Equipamentos industriais Estaticos

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2ª edição 
 
EQUIPAMENTOS 
INDUSTRIAIS 
 
 
ESTÁTICOS 
 
 
Curso de Formação 
de Técnicos de Operação Jr 
do Abastecimento 
PP EE TT RR OO BB RR AA SS AA BB AA SS TT EE CC II MM EE NN TT OO 22 00 00 88 
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Índice 
Introdução 10 
 
Tubulação industrial 11 
(a) Tubos 17 
(b) Meios de ligação 26 
(c) Acessórios de tubulações 29 
 
Tanques, vasos, torres e reatores 56 
(a) Tanques 56 
(b) Vasos 64 
(c) Torres 69 
(d) Reatores químicos 76 
 
Trocadores de calor 84 
(a) Classificação geral dos trocadores quanto à finalidade 85 
(b) Temperatura 86 
(c) Tipos construtivos de trocadores de calor 88 
(d) Cuidados na operação 99 
(e) Manutenção 100 
(f) Testes 101 
 
Fornos 102 
(a) Classificação quanto à utilização 103 
(b) Principais partes de um forno 104 
(c) Combustíveis 105 
(d) Construção dos fornos 105 
(e) Principais tipos de fornos 110 
(f) Operação 113 
 
Caldeiras 114 
(a) Considerações gerais 114 
(b) Transferência de calor na caldeira 156 
(c) Combustíveis e combustão 158 
(d) Operação de caldeiras 179 
(e) Manutenção de caldeiras 205 
(f) Prevenções contra explosões e outros riscos 208 
 
Referências Bibliográficas 213 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE FIGURAS 
Tubulação industrial 
Figura 1 
Sistema de tubulações em uma refinaria 11 
Figura 2 
Classificação das tubulações - tubulações industriais 12 
Figura 3 
Classificação das tubulações - tubulações para água e vapor 13 
Figura 4 
Classificação das tubulações - tubulações para ar 
comprimido e hidrocarbonetos 14 
Figura 5 
Classificação das tubulações - tubulações para gases 
e esgotos 15 
Figura 6 
Classificação das tubulações - tubulações para fluidos 
diversos 16 
Figura 7 
Conjunto de tubos 20 
Figura 8 
Exemplos de dimensões de tubos 21 
Figura 9 
Tubos de aquecimento 24 
Figura 10 
Isolamento térmico externo 25 
Figura 11 
Luva - solda de encaixe 26 
Figura 12 
Ligações rosqueadas 27 
Figura 13 
Ligações flangeadas 27 
Figura 14 
Conexões 31 
Figura 15 
Válvula de agulha 34 
Figura 16 
Acionador automático 37 
Figura 17 
Operação manual e motorizada 43 
Figura 18 
Alguns tipos de válvulas 46 
Figura 19 
Classificação dos purgadores 47 
Figura 20 
Purgadores de bóia 48 
Figura 21 
Purgadores de panela invertida 49 
Figura 22 
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4
Purgador termodinâmico 51 
Figura 23 
Filtro provisório 52 
Figura 24 
Filtros permanentes 53 
 
Tanques, vasos, torres e reatores 
Figura 1 
Pátio de tanques 56 
Figura 2 
Tanques de teto flutuante 59 
Figura 3 
Parque e tanques - vista geral 62 
Figura 4 
Tanques de teto fixo 62 
Figura 5 
Escadas de acesso 63 
Figura 6 
Tetos fixos e flutuantes 63 
Figura 7 
Conjuntos de vasos de pressão 64 
Figura 8 
Vaso horizontal 65 
Figura 9 
Vaso vertical 66 
Figura 10 
Vaso cilíndrico horizontal 67 
Figura 11 
Esfera 68 
Figura 12 
Vaso cilíndrico horizontal 68 
Figura 13 
Vaso cilíndrico vertical 68 
Figura 14 
Torres (1) 69 
Figura 15 
Torres (2) 71 
Figura 16 
Pratos ou bandejas 71 
Figura 17 
Recheios estruturados 73 
Figura 18 
Recheios randômicos 74 
Figura 19 
Suporte para recheios 74 
Figura 20 
Reator de leito fixo 78 
Figura 21 
Reator batelada 80 
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5
Figura 22 
Reator PFR 81 
Figura 23 
Reator CSTR 82 
Figura 24 
Série de reatores CSTR 83 
 
