Apostila da Dimensionamento de Equipamentos I Tubulação

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Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
1DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
Rio de Janeiro, 27 de fevereiro de 2008. 
 
TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS 
 
CAPÍTULO I ‐ TUBOS 
 
1.1. Definições 
 
1.2.  Características 
 
1.3. Materiais para tubos 
1.3.1. Características 
1.3.2. Tipos (famílias) 
 
Tubos metálicos   ቄ Ferrosos
 Não Ferrosos
 
Tubos não metálicos 
Tubos metálicos com revestimento 
 
1.4. Processos de Fabricação 
1.4.1. Tubos sem costura 
1.4.2. Tubos com costura 
1.4.3. Comparação entre tubos com e sem costura 
 
1.5. Tubos de Aço Carbono 
1.5.1. Características 
 
1.6. Tubos de Aço Liga e Tubos de Aço Inoxidáveis 
 
......................................................................................................................................................... 
 
1.1. DEFINIÇÕES 
 
Tubos são condutos fechados destinados ao transporte de fluidos em geral. Normalmente 
são projetados para trabalhar em sessão plena. 
Tubulação é o conjunto de tubos mais os seus acessórios. 
 
1.2. CARACTERÍSTICAS 
 
A  principal  aplicação  da  tubulação  é  interligar  as  unidades  de  geração  e  seus 
equipamentos, a unidade de armazenamento e  seus equipamentos e a  todo seu  sistema de 
distribuição. 
Sua  aplicação  se  identifica para qualquer  tipo de  fluido  (pastoso,  líquido,  gasoso) para 
qualquer faixa de pressão e temperatura. 
A tubulação industrial representa de 20% à 25% do investimento de um empreendimento. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
2DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
 
 
 
 
DENOMINAÇÕES: 
 
a) Conduto flexível (tubos flexíveis, mangueiras, mangotes) 
b) Conduto rígido (tubos em geral) 
 
Pela nomenclatura americana, os tubos para condução de fluidos são chamados de “PIPE”. 
Já  os  tubos  para  troca  térmica,  condução  de  sinais  e  outras  aplicações,  são  chamados  de 
“TUBING”. 
 
1.3. MATERIAIS PARA TUBOS 
 
1.3.1. CARACTERÍSTICAS 
 
Pela ASTM podemos identificar pelo menos 1500 tipos de materiais aplicados em tubos. 
A  seleção  do  material  é  em  função  da  pressão,  da  temperatura,  fluido  (corrosão, 
contaminação), sobrecargas externas, perdas de carga, custo e segurança. 
 
1.3.2. TIPOS (FAMÍLIAS) 
 
Existem três grandes  famílias: tubos metálicos, tubos não metálicos e tubos metálicos 
com revestimento. 
Os tubos metálicos dividem‐se em ferrosos e não ferrosos. 
 
Ferrosos 
ە
۔
ۓ
 
Aço carbono
Aço liga
Aço inoxidável
Ferro‐fundido
                    
Não Ferrosos 
ە
ۖ
ۖ
ۖ
۔
ۖ
ۖ
ۖ
ۓ
 
Cobre
Latão
Bronze
Monel
Incoloy
Niquel
Alumínio
Chumbo
Titânio
Zircônio
           Tubos Não Metálicos 
ە
ۖ
ۖ
ۖ
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ۖ
۔
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Vidro
Cerâmica
Barro Vidrado
Porcelana
Concreto Armado
Borracha
Cimento Amianto
Plástico 
ە
ۖۖ
۔
ۖۖ
ۓ
 
Cloreto de polivinil
Polietileno
Acrílicos
Acetato de Celulose
Epóxy
Poliéster
Fenóricos
 
 
   Geração   Armazenamento    Distribuição 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
3DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
Tubos Metálicos Com Revestimento 
ە
ۖ
۔
ۖ
ۓ
 Ferro‐Fundido ou Aço 
ە
ۖ
۔
ۖ
ۓ
 Concreto Armado
Borracha
Plástico
Chumbo
Vidro
Asfalto
 
 
 
1.4. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
 
1.4.1. TUBOS SEM COSTURA 
 
Fundição, forjamento, extrusão e laminação (mais importante). 
 
1.4.2. TUBOS COM COSTURA 
 
Fabricados a partir de chapas planas calandradas ou a partir de bobinas. O processo de 
costura é o de soldagem, seguindo as seguintes características: 
 
• Disposição da junta soldada: topo ou sobreposta; 
• Disposição da costura: longitudinal ou em espiral; 
• Processos de soldagem: 
o Com adição de metal: arco submerso, eletrodo revestido, TIG e MIG. 
o Sem adição de metal: através de resistência elétrica. 
 
1.4.3. COMPARAÇÃO ENTRE TUBOS COM E SEM COSTURA 
 
a) Os  tubos  sem  costura  apresentam melhor  tolerância  dimensional, menor  perda  de 
carga, a qualidade em geral é superior e são os únicos adequados para mandrilhagem 
em espelho de trocadores de calor; 
b) Já os tubos com costura normalmente apresentam o custo pouco mais baixo. 
 
 
Rio de Janeiro, 1 de março de 2008. 
 
