” 30,26 37,70 45,71 54,25 72,37 87,42 103,21 121,41 133,30 144,41 161,60 166,13 183,49 209,08 225,29
8” 37,54 45,94 55,07 72,63 99,55 107,21 115,89 136,86 156,78 173,71 196,85 202,17 221,21 234,22 243,32
10” 49,62 58,80 73,81 91,49 115,24 122,87 144,44 163,71 177,81 200,98 216,99 222,25 242,25 256,46 278,03
12” 55,76 66,08 80,77 100,91 131,84 136,01 153,79 177,50 192,35 215,96 219,00 243,93 265,43 277,80 296,01
14” 59,90 71,40 91,77 106,07 137,72 149,10 168,56 183,40 204,68 220,71 245,52 256,93 279,51 298,33 318,63
16” 68,66 81,21 98,21 111,48 150,90 160,24 180,67 196,71 221,51 232,92 263,71 276,89 300,55 316,88 338,15
18” 74,40 87,54 106,53120,27 161,72 172,51 194,01 209,56 235,78 248,65 279,80 297,13 318,78 340,27 362,61
20” 81,23 95,79 115,52130,77 174,98 186,39 208,97 226,87 253,13 273,82 300,13 321,19 343,16 358,52 381,94
22” 88,29 103,78 124,50139,27 186,75 199,93 223,59 243,53 268,99 289,27 317,17 339,63 359,30 386,95 411,45
24” 95,50 111,99 133,79150,91 199,68 216,11 237,76 258,05 288,94 307,24 336,22 362,97 387,12 408,64 431,13
26” 102,72 120,19 143,07162,23 212,61 233,67 255,64 273,93 305,02 324,04 355,27 379,08 405,56 431,71 454,52
28” 111,76 130,73 151,60171,10 224,63 247,10 266,77 287,88 322,81 336,74 373,41 394,28 423,09 450,65 471,16
30” 121,49 142,64 163,82181,34 237,51 264,27 288,42 302,35 340,15 360,18 392,41 410,35 441,48 467,89 497,45
32” 128,97 149,17 172,17190,41 250,39 274,21 300,69 322,81 357,48 383,62 411,41 435,84 461,95 489,46 520,20
34” 136,44 159,76 183,14196,29 263,27 284,15 312,96 343,28 374,82 407,06 430,41 455,82 482,99 511,64 543,61
36” 143,61 169,77 192,79212,05 276,15 294,10 325,23 363,86 392,31 430,70 449,66 475,80 504,02 533,82 566,60
PLANO 45,12 51,39 57,65 63,95 79,97 86,29 92,55 98,84 105,14 111,43 117,69 124,00 130,30 136,60 142,85
Nota: Custos expressos em US$/m para o isolamento de tubulações em US$/m2 para o
isolamento de superfícies planas (referência: Dezembro/2000).
_____________
/ANEXO H
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48
ANEXO H - PROTEÇÃO PESSOAL - TABELAS DE ESPESSURAS
H-1 ESPESSURAS RECOMENDADAS
H-1.1 As TABELAS H-1 e H-2 apresentam as espessuras recomendadas para sistemas de
isolamento utilizando silicato de cálcio e lã de vidro em feltro de lamelas, respectivamente,
segundo o critério de proteção pessoal. Foram considerados os seguintes parâmetros:
a) temperatura ambiente: 25 °C;
b) velocidade do vento: 5 km/h;
c) emissividade da superfície: 0,20.
H-1.2 Para condições diferentes das apresentadas acima, as TABELAS H-1 e H-2 podem
ser empregadas como um indicativo da espessura mais adequada para proteção pessoal,
em especial no dimensionamento rápido de linhas ou equipamentos de pequeno porte.
Para sistemas maiores, no entanto, é recomendável um cálculo mais específico, conforme
descrito no ANEXO B.
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49
TABELA H-1 - ESPESSURAS PARA PROTEÇÃO PESSOAL, EM mm, PARA
ISOLAMENTO COM SILICATO DE CÁLCIO
Temperatura de Operação (°C)Diâmetro
(in) 50 75 100 125 150 175 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
1/2
3/4
1
1 1/4 63
1 1/2
2
2 1/2
51
89
3
4
63
102
5 76
89
114
6
63
114 126
8
89 102
140
10 102 114
126
12 0 25 38
63
89 153
14
126 140
16
114
165
18
102
153
177
20
89
140
22
76
126
165
24
189
26
63
114
153
28
177
30
51
102
140
204
32
165
34
126
189
36
63
76
89
114
140
153
177
204
216
Plano 38 51 63 76 102 126 153 189 216 252 291 315
Notas: 1) Para diâmetros acima de 36 in, considerar superfície plana.
2) Exemplo de utilização: para uma linha de 6 in operando a 250 °C, a
espessura para proteção pessoal é 38 mm.
3) A TABELA H-1 contempla somente o critério de proteção pessoal e as
condições estabelecidas no item H-1.1.
76
N-550 REV. E JAN / 2001
50
TABELA H-2 - ESPESSURAS PARA PROTEÇÃO PESSOAL, EM mm, PARA
ISOLAMENTO COM LÃ DE VIDRO EM FELTRO DE LAMELAS
Temperatura de Operação (°C)Diâmetro
(in) 50 75 100 125 150 175 200 250 300 350
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
38
2 1/2
3
4
51
5
6
8
51 63
10
12 0 25
14
76
16
18
63
20
22
24
51
89
26
28 38
30
32
76
34
102
36 51
63
89
114
Plano 38 51 63 89 114 153
Notas: 1) Para diâmetros acima de 36 in, considerar superfície plana.
2) A TABELA H-2 contempla somente o critério de proteção pessoal e as
condições estabelecidas no item H-1.1.
_____________
38