Trocadores de calor 
Figura 1 
Conjunto de trocadores de calor (1) 84 
Figura 2 
Conjunto de trocadores de calor (2) 86 
Figura 3 
Trocador de calor casco e tubos 88 
Figura 4 
Exemplo de trocador de calor (casco e tubos) 90 
Figura 5 
Conjunto de trocadores de calor 91 
Figura 6 
Trocadores tipo tubo duplo ou bitubulares 96 
Figura 7 
Resfriadores a ar 97 
Figura 8 
Trocadores de placas 98 
Figura 9 
Trocadores espirais 98 
 
Fornos 
Figura 1 
Fornos 105 
 
Caldeiras 
Figura 1 
Fluxo esquemático numa caldeira - água e vapor 115 
Figura 2 
Fluxo esquemático numa caldeira - ar e gases 115 
Figura 3 
Caldeira flamotubular 117 
Figura 4 
Caldeira aquatubular 118 
Figura 5 
Caldeira elétrica 119 
Figura 6 
Combustível pulverizado 119 
Figura 7 
Grelha 120 
Figura 8 
Leito fluidizado 120 
Figura 9 
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Ciclo combinado de turbinas a gás 122 
Figura 10 
Filtros do tubulão superior 123 
Figura 11 
Feixe tubular 124 
Figura 12 
Paredes d’água 125 
Figura 13 
Diferencial de peso específico 125 
Figura 14 
Superaquecedores 126 
Figura 15 
Efeito do aumento de carga sobre a temperatura por 
tipo de superaquecedor 127 
Figura 16 
Pré-aquecedor tubular 128 
Figura 17 
Pré-aquecedor regenerativo 129 
Figura 18 
Disposição dos queimadores 131 
Figura 19 
Configurações de atomização de óleo por mistura 
interna 134 
Figura 20 
Queimador combinado e ângulo da chama 134 
Figura 21 
Ar primário e secundário 135 
Figura 22 
Queimador combinado de alta eficiência de recirculação 
interna 135 
Figura 23 
Esquema de chama de um queimador com recirculação 
interna 136 
Figura 24 
Queimador com recirculação externa 136 
Figura 25 
Partes de uma caldeira aquatubular 137 
Figura 26 
Bomba centrifuga de múltiplos estágios 138 
Figura 27 
Visores de nível 139 
Figura 28 
Controle de nível 140 
Figura 29 
Indicadores de pressão 141 
Figura 30 
Válvula de segurança 142 
Figura 31 
Válvulas de fechamento rápido 143 
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Figura 32 
Detectores de chama 144 
Figura 33 
Piloto 145 
Figura 34 
Gráfico de viscosidade x temperatura da ASTM 147 
Figura 35 
Esquema simplificado de um sistema de óleo 149 
Figura 36 
Soprador retrátil 150 
Figura 37 
Soprador fixo 150 
Figura 38 
Válvula globo 151 
Figura 39 
Válvula gaveta 151 
Figura 40 
Válvula de retenção 151 
Figura 41 
Purgadores 152 
Figura 42 
Filtro de óleo 153 
Figura 43 
Exemplos de invólucros 156 
Figura 44 
Tubo de parede d’água 158 
Figura 45 
Tubo do superaquecedor 158 
Figura 46 
UPGN 168 
Figura 47 
Rede de gasodutos brasileiros 169 
Figura 48 
Moinho vertical 173 
Figura 49 
Analisador de Orsat 177 
Figura 50 
Mudança de posição dos maçaricos 184 
Figura 51 
Fornalhas germinadas 185 
Figura 52 
Recirculação ou desvio dos gases 185 
Figura 53 
Controle pelo lado do vapor 186 
Figura 54 
Controle de pressão na fornalha 187 
Figura 55 
Regulagem do combustível e do ar de combustão 187 
Figura 56 
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8
Lógica do automatismo das caldeiras 188 
Figura 57 
Controle a três elementos 189 
Figura 58 
Opacímetro 191 
Figura 59 
Ciclone 192 
Figura 60 
Lavador de gases 193 
Figura 61 
Filtro de manga 193 
Figura 62 
Precipitador eletrostático 194 
Figura 63 
Curvas do ponto de orvalho do acido sulfúrico para gases 
de combustão com teores variando de 9 a 14% de água 197 
Figura 64 
Controle de emissões nos Estados Unidos 199 
Figura 65 
Equilíbrio térmico na operação de caldeiras 203 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TABELAS 
Caldeiras 
Tabela 1 
Temperatura mínima de armazenagem de óleo combustível 146 
Tabela 2 
Temperatura ideal no bico do queimador 148 
Tabela 3 
Viscosidades a serem mantidas na sucção da bomba 148 
Tabela 4 
Poderes caloríficos típicos de alguns óleos combustíveis 160 
Tabela 5 
Especificações para o óleo diesel 164 
Tabela 6 
Temperatura de entupimento para o óleo diesel 164 
Tabela 7 
Viscosidade SSF a 50ºC 165 
Tabela 8 
Especificações para óleo combustível segundo portaria 
ANP80/99 166 
Tabela 9 
Ponto de fluidez dos óleos combustíveis A1 e B1 (ºC ) 166 
Tabela 10 
Especificações ANP para o gás natural 167 
Tabela 11 
Especificações do gás de refinaria pela ANP 170 
Tabela 12 
Análise de alguns carvões Brasileiros 172 
Tabela 13 
Análise química da lenha 173 
Tabela 14 
Equipamentos mais utilizados para controle de particulados 192 
Tabela 15 
Classificação dos métodos de controle das emissões dos 
óxidos de nitrogênio 196 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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[Introdução 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equipamentos estáticos são aqueles que contêm os fluidos, possibilitando o 
armazenamento, o transporte e a distribuição, a transferência de calor e a 
realização das diversas operações definidas para os seus processos de trans- 
formação, tais como: destilação, decantação, reações, etc. 
 
