Aula Tubulações e Materiais

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Tubulações Industriais 
Profª Karla Silva 
Aula 1 – Tubulações Industriais 
 Tubos 
 
 Materiais 
 
 Processos de Fabricação 
 
 Normalização Dimensional 
 
 Meios de Ligação de Tubos 
Bibliografia 
Tubulações Industriais 
 Definição: 
◦ Conjunto de tubos e seus acessórios 
 
Tubos: são dutos fechados destinados ao transporte 
de fluidos, e geralmente são de seção circular. Conduto 
forçado, sem superfície livre. 
 
O termo usado para denominar um conjunto de tubos e 
seus acessórios é tubulação ou sistema de 
escoamento. 
 
Se for necessário, os tubos podem ter acabamento 
mais liso (sanitário) que os de fabricação padrão. 
 
Os tubos geralmente são definidos pelo diâmetro 
externo e a espessura da parede é de 1,5 mm para 
todos os diâmetros disponíveis no mercado, com 
exceção do tubo de 4" (tabela a seguir). 
Tubulações Industriais 
Bitola (polegada) e espessura (mm) normalmente 
encontrada para tubos mantidos em estoque. 
Bitola 
(polegada) 
 
1 1,5 2 2,5 3 4 
Espessura 
da parede do 
tubo (mm) 
1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 
Tubulações Industriais 
CANO  (D.N.) 
 
 
 
TUBO  (D.E.) 
 
 
 
MANGUEIRA (D.I.) 
 
Tubulações Industriais 
 Nomenclatura: 
Tubulações Industriais 
 Aplicações: 
◦ Distribuição de vapor para potência e/ou 
para aquecimento; 
◦ Distribuição de água potável ou de processos 
industriais; 
◦ Distribuição de óleos combustíveis ou 
lubrificantes; 
◦ Distribuição de ar comprimido; 
◦ Distribuição de gases e/ou líquidos 
industriais 
◦ Transporte/distribuição de fluidos diversos. 
 
Tubulações Industriais 
Tubulações Industriais 
Tubulações Industriais 
 Custo: 
◦ Em indústrias de processamento, 
indústrias químicas, refinarias de 
petróleo, indústrias petroquímicas, boa 
parte das indústrias alimentícias e 
farmacêuticas, o custo das tubulações 
pode representar 70% do custo dos 
equipamentos ou 25% do custo total da 
instalação. 
Tubulações Industriais 
Fabricação de Tubos 
 
Tubos S/ Costura 
◦LAMINAÇÃO (rolling) 
◦EXTRUSÃO (extrusion) 
◦FUNDIÇÃO (casting) 
 
Tubos C/ Costura 
◦SOLDA (welding) 
 
Tubos S/ costura: LAMINAÇÃO 
 Laminador Oblíquo = “Mannesmann” 
Tubos S/ costura: EXTRUSÃO 
Tubos S/ costura: FUNDIÇÃO 
(líquido moldado!) 
 Ferro fundido (Nodular) 
 
 Aços especiais não forjáveis 
 
 Concreto 
 
 Cimento- amianto 
 
 Barro-vidrado 
Tubos C/ Costura: SOLDA 
 Em Espiral (helicoidal) 
 
 
 De Topo (butt-weld) 
 
 
 
 Sobreposta (lap-weld) 
 
 
 
 
 
Processos industriais + importantes: 
1. Solda elétrica por arco protegido: 
a) Solda por arco submerso (submerged arc welding) 
b) Solda por proteção de gás inerte (inert gas 
welding) 
2. Solda por resistênca elétrica (ERW = electric 
resistance) 
Baixa voltagem e alta frequência  aquecimento + uniforme e + local 
Tubos C/ Costura: SOLDA 
Vídeos 
 
 Linha de fabricação: 
 http://www.youtube.com/watch?v=ahDhqTvDqc8&feature=related 
 S/ Costura: 
http://www.youtube.com/watch?v=j17IWtM-P8g&feature=related 
http://www.youtube.com/watch?v=JDMln5vitgE&feature=fvw 
 Solda: 
http://www.youtube.com/watch?v=bkjdAxNf5IM 
 Cortador de Tubos 
 