1.5. TUBOS AÇO CARBONO 
 
1.5.1. CARACTERÍSTICAS 
 
É um material de uso geral, porque apresentam baixo custo, baixa resistência mecânica 
e facilidade na soldagem. 
Seus componentes principais são: ferro, carbono, manganês, silício, enxofre e fósforo. 
Para  que  esses  aços  apresentem  uma  boa  soldabilidade,  o  percentual  de  fósforo  e 
enxofre, deve ser inferior a 0,06%. 
 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
4DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
PRINCIPAIS TIPOS:  Acalmados e Efervescentes 
 
Os aços acalmados possuem na  sua  composição química 0,1% de  silício ou  alumínio, 
cuja finalidade é expulsar os gases indesejáveis ao processo. Possuem estrutura cristalina mais 
fina e uniforme e normalmente são de qualidade superior aos aços carbono efervescentes. 
Quando aplicados em baixas  temperaturas, esses aços além de  ter um baixo  teor de 
carbono, devem ser normalizados com o objetivo de se evitar a fratura frágil. 
Os aços carbono efervescentes não contém silício ou alumínio. 
 
LIMITES DE TEMPERATURA 
 
  Os  aços  carbono  acima  de  400°C  têm  a  sua  resistência  mecânica  seriamente 
comprometida. 
Os aços carbono acima de 530°C estão sujeitos a uma intensa oxidação superficial. 
À partir de 370°C os aços carbono estão sujeitos ao fenômeno de fluência. 
A  exposição  prolongada  as  temperaturas  superiores  a  440°C,  podem  causar  a 
precipitação do carbono (grafitização), o que torna o material bastante quebradiço. 
Os aços  carbono acalmados, normalmente  são  recomendados para  faixa de 400°C a      
‐40°C para serviços contínuos. 
Já  os  efervescentes  são  recomendados  para  a  faixa  de  390°C  a  0°C  para  serviços 
contínuos. 
Admiti‐se para curtíssimo espaço de tempo, temperaturas até 550°C (para acalmados), 
mas projeta‐se para a visão de acalmados. 
 
OBS.:                                            
                                               Criogênicos 
 
           Efervescentes (390°C a 0°C) 
       0°C                  ‐40°C                   Acalmados (400°C a ‐40°C): aceita‐se picos de até 550°C 
 
INFLUÊNCIA DO PERCENTUAL DE CARBONO NO AÇO CARBONO 
 
  Quanto  maior  o  percentual  de  carbono,  mais  elevada  será  a  dureza,  o  limite  de 
resistência e o limite de escoamento, paralelamente cairá a ductilidade e a soldabilidade. 
  Limita‐se em 0,35% do percentual de carbono para tubos de aço carbono. 
 
SERVIÇOS AOS QUAIS SE APLICAM O AÇO CARBONO 
 
  Água  doce,  ar  comprimido,  vapor,  gases  industriais,  hidrocarbonetos  (até  250°C), 
alguns ácidos concentrados. 
 
EX.: Especificações para tubos de aço carbono 
ASTM A 106 GRA  ASTM A 53   (não se usa mais)  API 5l 
ASTM A 106 GRB  ASTM A 120 (não se usa mais)  ASTM A 671 
ASTM A 106 GRC  ASTM A 333  ASTM A 211 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
5DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
1.6. TUBOS DE AÇO LIGA E TUBOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS 
 
TUBOS DE AÇO LIGA 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
  São de custo elevado e de difícil soldabilidade. 
 
Tipos   ൜
 Mo e CrMo ሺ↑ሻalta temperatura ሺaté 1% Mo;9% Crሻ
Ni ሺ↓ሻbaixa temperatura
 
 
Os aços  liga são  indicados para serviços em temperatura elevada  (oxidação,  fluência, 
resistência mecânica),  temperaturas  baixas  inferiores  a  ‐40°C,  elevada  corrosão,  segurança 
(fluidos tóxicos, inflamáveis, explosivos, etc.). 
Efeitos dos principais elementos de liga: 
 
a) Cromo: elevam a resistência a oxidação até a temperatura de 650°C, acima de 1% não 
há mais riscode grafitização, até 2,5% melhora a resistência a fluência; 
b) Molibidênio:  elevam  a  resistência  a  fluência  e  aumentam  a  resistência  a  corrosão 
alveolar; 
c) Níquel:  elevam  a  resistência  mecânica  em  baixas  temperaturas  e  em  altas 
temperaturas, elevam a resistência a corrosão. 
 
SERVIÇOS 
 
  Vapor, hidrogênio, hidrocarbonetos e temperaturas superiores a 250°C. 
 
 
TUBOS DE AÇOS INOXIDÁVEIS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
  São considerados aços inoxidáveis aqueles aços com teor acima de 12% de cromo. 
  Em tubulação industrial utilizamos os seguintes aços: 
 
a) Austeníticos 
• Características:  
Sua composição química básica está representada na faixa de ቄ 16 a 26% de Cr
6 a 22% de Ni
 
São  não  magnéticos.  Apresentam  elevada  resistência  mecânica  e  elevada 
resistência a corrosão. Boa ductilidade em qualquer faixa de temperatura (alta 
e baixa). Ótima  resistência a  fluência, boa soldabilidade. Em presença de  íon 
cloro (cloretos, água salgada), estão sujeitos a corrosão sob tensão e alveolar. 
Os aços  inoxidáveis austeníticos não estabilizados  (ex.: AISI 304, AISI 316) na 
faixa de 450°C a 850°C estão sujeitos a sensitização. 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
6DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
b) Ferríticos 
• Características: 
Sua composição química básica está na faixa de 12 a 30% de Cr. 
São magnéticos e as propriedades mecânicas se comparadas aos austeníticos 
são inferiores (ex.: AISI 405, AISI 410). 
 
 
Rio de Janeiro, 12 de março de 2008. 
 