São exemplos desses tipos de equipamentos e seus usos: 
 
 
 
 
• tubulações e válvulas - alinhamento de produtos; 
• fornos e trocadores - aquecimento e evaporação/ 
condensação/resfriamento; 
• tanques e vasos - armazenamento, mistura e separação; e 
• torres e reatores – absorções e reações químicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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[Tubulação industrial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As tubulações são usadas como meio de condução de fluidos e são conjun- 
tos de tubos e diversos acessórios, como válvulas, conexões, purgadores de 
vapor, filtros, etc. A condução de fluidos através de tubulações se deve, em 
geral, ao fato de que o ponto onde este é armazenado, ou produzido, se 
encontra distante do ponto onde é utilizado. Um sistema de tubulações e 
suas classificações podem ser vistos nas figuras a seguir. 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Sistema de tubulações em uma refinaria 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das tubulações 
Quanto ao emprego 
 
Tubulações Industriais 
 
 
 
 
 
Tubulações dentro de 
instalações industriais 
Tubulações fora de 
instalações industriais 
 
 
 
Tubulações de 
processo 
Tubulações de 
transporte 
Tubulações de 
distribuição 
 
 
 
Tubulações de 
utilidades Adução 
Distribuição 
 
 
 
Tubulações de 
instrumentação 
 
 
Tubulações de 
transmissão 
hidráulica 
 
 
Tubulações de 
drenagem 
Transporte 
 
 
 
 
Drenagem 
Coleta 
 
 
 
Figura 2 – Classificação das tubulações – tubulações industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das tubulações 
Quanto ao fluido conduzido 
 
Tubulações para água 
 
 
 
 
 
 
Água tratada 
 
 
 
 
 
 
Água potável 
 
 
 
Água de 
alimentação de 
caldeira 
Água salgada e 
outras águas 
agressivas 
Água de 
incêndio 
Água de 
irrigação 
 
 
Água industrial 
 
 
 
 
 
Tubulações para vapor 
 
 
 
 
 
 
Vapor 
superaquecido Vapor saturado 
Vapor 
exausto 
Vapor 
condensado 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Classificação das tubulações – tubulações para água e vapor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das tubulações 
Quanto ao fluido conduzido 
 
Tubulações para ar comprimido 
 
 
 
 
 
 
 
Ar comprimido 
industrial 
Ar comprimido 
de instrumentação 
Ar comprimido 
para usos especiais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tubulações para hidrocarbonetos 
 
 
 
 
 
 
Petróleo cru 
Produtos 
intermediários e 
finais de petróleo 
Produtos 
petroquímicos 
Óleos 
hidráulicos 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Classificação das tubulações – tubulações para ar comprimido 
e hidrocarbonetos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das tubulações 
Quanto ao fluido conduzido 
 
Tubulações para gases 
 
 
 
 
 
 
Gás de 
iluminação 
Gás 
natural 
Gases de 
petróleo, 
gases de 
síntese 
 
Gases 
de alto- 
forno 
Gases 
Oxigênio especiais 
 
 
Hidrogênio 
 
 
 
CO2 
 
 
 
Nitrogênio 
 
 
 