 Expansor de Tubos 
 
 Curvador de Tubos 
 
 Alicate Selador de Tubos 
Imagem vale mais do que palavras! 
Tubulações Industriais 
Materiais para Tubos 
ASTM (American Society for Testing and Materials) especifica + de 500 tipos diferentes! 
Materiais para Tubos (outros) 
De onde vem o Ferro? 
De onde vem o Aço? 
De onde vem o PVC? 
Fonte: http://pt.slideshare.net/ABIFA_CCA/todo-o-processo-de-fabricao-de-ao-e-ferro 
Ferro a Aço 
Curiosidade: Melhorando a eficiência do 
processo de obtenção 
Curiosidade: Detalhes do processamento 
Atualidade: Obtenção por reciclagem 
PVC 
Materiais para Tubos: 
comparação dos custos 
Principais fatores na Seleção de Materiais de Tubos 
 Fluido conduzido – Natureza e concentração do fluido. Impurezas ou contaminantes; 
pH; Velocidade; Toxidez; Resistência à corrosão; Possibilidade de contaminação. 
 Condições de serviço – Temperatura e pressão de trabalho. Consideradas as 
condições extremas, mesmo que sejam condições transitórias ou eventuais.) 
 Nível de tensões do material – O material deve ter resistência mecânica compatível 
com a ordem de grandeza dos esforços presentes. ( pressão do fluido, pesos, ação do 
vento, reações de dilatações térmicas, sobrecargas, esforços de montagem etc. 
 Natureza dos esforços mecânicos – Tração; Compressão; Flexão; Esforços estáticos 
ou dinâmicos; Choque s; Vibrações; sforços cíclicos etc. 
 Disponibilidade dos materiais – Com exceção do aço-carbono os materiais tem 
limitações de disponibilidade. 
 Sistema de ligações – Adequado ao tipo de material e ao tipo de montagem. 
 Custo dos materiais – Fator freqüentemente decisivo. Deve-se considerar o custo 
direto e também os custos indiretos representados pelo tempo de vida, e os 
conseqüentes custos de reposição e de paralisação do sistema. 
 Segurança – Do maior ou menor grau de segurança exigido dependerão a 
resistência mecânica e o tempo de vida. 
 Facilidade de fabricação e montagem – Entre as limitações incluem-se a 
soldabilidade, usinabilidade, facilidade de conformação etc. 
 Experiência prévia – É arriscado decidir por um material que não se conheça 
nenhuma experiência anterior em serviço semelhante. 
 Tempo de vida previsto – O tempo de vida depende da natureza e importância da 
tubulação e do tempo de amortização do investimento. Tempo de vida para efeito de 
projeto é de aproximadamente 15 anos. 
Tubulações Industriais 
Especificação de Material para Tubos de Aço 
Normas para tubos de aço: 
ANSI x ABNT 
ANSI – American National Standards Institute 
Diâmetros Nominal de tubos de aço 
Diâmetros comerciais de tubos de aço 
Dimensionamento do Diâmetro da Tubulação 
Especificações para Compra de Tubos 
Dimensionamento do Diâmetro da Tubulação 
Na maioria dos casos é um problema hidrárulico em função: 
 Da vazão necessária de fluido 
 Das diferenças de cotas existentes 
 Das pressões disponíveis 
 Das velocidades e perdas de carga admissíveis 
 Da natureza do fluido 
 Do material e tipo da tubulação 
Cálculo da Espessura da Parede do Tubo 
em Função da Pressão Interna 
Cálculo da Espessura da Parede do Tubo 
Norma ANSI/ASME . B.31 
Tubos de Aço-Carbono (ASTM: A-53, A-106, A-120) 
(Fe, C, Mg, Ph, pequena adição em alguns aços de Si, Al, Cu) 
Chamados de uso geral, pois representa 90% dos tubos das indústrias 
 Baixo Custo 
 Excelentes qualidades mecânicas 
 Fácil de Soldar e de Conformar 
 Utilizado p/: água doce, vapor, condensado, ar comprimido, óleo, gases e muitos fluidos pouco 
corrosivos. 
 Limites de Trabalho pela temperatura: 
◦ 450ºC para serviço severo/480ºC para serviço não severo 
◦ 520ºC máximo em picos/ 530ºC oxidação intensa (escamação) 
◦ 370ºC começa deformação por fluência 
◦ -45ºC torna-se quebradiço 
 Existem Aços-Carbono especiais para baixas temperaturas: com menos Carbono e mais 
Manganês 
 Para temperaturas abaixo de 0ºC e acima de 400ºC é recomendado o Aço-Carbono acalmado 
(1% de SI) 
 Aço-Carbono exposto à atmosfera sofre Corrosão Uniforme (Ferrugem) e o contato direto com o 
solo causa corrosão alveolar penetrante 
 De modo geral o Aço Carbono apresenta baixa resistência à corrosão (utiliza-se com 
revestimento ou joga-secom sobreespessura). 
 Os resíduos de corrosão do Aço-Carbono não são tóxicos mas podem afetar a cor e o gosto do 
fluido conduzido. 
 Aço-Carbono é violentamente atacado pelos ácidos minerais, principalmente quando diluídos ou 
quentes. 
 Aço-Carbono suporta razoalvelmente serviço com álcalis. 
 Os tubos de aço carbono são comercializados sem tratamento (Tubo Preto) ou protegidos com 
revestimento de Zinco depositado a quente (Tubo Galvanizado). 
Aço-Liga – todos os outros aços que contêm outros elementos, além dos que 
compõem os aços-carbono. 
Aço Inoxidáveis – os que contêm pelo menos 12% de Cr (que confere 
propriedade de não se enferrujarem mesmo em exposição prolongada a 
atmosfera normal). 
 