1.7. Normalização 
1.8. Dados para encomenda 
1.9. Tubos de ferro fundido 
1.10. Tubos de metais não ferrosos 
......................................................................................................................................................... 
 
1.7. NORMALIZAÇÃO 
 
NORMAS DIMENSIONAIS 
 
  Os  tubos condução de aço carbono e aços  liga na  faixa de ⅛” à 36” são regidos pela 
ANSI B 36.10. 
  Os tubos de aço inoxidável na faixa de ⅛” à 12” são regidos pela ANSI B 36.19. 
  O  diâmetro  nominal  é  uma mera  designação  que  só  tem  sentido  se  associado  ao 
Schedule. 
  Até  12”  de  diâmetro  nominal,  este  não  tem  nenhuma  correspondência  física  com 
diâmetro  externo  . À partir de  14”  inclusive, o diâmetro nominal  corresponde  ao diâmetro 
externo. 
  Os diâmetros nominais normalizados são: ⅛”, ¼”, ⅜”, ½”, ¾”, 1”, 1 ¼”, 1 ½”, 2”, 2 ½”, 
3”, 3 ½”, 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”, 14”, 16”, 18”, 20”, 22”, 24”, 26”, 30” e 36”. 
 
Schedule   ൝ 
S ‐ Standard
XS ‐ Extra Strong
XXS ‐ Double Extra Strong
 
 
Schedule 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160. 
 
 
 
 
 
  Os comprimentos dos tubos normalmente são padronizados em 6 metros. 
  As extremidades dos tubos podem ser: 
a) Lisas (simplesmente esquadrejados); 
b) Chanfradas (segundo a ANSI B 16.25); 
c) Rosqueadas (segundo a ANSI B 2.1). 
Comercialmente os Schedule mais fáceis de serem encontrados são: 40, 80 e 160. 
A escolha do Schedule está diretamente voltada para o cálculo de pressão x temperatura. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
7DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
1.8. DADOS PARA ENCOMENDA 
 
a) Quantidade (em peso ou por comprimento); 
b) Diâmetro nominal; 
c) Schedule; 
d) Norma dimensional; 
e) Especificação do material; 
f) Processo de fabricação; 
g) Acabamento desejável; 
h) Tipo de extremidade; 
i) Revestimento (se houver). 
 
1.9. TUBOS DE FERRO FUNDIDO 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Baixa resistência mecânica; 
b) Elevada resistência a corrosão; 
c) Indicado  para  serviços  com  gás,  água  (qualquer  tipo),  esgoto,  baixa  pressão  e 
temperatura ambiente. 
 
TIPOS 
 
a) Ferro fundido cinzento; 
b) Ferro fundido nodular; 
c) Ferro fundido ligados (silício, cromo ou níquel). 
 
1.10. TUBOS DE METAIS NÃO FERROSOS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Custo elevado; 
b) Elevada resistência a corrosão; 
c) Baixa resistência mecânica; 
d) Baixa resistência a altas temperaturas, exceto as ligas de níquel. 
 
 
Rio de Janeiro, 19 de março de 2008. 
 
1.10.1. Cobre e suas ligas 
1.10.2. Alumínio e suas ligas 
1.10.3. Chumbo e suas ligas 
1.10.4. Níquel e suas ligas 
1.10.5. Titânio e suas ligas 
1.10.6. Diâmetro e espessuras dos tubos não ferrosos 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
8DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
1.11. Tubos Não Metálicos 
......................................................................................................................................................... 
 
1.10.1. COBRE E SUAS LIGAS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Elevada resistência à corrosão; 
b) Possuem elevado coeficiente de transmissão térmica; 
c) Fáceis de dobrar; 
d) Apresentam  boa  resistência  à  água  salgada  Algares,  compostos  orgânicos  e  fluidos 
corrosivos; 
e) Não são indicados para o uso em serviços alimentícios e farmacêuticos em função dos 
resíduos tóxicos oriundos da oxidação. 
 
LIMITE DE TEMPERATURA:  ‐180°C  à  200°C. 
 
PRINCIPAIS SERVIÇOS:  Refrigeração, aquecimento e instrumentação. 
 
TIPOS   ൝ 
Cu Puro   ASTM B 88
CuPro Níquel   ASTM B 466
 Latões e Bronzes   ASTM B 111
 
 
1.10.2. ALUMÍNIO E SUAS LIGAS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Material de baixo peso específico; 
b) Elevado coeficiente de transmissão térmica; 
c) Elevada resistência a corrosão atmosférica; 
d) Baixa resistência mecânica; 
e) Os resíduos oriundos da oxidação não são considerados tóxicos; 
f) São os materiais de mais baixo custo para as aplicações criogênicas. 
 
LIMITE DE TEMPERATURA:  ‐270°C  à  200°C. 
 
PRINCIPAL FAMÍLIA UTILIZADA PARA TUBULAÇÃO:  ASTM B 241. 
 
1.10.3. CHUMBO 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Elevada resistência a corrosão; 
b) Elevado peso específico; 
c) Baixa resistência mecânica. 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
9DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
LIMITE DE TEMPERATURA:  ‐120°C  à  200°C. 
 
 
 
 
1.10.4. NÍQUEL E SUAS LIGAS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Elevada resistência à corrosão e à oxidação; 
b) Elevada resistência mecânica; 
c) Elevado custo; 
d) Indicados para trabalhar em qualquer faixa de temperatura. 
 