 
 
 
 
Tubulações para esgotos e drenagem 
 
 
 
 
 
 
Esgoto pluvial, 
lama de 
drenagem 
Efluentes 
industriais 
(líquidos e 
gasosos) 
Esgoto 
sanitário 
Drenagem de 
emergência 
 
 
 
Figura 5 – Classificação das tubulações – tubulações para gases e esgotos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Classificação das tubulações 
Quanto ao fluido conduzido 
 
Tubulações para fluidos diversos 
 
 
 
 
 
 
Produtos 
alimentares 
 
 
 
Bebidas 
 
 
 
Xaropes 
Tintas 
Vernizes 
Solventes 
Resinas 
Outros 
Ácidos 
Álcalis 
Amônia 
Álcool 
Cloro 
Uréia 
Soda 
Sabões 
Outros 
Misturas 
refrigerantes 
Pasta de 
papel 
 
 
 
Óleos e 
gorduras 
comestíveis 
 
 
 
Figura 6 – Classificação das tubulações – tubulações para fluidos diversos 
 
 
 
 
 
 
 
Os tubos que fazem parte das máquinas e equipamentos 
(caldeiras, fornos,trocadores de calor, bombas e 
compressores, distribuidores e serpentinas em vasos, etc.) 
são considerados parte destes e não da tubulação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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(a) Tubos 
 
 
 
Tubos são condutos fechados, na forma de cilindros ocos, destinados, prin- 
cipalmente, ao transporte de fluidos líquidos ou gasosos. Porém, os tubos 
são usados também para trocar calor (serpentinas de caldeiras, fornos, 
trocadores de calor, etc.) e para transmitir pressão ou conduzir sinais 
(instrumentação). Na prática, chamam-se geralmente de “tubos” apenas os 
dutos rígidos. Os dutos flexíveis são, de forma geral, denominados “tubos 
flexíveis” ou, mais comumente, “mangueiras”. 
 
 
(a.1) Materiais para tubos 
 
 
O material dos tubos deve ser adequado às condições de trabalho que lhes 
serão impostas. Nesses casos, a experiência assume papel preponderante 
na identificação dessas condições. As principais condições que influenciam 
na escolha do material dos tubos são: 
· propriedades do fluido transportado: densidade, viscosidade, 
contaminantes, ataque corrosivo sobre o material, sólidos em suspen- 
são, gases dissolvidos ou líquidos dispersos, toxidez, explosividade; 
· agressividade do meio: tubulação aérea, enterrada, ambiente salino; 
· condições de operação: temperatura e pressão de trabalho e suas 
variações; 
· intensidade e natureza dos esforços aplicados: tração, compressão, 
flexão; 
· segurança exigida: fluido muito perigoso, não-contaminação do flui- 
do por corrosão do material; e 
· disponibilidade e custo dos materiais, entre outros. 
 
 
Nos próximos parágrafos, estão descritos os principais materiais usados na 
fabricação de tubos, assim como a aplicação dos tubos de cada material e 
algumas características deles. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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São classificados como tubos metálicos aqueles fabricados com materiais 
ferrosos e não ferrosos. 
 
 
Os materiais ferrosos mais usados para tubos são: 
Aços-carbono 
São os mais empregados em refinarias por possuírem a melhor relação 
resistência/custo. Seu uso é generalizado, com exceção dos fluidos muito 
corrosivos, de temperaturas muito altas ou das muito baixas. 
 
 
Aços-liga 
São utilizados em algumas aplicações especiais em que não se empregam 
os tubos de aço-carbono. 
 
 
Aços inoxidáveis 
São utilizados em aplicações com corrosão mais severa que a dos aços-liga. 
 
 
Ferro fundido 
São utilizados em ambientes com baixa pressão e poucos esforços mecâni- 
cos (águas doces e salgadas, esgotos, etc.). 
 
 
Ferro forjado 
São utilizados em tubulações secundárias de água, ar comprimido e 
condensado. 
 
 
Os materiais não ferrosos são, em geral, mais caros do que o aço-carbono, 
possuem maior resistência à corrosão e, com algumas exceções, apresen- 
tam menor resistência a esforços e a temperaturas elevadas. Os mais encon- 
trados na fabricação de tubos são: 
 
 
Cobre, latões e cobre-níquel 
Serpentinas e sistemas de aquecimento e refrigeração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Alumínio 
Sistemas de aquecimento e refrigeração. 
 