Casos gerais de emprego: 
• Muito Altas e Bem Baixas temperaturas 
• Alta corrosão 
• Necessidade de não contaminação 
• Segurança 
• Melhora resistência a fluência 
 
Aços-liga: 
 P/ altas Temperaturas Mo (melhora a resistência a fluência) 
 Mo+Cr (melhora a resistência a oxidação) 
 
 P/ baixas Temperaturas Ni 
 
Aços Inoxidáveis: 
 Austenítico (não magnético)- Corrosão intergranular pela precipitação de carboneto de 
Cr ou 
 Corrosão alveolar provocada pelo ion cloro 
 Ferrítico (magnético) 
 
Tubos de Ligas e Aços Inoxidáveis 
 (Bem + caros que os Aço Carbono. Soldagem, conformação e montagem + difíceis e + 
caras) 
 
Entendendo a composição! 
Microestrutura Capacidade de ser tratado 
termicamente 
Elementos de liga 
básicos 
Série 
Martensítica fig 4 Endurecível Cromo 400 
Ferrítica fig 5 Não endurecível Cromo 400 
Austenítica fig 6 Não endurecível Cromo-Níquel 300 
Tubos de Ligas e Aços Inoxidáveis (ASTM: A-312) 
 
https://www.youtube.com/watch?v=iwJKx_PP9Qg 
Tubos de Ligas e Aços Inoxidáveis - 
Martensítica 
 
 
 
Estes aços, após resfriamento rápido de alta temperatura, mostram uma estrutura caracterizando alta 
dureza e fragilidade, denominada Martensítica. 
 
Contém de 12 a 17% de Cromo e O, l a O, 5% de carbono (em certos casos até 1% de carbono) e podem 
atingir diversos graus de dureza pela variação das condições de aquecimento e resfriamento (tratamento 
térmico). 
São dificilmente atacados pela corrosão atmosférica no estado temperado e se destacam pela dureza. 
São ferromagnéticos. 
Apresentam trabalhabilidade inferior as demais classes e soldabilidade pior, especialmente com carbono 
mais elevado, devido a formação de martensita no resfriamento. 
 