PRINCIPAIS TIPOS DE LIGA DE NÍQUEL ቐ 
Ni ሺcomercialሻ ;ሺ‐200°C à 1050°Cሻ
Monel ሺ67% Ni ;30% Cuሻ;ሺ‐200°C à 550°Cሻ
Incoloy ሺ80% Ni ;13% Crሻ;(‐200°C à 1100°C) 
 
 
1.10.5. TITÂNIO E SUAS LIGAS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Elevada resistência à corrosão; 
b) Excelente resistência a altas temperaturas; 
c) Boas qualidades mecânicas; 
d) Baixo peso específico; 
e) Elevado custo. 
 
 
 
 
 
1.10.6. DIÂMETROS E ESPESSURAS DOS TUBOS NÃO FERROSOS 
 
Os tubos de cobre,  latão, cupro níquel, alumínio e suas  ligas, são fabricados em duas 
séries de diâmetros e espessuras: 
 
1º) Diâmetro de ¼” à 12” medidos pelo diâmetro com espessura de acordo com a B.W.G. 
(norma inglesa), ou em decimais da polegada. 
Os tubos de cobre obedecem 3 espessuras usuais: K, L e M.  
2º) Diâmetros nominais de ½” à 12” espessuras em Schedule 20 e 40. 
Os  tubos  de  chumbo  nos  diâmetros  ¼”  à  12” medidos  pelo  diâmetro  interno  são 
comercializados  em diversas  espessuras,  a peso  e  em  rolos. Os  tubos de  cobre  são 
encontrados em barras rígidas de 6 m de comprimento ou em rolos. Os tubos de latão 
e alumínio são encontrados apenas em barras rígidas no comprimento de 6 m. 
O chumbo está em desuso, pois os resíduos são tóxicos. 
O titânio tem sido muito utilizado em tubos de trocadores de calor. 
 
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10DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
1.11. TUBOS NÃO METÁLICOS 
 
Observação: Trataremos especificamente dos materiais plásticos. 
 
TIPOS 
 
a) Termoestáveis: São aqueles que não podem ser conformados pelo calor. 
Exemplo:  Resina epóxi com reforço de fibra de vidro.b) Termoplásticos:  São  aqueles  que  podem  ser  conformados  pelo  calor,  porém  sem 
incidência de chama. 
Exemplo:  PVC, polietileno, teflon. 
 
CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS PLÁSTICOS 
 
VANTAGENS: 
 
a) Baixa condutividade térmica e elétrica; 
b) Baixo peso específico; 
c) Fáceis de trabalhar; 
d) Baixa perda de carga; 
e) Elevada resistência à corrosão; 
f) Ótima aparência. 
 
DESVANTAGENS: 
 
a) Baixa resistência mecânica; 
b) Baixa resistência a temperaturas acima de 100°C; 
c) Baixa estabilidade dimensional; 
d) Em presença da luz solar tornam‐se quebradiços, para tal quando a aplicação assim o 
exige são acrescidos à formulação o hidrocarboneto denominado negro de fumo. 
 
 
Rio de Janeiro, 2 de abril de 2008. 
 
CAPÍTULO II ‐ MEIOS DE LIGAÇÃO 
 
2.1. Introdução 
 
2.2. Ligações rosqueadas 
 
2.3. Ligações soldadas 
2.3.1. Solda de encaixe ou soquete 
2.3.2. Solda de topo 
 
 
 
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11DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
2.4. Ligações flangeadas 
2.4.1. Características 
2.4.2. Faceamento dos flanges 
2.4.3. Materiais para flanges 
2.5. Dados para encomenda 
2.6. Junta para flanges 
......................................................................................................................................................... 
 
2.1. INTRODUÇÃO 
 
Os materiais de ligação têm por finalidade conectar tubos entre si, tubos a acessórios e 
a equipamentos. 
As  ligações  normalizadas  são:  rosqueadas,  soldadas,  flangeadas,  ponta  e  bolsa  e  de 
compressão. 
A  escolha  é  função  do material,  diâmetro,  finalidade,  custo,  pressão,  temperatura, 
fluido, necessidade ou não de desmontagem e segurança. 
 
Em uma tubulação podemos ter: 
 
a) Ligações  ao  longo  da  tubulação  onde  a  preocupação  é  o  baixo  custo  e  a 
segurança contra vazamentos; 
b) Ligações na extremidade da  tubulação, onde a preocupação é a  facilidade de 
desmontagem. 
 
2.2. LIGAÇÕES ROSQUEADAS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) São padronizadas pelas normas API 5B ou pela ANSI B.2‐1; 
b) Normalmente  são  indicadas  para  serviços  de  baixa  responsabilidade,  tais  como: 
tubulações prediais e tubulações industriais secundárias; 
c) São de baixo custo, fácil execução, indicadas para diâmetros igual ou inferior a 4”; 
d) São  consideradas  de  baixa  resistência  mecânica,  sendo  que  para  tubos  a  parede 
mínima admissível é de Schedule 80; 
e) Os principais acessórios utilizados são: luva e união. 
 
2.3. LIGAÇÕES SOLDADAS 
 
a) Processos de soldagem: Solda com fusão ou brasagem; 
b) Vantagens: 
• Elevada resistência mecânica; 
• Ótima estanqueidade; 
• Boa aparência; 
• Facilidade de aplicação de isolamento térmico e pintura; 
• A princípio não se prevê nenhum tipo de manutenção. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
12DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
 
c) Desvantagens: 
• Custo inicial elevado; 
• Dificuldade para desmontagem; 
• Exige mão de obra especializada. 
 