 
 
Após resfriamento rápido de alta temperatura eles mostram uma estrutura macia e tenaz, altamente 
homogênea, conhecida com Ferrítica. Contém de 16 a 30% de Cromo. Não podem ser endurecidos por 
tratamento térmico e são basicamente usados nas condições de recozido. 
Possuem uma maior trabalhabilidade. e maior resistência à corrosão que os aços martensíticos devido 
ao maior teor de cromo. Possuem boas propriedades físicas e mecânicas e são efetivamente resistentes à 
corrosão atmosférica e a soluções fortemente oxidantes.São ferromagnéticos. 
As aplicações principais são aquelas que exigem boa resistência à corrosão, ótima aparência superficial e 
requisitos mecânicos moderados. Apresentam, tendência ao crescimento de grão após soldagem, 
particularmente para seções de grande espessura, experimentando certas formas de fragilidade. 
Tubos de Ligas e Aços Inoxidáveis - 
Ferrítica 
 
 
 
Grande melhoria em muitas propriedades do aço inoxidável é conseguida com a introdução de Ni como 
elemento de liga. Consegue-se uma mudança na estrutura, transformando ligas ferríticas em ligas 
Austeníticas (estrutura de alta resistência e tenacidade). 
Os aços inoxidáveis austeníticos são conhecidos pela sua excelente resistência à corrosão em muitos 
meios agressivos. 
Outros elementos como molibdênio, titânio e nióbio, se adicionados podem melhorar a resistência a 
corrosão e minimizar a corrosão intergranular por estabilização dos carbonetos presentes. 
Dos três grupos, estes aços são os que apresentam maior resistência à corrosão. Eles combinam baixo 
limite de escoamento com alta resistência a tração e bom alongamento, oferecendo as melhores 
propriedades para trabalho a frio. 
Não podem ser endurecido por tratamento térmico, mas suas resistência a tração e dureza podem ser 
aumentadas por encruamento. 
Não são ferromagnéticos. 
Eles possuem uma ampla faixa de propriedades mecânicas, oferecendo boa ductilidade e resistência a 
altas e/ou baixíssimas temperaturas, além de boa trabalhabilidade e soldabilidade. 
Existem também aços inoxidáveis duplex (com dois tipos de estrutura convivendo), porém como são aços 
muito especiais, são os mais discutidos. 
Tubos de Ligas e Aços Inoxidáveis - Austenítico 
Os tubos podem ser fabricados de vários materiais, 
mas as tubulações sanitárias são, normalmente, 
fabricadas em aço inoxidável austenístico AISI 304 
ou AISI 316. 
 
O aço inoxidável austenítico tem em sua composição 
maior quantidade de cromo que os ferríticos, além de 
possuir níquel na liga. A vantagem é a extraordinária 
resistência à oxidação e a temperatura, o que justifica o 
pagamento do seu alto preço em instalações de 
processamento de alimentos. 
 
Aço Inoxidável Austenítico 
Meios de Ligação de Tubos 
Meios de Ligação de Tubos: 
Ligações Rosqueadas 
Meios de Ligação de Tubos: 
Ligações Soldadas 
A NORMA ANSI/ASME B 31.3 CONTÉM INUMERAS RECOMENDAÇÕES SOBRE SOLDAGEM 
DOS TUBOS, INCLUINDO SEQÜÊNCIA DE SOLDAGEM, TRATAMENTOS TÉRMICOS, 
QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES, TESTES DE INSPEÇÃO E ACEITAÇÃO ETC. 
Meios de Ligação de Tubos: 
Ligações Flangeadas 
Meios de Ligação de Tubos: 
Ligações de Ponta e Bolsa 
a) Tri-clamp: é uma união tipo 
abraçadeira, sanitária, que oferece 
meio liso e não contaminante para o 
produto. É a mais indicada onde 
existe sistema de limpeza CIP. É de 
fácil desmontagem e é composta de 
dois encaixes iguais côncavos. 
b) Flange: união não sanitária 
composta por duas flanges de face 
plana e anel. 
Meios de Ligação de Tubos: 
Uniões específicas para tubulações sanitárias 
c) Rosca: É sanitária e 
deve ser de fácil 
desmontagem para 
limpeza e inspeção. É 
composta de macho, 
niple, porca e anel. 
d) Solda: é o sistema mais 
sanitário e é resistente à corrosão. 
Minimiza a perda de carga e a 
contaminação. 
Muito usado em instalações com 
sistema de limpeza CIP. 
NBR 6493/ 1993 
Teste sua aprendizagem! 
(Respostas indicadas entre parênteses) 
1. Quais são os itens que devem ser abordados para uma perfeita 
compreensão de tubulações industriais? (Slide 2) 
2. O que vem a ser, a rigor, “Tubulação Industrial” ? (Slide 4) 
3. O que são Tubos e como são geralmente definidos? (Slide 5) 
4. Existe alguma relação entre o diâmetro externo de um tubo e sua 
espessura? (Slides 5 e 6) 
5. Qual a diferença entre Tubo, Cano e Mangueira? (Slides 7 e 8) 
6. Quais são as principais aplicações de Tubulações na Indústria? (Slide 10) 
7. Quais são as variáveis básicas que devem nortear a escolha de 
tubulações industriais? (Pressão e Temperatura) 
8. Como podem ser classificadas as tubulações de acordo com sua 
aplicação dentro e fora das indústrias? (Slide 12) 
9. Em relação a participação no custo da instalação industrial, qual a 
representatividade das tubulações? (Slide 13) 
10. Quais são os processos básicos de fabricação de tubos com e sem 
costura? (Slide 14) 
11. Explique, em linhas gerais, os diferentes processos de fabricação de 
tubos. (Slides de 15 a 19) 
 
 
 
 
 
 
 
Teste sua aprendizagem! 
(Respostas indicadas entre parênteses)12. Cite os principais tipos de materiais de tubos metálicos e não metálicos. 
(Slide 21) 
13. Quais podem ser os tubos com revestimentos? (Slide 22) 
14. De onde vem o Ferro e o Aço? (Slides 24 e 27) 
15. De onde vem o PVC? (Slide 28) 
16. Como poderiam ser comparados os custos dos diferentes tipos de 
materiais para tubos? (Slides 29) 
17. Quais são os principais fatores a serem considerados na seleção de 
materiais para tubos? (Slide 30) 
18. Quais são as Normas para tubos de aço? (Especifique o que significam 
as siglas) (Slide 32) 
19. Quais devem ser as especificações básicas para compra de tubos? (Slide 
37) 
20. Quais são os fatores a serem considerados para se definir o diâmetro 
correto (dimensionamento) de uma Tubulação? (Slide 38) 
21. Quais são as variáveis determinantes no cálculo de espessura de parede 
de tubos? (Slide 39) 
22. Cite as características de tubos de aço carbono. (Slide 40) 
23. Cite as principais características de Tubos de Aço Inoxidável. (Slide 41) 
 
 
 
 
 
 
 
Teste sua aprendizagem! 
(Respostas indicadas entre parênteses) 
12. Cite os principais tipos de materiais de tubos metálicos e não metálicos. 
(Slide 21) 
13. Quais podem ser os tubos com revestimentos? (Slide 22) 
14. De onde vem o Ferro e o Aço? (Slides 24 e 27) 
15. De onde vem o PVC? (Slide 28) 
16. Como poderiam ser comparados os custos dos diferentes tipos de 
materiais para tubos? (Slides 29) 
17. Quais são os principais fatores a serem considerados na seleção de 
materiais para tubos? (Slide 30) 
18. Quais são as Normas para tubos de aço? (Especifique o que significam 
as siglas) (Slide 32) 
19. Quais devem ser as especificações básicas para compra de tubos? (Slide 
37) 
20. Quais são os fatores a serem considerados para se definir o diâmetro 
correto (dimensionamento) de uma Tubulação? (Slide 38) 
21. Quais são as variáveis determinantes no cálculo de espessura de parede 
de tubos? (Slide 39) 
22. Cite as características de tubos de aço carbono. (Slide 40) 
23. Cite as principais características de Tubos de Aço Inoxidável. (Slide 41)