2.3.1. SOLDA DE ENCAIXE OU SOQUETE 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Indicadas para tubos de aço carbono, aço liga e aço inoxidável, para diâmetros igual ou 
inferior a 1 ½”. Para tubos plásticos até 4”; 
b) São indicadas para qualquer nível de pressão e temperatura; 
c) Não são recomendadas para serviços com alta corrosividade e erosividade; 
d) Os principais acessórios são: luva e união. 
 
2.3.2. SOLDA DE TOPO 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Indicadas para tubos de aço carbono, aço liga e aço inoxidável, para diâmetros igual ou 
superior a 2”; 
b) Indicadas para qualquer nível de pressão e temperatura (serviços severos); 
c) A extremidade dos tubos deve ser preparada conforme a ANSI B16.25. 
 
 
T  <  3/16” 
 
 
 
   Α = 37 ½° ± 21/2° 
   3/16”  ≤  T  ≤  ¾”                                     “ V ” 
 
 
 
 
 
T  >  ¾”                                                  “ J ” 
β = 10° ±1°     α = 37 ½° ± 2 ½° 
e = 1/16” ± 1/32” 
a = ¾” 
 
 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
13DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
2.4. LIGAÇÕES FLANGEADAS 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
a) Uma ligação flangeada é composta de um par de planges, um jogo de parafusos e uma 
junta de vedação; 
b) São  indicados  para  ligações  com  válvulas,  equipamentos  onde  está  previsto 
desmontagem e com materiais que não é permitido procedimento de soldagem; 
Ex.: Ferro fundido, tubos com revestimento externo. 
c) Flanges são peças volumosas, pesadas, custo elevado e sujeitas a vazamento. 
 
2.4.1. TIPOS DE FLANGES 
 
NOTA: São fabricados conforme a ANSI B 16.5. 
 
a) Integral 
• Características: Uso  raro,  são  os mais  resistentes  sendo  que  para  tubos  de 
ferro fundido são bastante utilizados; 
b) Pescoço (WELDING‐NECK) 
• Características:  São  de  uso  geral,  apresentam  elevada  resistência mecânica, 
normalmente  indicados  para  diâmetros  igual  ou  superior  a  1  ½”,  admitem 
elevado aperto, sua montagem exige cuidados e são os mais resistentes depois 
dos flanges integrais; 
 
 
 
c) Sobreposto (SLIP‐ON (S.O.)) 
• Características: Baixo custo, são de fácil montagem, admitem pouco aperto e 
apresentam baixa resistência mecânica; 
d) Flange de encaixe (SOCKET‐WELD (S.W.)) 
• Características: Normalmente  indicados para diâmetros  igual ou  inferior a 2”. 
São de  fácil montagem, não  recomendados para serviços sujeitos a corrosão 
sob contato. São mais resistentes que os sobrepostos; 
 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
14DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
e) Rosqueados 
• Características: Indicados para tubos não soldáveis ou não metálicos, admitem 
baixo  aperto,  apresentam  baixa  resistência mecânica,  as  roscas  apresentam 
elevada concentração de tensões apresentando probabilidade de vazamento; 
f) Flange Solto (LAP‐JOINT) 
• Características:  São  utilizados  com  virolas,  o  flange  não  tem  contato  com  o 
fluido, apresentam baixa resistência mecânica; 
g) Flange Cego (BLIND) 
• Características:  Utilizado  em  bocais  de  equipamentos  e  em  pontos  da 
tubulação que esteja previsto uma futura expansão. 
 
2.4.2. FACEAMENTO DOS FLANGES 
 
NOTA: São padronizados pela ANSI B 16.5. 
 
a) Face Plana (FLAT‐FACE) 
• Características:  Indicados  para  flange  de  ferro  fundido  e  admitem  baixo 
aperto; 
b) Face com Ressalto (RAISED‐FACE) 
• Características: Indicados para flanges de aço, admitem elevado aperto, a face 
pode ser com ranhura concêntrica em espiral ou completamente lisa; 
c) Face para Junta de Anel (RING TYPE JOINT) 
• Características:  Admitem  elevada  pressão,  elevada  temperatura  e  são 
indicados para produtos tóxicos e inflamáveis; 
d) Face Macho e Fêmea (MALE & FAMALE) 
• Características:  Indicados  para  produtos  corrosivos  em  baixos  níveis  de 
pressão; 
e) Face de Flange para Virola 
• Características: Indicados para flanges de aço, admitem elevado aperto, a face 
pode ser com ranhura concêntrica em espiral ou completamente lisa. 
 
 
Rio de Janeiro, 16 de abril de 2008. 
 
2.4.3. MATERIAIS PARA FLANGES 
 
a) Forjados ൝
 aço carbono →ASTM A181;ASTM A105
aço liga →ASTM A182
aço inox →A182
 
b) Laminados:  Normalmente em diâmetros ≥ 20” 
c) Fundidos:  Normalmente em diâmetros ≥ 20” (ASTM A351) 
 
 
 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
15DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
2.4.3.1. NORMAS DIMENSIONAIS 
 
½” ~ 24” ሼ ANSI B165 
 
> 24” ൞
ASME B16.47
MSS SP44
API 605
 ASME   Sec VIII  ap.II
 
 
2.4.3.2. CLASSE DE PRESSÃO 
 
125 # ; 150 # ; 250 # ; 300 # ; 400 # ; 600 # ; 900 # ; 1500 # e 2500 # psi 
 
A  pressão  nominal  é  função  da  pressão  admissível  de  trabalho  em  função  da 
temperatura e do materialdo flange. 
Para os  fofo a norma a ser adotada é a ANSI B16.1. A classe dominante são 125 # e  
150 # psi. 
 
2.5. DADOS PARA ENCOMENDA 
 
a) Diâmetro nominal; 
b) Tipo; 
c) Norma dimensional; 
d) Classe de pressão; 
e) Quantidade; 
f) Tipo de faceamento; 
g) Especificações do material. 
 
No caso do flange de pressão é necessário informar a espessura da parede do tubo. 
No caso de flange roscado é necessário informar o tipo de rosca. 
 
2.6. JUNTA PARA FLANGES 
 
É o material ou elemento de vedação das ligações flangeadas. 
Estão submetidos aos seguintes esforços: 
• Compressão:  em função de aperto dos parafusos; 
• Cisalhamento:  em função da pressão interna do fluido. 
 
O material utilizado para fabricação de uma  junta de vedação deve ser deformável e 
elástico para amoldar‐se à superfície do flange assim acomodar‐se ao ΔP e ΔT. 
Esses materiais também devem ser resistentes ao fluido e a temperatura. 
 
Obs.: Quanto maior  a  espessura  da  junta, maior  será  o  esforço  de  cisalhamento  devido  a 
pressão interna do fluido, portanto, quanto maior a pressão, menor será a espessura da junta. 
As  juntas  de  pequena  espessura  resistem  melhor  à  compressão  entre  flanges,  em 
compensação, exigem maior cuidado na sua montagem. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
16DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
  Quanto mais macia for a junta, mais grosseiro poderá ser o acabamento das faces dos 
flanges e quanto mais dura, maior poderá ser a pressão interna. 
 
2.6.1. MATERIAIS PARA FABRICAÇÃO DE JUNTAS 
 
a) Borracha (até máx. 100°C) 
b) Papelão hidráulico (até máx. 400°C x 48 kg/cm²) 
c) Plásticos 
d) Metal 
e) Aço carbono 
f) Aço liga 
g) Aço inox 
 
2.6.2. TIPOS DE JUNTAS 
 
2.6.2.1. JUNTAS NÃO‐METÁLICAS:  Flanges FF, RF e FMF 
 
2.6.2.2. JUNTAS ENCAMISADAS:  Flanges RF, FMF e com virola. 
 
2.6.2.3. JUNTAS ESPIRALADAS:  Flanges RF, FMF e com virola. 
 
2.6.2.4. JUNTAS METÁLICAS DE ANEL:  Flanges RTT ቄoctogonal
oval
 
 
2.7. PARAFUSOS PARA FLANGES 
 
a) Parafusos de máquina (aço carbono ASTM A307) 
b) Parafusos estojo (aço liga ASTM A193 + porca ASTM A 194) 
c) Parafusos estojo prisioneiro 
 
São padronizados pela ANSI B 18.2. 
 
2.7.1. TIPOS DE APERTO 
 
a) Inicial:  Tem a finalidade de escoar o material da junta sem pressão interna na linha; 
b) Residual:  Tem a finalidade de compensar a pressão interna da linha; 
c) À quente:  Tem a finalidade de compensar a dilatação dos parafusos. 
 
O aperto nos parafusos ocasiona tração nos parafusos, compressão na  junta e flexão 
no flange. 
 
2.8. LIGAÇÕES PONTA E BOLSA 
 
São usadas em tubos de fofo, barro vidrado, PVC, concreto, cobre, cimento amianto, 
etc. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
17DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
São  indicados para  serviços:    água,  esgoto,  líquidos  corrosivos  e  serviços  com baixa 
pressão e temperatura. 
 
Materiais de vedação utilizados: 
 
a) Em  tubos  de  fofo  utiliza‐se  anéis  retentores  de  borracha  ou  estopa  alcafroada  e 
chumbo derretido; 
b) Para os demais tubos utiliza‐se anéis retentores de borracha. 
 
 
Rio de Janeiro, 7 de maio de 2008. 
 
2.9. SISTEMAS DE LIGAÇÃO PARA TUBULAÇÕES DE AÇO 
 
2.9.1. SERVIÇOS SEVEROS 
 
São aqueles com alta responsabilidade (fluidos inflamáveis, tóxicos), pressões acima de 
7 kg/cm² e temperaturas acima de 100°C. 
 
2.9.2. SERVIÇOS NÃO SEVEROS 
 
São aqueles de baixa responsabilidade com pressões até 7 kg/cm² e temperatura até 
100°C. 
 
Ligações  correntes  ao  longo  da 
tubulação 
Serviços não 
severos 
Ø até 4” ‐ Ligações rosqueadas com 
luvas 
Ø de 6” ou acima ‐ Ligações solda de 
topo 
Serviços 
severos 
Ø até 1 ½” ‐ Ligações solda de encaixe 
com luvas 
Ø de 2” ou acima ‐ Ligações solda de 
topo 
Ligações nos extremos da tubulação, 
ou  onde  for  exigida  facilidade  de 
desmontagem. 
Serviços não 
severos 
Ø até 4” ‐ Ligações rosquedas com 
uniões 
Ø de 6” ou acima ‐ Ligações flangeadas 
(flanges rosqueados ou sobrepostos) 
Serviços 
severos 
Ø até 1 ½” ‐ Ligações solda de encaixe 
com uniões 
Ø de 2” ou acima ‐ Ligações flangeadas 
(flanges de pescoço) 
 
CAPÍTULO III – ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÃO 
 
3.1. Classificação quanto a finalidade 
3.1.1. Para mudança de direção 
3.1.2. Para derivação 
3.1.3. Para mudança de diâmetro 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
18DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
......................................................................................................................................................... 
 
3.1. CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FINALIDADE 
 
3.1.1. PARA MUDANÇA DE DIREÇÃO 
 
a) Curva de raio longo 
b) Curva de raio curto 
c) Curva de redução 
d) Joelho 
e) Joelho de redução (22 ½” ; 45° ; 90° ; 180°) 
 
 
 
 
3.1.2. PARA DERIVAÇÃO 
 
a) T normal (90°) 
b) T 45° 
c) T de redução 
d) Peça em y 
e) Cruzeta 
f) Cruzeta de redução 
g) Sela 
h) Colar 
 
 
 
 
 
 
3.1.3. PARA MUDANÇA DE DIÂMETRO 
 
a) Redução concêntrica 
b) Redução excêntrica 
c) Bucha de redução 
 
 
 
Rio de Janeiro, 14 de maio de 2008. 
 
3.1.4. Para ligação 
3.1.5. Fechamento de extremidade 
 
 
   Até 3” admite chamar de Joelho. 
   Sempre que for feita uma redução, a mesma 
deve ser feita na derivação, nunca no tronco. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
19DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
3.2. Classificação quanto ao sistema de ligação 
3.2.1. Para solda de topo 
3.2.2. Para solda de encaixe 
3.2.3. Para rosqueado 
3.2.4. Para flangeado 
3.3. Niples 
3.4. Curvas em Gomos 
......................................................................................................................................................... 
 
3.1.4. PARA LIGAÇÃO 
 
a) Luvas 
b) União 
c) Flange 
d) Niple 
e) Virola 
 
3.1.5. FECHAMENTO DE EXTREMIDADE 
 
a) Tampão 
b) Bujão 
c) Flange cego 
 
3.2. CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO SISTEMA DE LIGAÇÃO 
 
3.2.1. ACESSÓRIOS PARA SOLDA DE TOPO 
 
Material  െ 
aço carbono ASTM A234
aço liga ASTM A234
aço inoxidável ASTM A403
 a partir de chapas planas, tubos ou tarugos forjados.
 
Diâmetros  െ  2” ~ 24”     ANSI B16.9 
Espessura  െ  Schedule 40, Schedule 80 e Schedule 160. 
Extremidade    െ    Chanfro  para  solda  conforme  ANSI  B16.25  não  são  desmontáveis,  são 
soldados diretamente ao tubo. 
 
3.2.2. ACESSÓRIOS PARA SOLDA DE ENCAIXE 
 
Material  െ 
aço forjado
 aço carbono ASTM A181 ou A105
aço liga e aço inoxidável ASTM A182
 
Diâmetros  െ  ¼” ~ 4”     ANSI B16.11 
Classe de pressão  െ  2000, 3000, 4000 e 6000 psi. 
Extremidade  െ  Não são desmontáveis, não podem ser ligados um no outro. 
 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
20DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
3.2.3. ACESSÓRIOS ROSQUEADO 
 
Serviços não severos 
Diâmetros  –  até 4” 
 
Material  Classe Pressão / Sch  DN 
Aço carbono forjado 
2000, 3000 ou 6000 psi  ⅛” ~ 4” 
ASTM A 105 ou A181 
Ferro maleável 
150 ou 300 psi  ¼” ~ 6” 
ASTM A197 
Ferro fundido 
125 e 250 psi  ⅛” ~ 4” 
ASTM A126 
Latão  125 e 250psi  ⅛” ~ 4” 
Plástico (PVC)  Sch 40, 80 e 120  ¼” ~ 6” 
 
Norma dimensional:  ANSI B16.11 
 
3.2.4. ACESSÓRIOS FLANGEADOS 
 
Material – Ferro fundido e aço fundido. 
Fabricados  –  Em  flange  de  face  plana  nas  classes  125  e  250  psi  ou  em  flanges  de  face  de 
ressalto nas classes 150, 300, 400, 600, 900 e 1500 psi. 
Diâmetro – ½” ~ 24” 
Norma dimensional – ANSI B16.5 
 
3.3. NIPLES 
 
São  trechos de  tubo preparados para  ligação à acessórios  rosqueados ou  solda para 
encaixe. 
Niples paralelos  – 
ambos os extremos rosqueados
ambos os extremos lisos
um extremoliso e outro rosqueado
 
 
Niple de redução  – 
ambos os extremos rosqueados
ambos os extremos lisos
extremo > liso e extremo < rosqueado
vice e versa
 
 
Diâmetros – até 4” podendo chegar a 2”. 
 
Comprimentos – podem variar de 2” ~ 6”. 
 
 
 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
21DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
3.4. CURVAS EM GOMOS 
 
Confeccionadas a partir de tubos ou chapas. Normalmente só se utiliza em diâmetros 
de 3”, porém o uso normal é a partir de 24”. 
Qualidade de fabricação variável. 
Maior perda de carga, menor resistência mecânica e menor flexibilidade. 
 
 
Rio de Janeiro, 21 de maio de 2008. 
 
3.5. Derivações Soldadas 
3.5.1. Boca de lobo 
3.5.1.1. Boca de lobo simples 
3.5.1.2. Boca de lobo com reforço externo 
3.5.2. Derivação com luva soldada 
3.5.3. Derivação com colar forjado 
3.5.4. Derivação com sela 
3.6. Outros acessórios 
 
......................................................................................................................................................... 
 
3.5. DERIVAÇÕES SOLDADAS 
 
3.5.1. BOCA DE LOBO 
 
Aplicadas  quando  o  ramal  tem  diâmetro  de  2”  ou  superior  e  o  tubo  tronco  com 
diâmetro acima do ramal. 
 
 
 
                                                                                                     Tubo ramal 
 
 
          Boca de lobo                                                                                          Boca de lobo com 
          simples                                                                                                    reforço externo 
 
 
 
 
                                                                Tubo tronco 
   
3.5.1.1.  BOCA DE LOBO SIMPLES (DERIVAÇÃO DE TUBO CONTRA TUBO) 
 
Vantagens: Baixo  custo,  facilidade de  execução  (uma única  solda)  e não há necessidade de 
peças especiais. 
 
Desvantagens:  Baixa  resistência  mecânica,  elevada  concentração  de  tensão,  controle  de 
qualidade e inspeção radiográfica difícil. 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
22DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
3.5.1.2. BOCA  DE  LOBO  COM  REFORÇO  EXTERNO  (DERIVAÇÃO  DE  TUBO 
CONTRA TUBO COM ANEL DE REFORÇO EXTERNO E/OU NERVURA) 
 
Vantagens: Baixo  custo,  fácil execução, não necessita de peças especiais, melhor  resistência 
mecânica e concentração de tensões mais atenuadas que a de lobo simples. 
 
Desvantagens: Perda de carga elevada, controle de qualidade e inspeção radiográfica difícil. 
 
3.5.2. DERIVAÇÃO COM LUVA SOLDADA 
 
Características: Ramal  até  1 ½” de diâmetro,  tronco mínimo de  4” de diâmetro  e pode  ser 
indicado para serviços severos. 
 
 
 
3.5.3. DERIVAÇÃO COM COLAR FORJADO 
 
Características: Ramal deve ter diâmetro superior a 1”. 
 
Vantagens: Boa resistência mecânica, melhor distribuição de tensões, controle de qualidade e 
inspeção radiográfica mais simples, indicados para serviços severos. 
 
Desvantagens: Maior custo, necessita de peças especiais para combinação de diâmetros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.5.4. DERIVAÇÃO COM SELA 
 
Características: Ramal com diâmetro acima de 1”. 
 
Vantagens:  Excelente  resistência  mecânica,  baixa  perda  de  carga,  melhor  distribuição  de 
tensões, sem limite de pressão e temperatura, indicado para serviços severos. 
 
Desvantagens: Custo elevado, peças especiais para combinação tronco‐ramal. 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
23DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
3.6. OUTROS ACESSÓRIOS 
 
• Figura 8 
• Raquete 
• Raquete ventada 
• Válvula de flange cego 
• Junta giratória: quando  se deseja movimento de  rotação axial em  torno de um eixo 
passando pela linha de centro de um tubo. 
• Amortecedor de pulsação 
• Silenciadores: são acessórios utilizados para se reduzir o ruído provocado por gases de 
descarga. 
• Disco de ruptura: destina‐se a proteger a tubulação contra sobre pressões internas. 
 
 
                                     Figura 8                          Raquete                   Raquete Ventada 
 
 
Rio de Janeiro, 28 de maio de 2008. 
 
CAPÍTULO IV – VÁLVULAS 
 
4.1. Definição 
4.1.1. Características 
4.1.2. Classificação 
......................................................................................................................................................... 
 
4.1. DEFINIÇÃO 
 
São  Dispositivos  destinados  a  estabelecer,  controlar  e  interromper  um  fluxo  de  uma 
tubulação. 
 
4.1.1. CARACTERÍSTICAS 
 
São os mais  importantes  acessórios de uma  tubulação  assim  como  representam um 
custo da ordem de 8% da instalação. Introduzem perda de carga e são passíveis de vazamento. 
Devem  ser  instaladas  em  locais  de  fácil  acesso  de  forma  a  viabilizar  a  operação  e  a 
manutenção. 
 
 
Kátia Dias Bonfim     E391M   FTESM   2008 
 
24DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS I
4.1.2. CLASSIFICAÇÃO 
 
4.1.2.1. VÁLVULAS DE BLOQUEIO 
 
Sua  finalidade  é  interromper ou  estabelecer o  fluxo. Devem operar  completamente 
abertas  ou  fechadas.  Normalmente  devem  ser  especificadas  com  o mesmo  diâmetro  para 
tubulação. 
 
4.1.2.1.1.   Válvula de gaveta 
4.1.2.1.2.   Válvula macho 
4.1.2.1.3.   Válvula esfera 
4.1.2.1.4.   Válvula de comporta 
 
4.1.2.2. VÁLVULAS DE REGULAGEM 
 
Destinam‐se a regulagem do fluxo, podem operar em qualquer posição de abertura ou 
fechamento, assim como podem ter diâmetro inferior ao diâmetro da tubulação. 
 
4.1.2.2.1.   Válvula globo 
4.1.2.2.2.   Válvula agulha 
4.1.2.2.3.   Válvula controle 
4.1.2.2.4.   Válvula borboleta 
4.1.2.2.5.   Válvula diafragma 
 
4.1.2.3. VÁLVULAS QUE PERMITEM FLUXO EM UM ÚNICO SENTIDO 
 
4.1.2.3.1.   Válvula de retenção 
4.1.2.3.2.   Válvula de retenção e fechamento 
4.1.2.3.3.   Válvula de pé 
 
4.1.2.4. VÁLVULAS QUE CONTROLAM A PRESSÃO A MONTANTE 
 
4.1.2.4.1.   Válvula de segurança e alívio 
4.1.2.4.2.   Válvula de centro‐pressão 
 
4.1.2.5. VÁLVULAS QUE CONTROLAM A PRESSÃO A JUSANTE 
 
4.1.2.5.1.   Válvulas redutoras e reguladoras de pressão