 
Níquel e ligas 
Meios corrosivos usuais, ácidos diluídos e álcalis quentes. 
 
 
Metal monel 
Água salgada, ácidos diluídos e produtos com exigência de não-contaminação. 
 
 
Chumbo 
Esgotos, gases, ácido sulfúrico em qualquer concentração, sempre a baixas 
pressão e temperatura. 
 
 
Titânio, zircônio 
Propriedades excelentes e mais leves, porém de preço ainda muito elevado. 
 
 
Os materiais não-metálicos mais usados na fabricação de tubos são: 
Materiais plásticos 
PVC, polietileno, acrílicos, acetato de celulose, epóxi, poliésteres, fenólicos, 
etc. Aplicações específicas diversas, com baixa resistência à temperatura e 
à pressão, sendo, muitas vezes, inertes a agentes muito corrosivos. 
 
 
Cimento-amianto (transite) 
Muito usados em tubulações para esgotos. 
 
 
Concreto armado 
Usados principalmente em tubulações para água e esgoto. 
 
 
Barro vidrado 
Usado em tubulações para esgoto. 
 
 
Elastômeros (borrachas) 
Diversas aplicações com baixas temperaturas. 
 
 
 
 
 
 
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Vidro, cerâmica e porcelanas 
Aplicações especiais, corrosão severa e pureza absoluta. 
 
 
Muitas vezes é mais viável usar um material com custo mais baixo no tubo 
e revesti-lo com algum material que aumente alguma propriedade específica 
dele, como sua resistência mecânica ou sua resistência à corrosão, por 
exemplo. Para isso, existem os revestimentos internos e externos usados 
nos tubos metálicos. Os principais materiais usados em revestimentos de 
tubos são: 
· zinco; 
· aços-liga e inoxidáveis (clading); 
· materiais plásticos; 
· elastômeros (borrachas, ebonite); 
· asfalto, esmaltes asfálticos; 
· concretos; 
· vidro, porcelana; e 
· isolamento com argamassa refratária. 
Podemos ver, na Figura 7 alguns exemplos de tubos. 
 
 
 
 
Figura 7 – Conjunto de tubos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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(a.2) Dimensões comerciais e características dos tubos 
 
 
Diâmetros nominal e externo 
Os tubos são fabricados em uma série de diâmetros externos definidos por 
norma (em polegadas), identificados pelos diâmetros nominais: 1/8", 1/4", 
3/8", 1/2", 3/4", 1", 1 ¼”, 1 ½”, 2", ..., 4", 5", 6", 8", 10", ..., 36"). Até 12" 
o diâmetro externo é diferente do nominal, e de 14" até 36" o diâmetro 
externo coincide com o nominal. Para cada diâmetro nominal o diâmetro 
externo é o mesmo, variando a espessura de parede e, conseqüentemente, o 
diâmetro interno. 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Exemplos de dimensões de tubos 
 
 
 
Espessuras e diâmetro interno 
Antes da norma, os tubos eram fabricados com as espessuras (ou pesos): 
· peso normal (standard – S ou STD); 
· extra forte (extra strong – XS); e 
· duplo extra forte (double extra strong – XXS). 
 
 
Segundo as normas, fabricam-se tubos com várias espessuras de parede, 
denominadas “séries” (schedule – SCH). Essas séries foram padronizadas 
em 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160. Quanto maior o SCH, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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maior a espessura e, conseqüentemente, menor o diâmetro interno. Para os 
aços inoxidáveis, as sériessão acrescidas da letra “S”, indo de 5S até 80S. 
 
 
Fabricação 
Quanto à fabricação, podemos encontrar dois tipos principais de tubos, 
sendo eles: 
· com costura – são tubos fabricados através de solda, sendo que uma 
chapa do material do tubo a ser fabricado é dobrada (no formato do tubo) e 
depois soldada. 
· sem costura – são tubos que não possuem solda, sendo fabricados 
por laminação, por extrusão ou por fundição. 
 
 
Extremidades 
· pontas lisas (esquadrejadas); 
· pontas chanfradas (usadas principalmente para solda de topo); e 
· pontas rosqueadas (API–5B e ANSI/ASME B.1.20.1). 
 
 
Outros materiais 
A tubulação de materiais metálicos não-ferrosos e não-metálicos, ainda 
hoje, não é largamente empregada, e mesmo a de aço pode ser encontrada 
no mercado com padronização diferente. Nesses casos, devem ser consulta- 
das as normas aplicáveis e as tabelas dos fabricantes. 
 
 
 
(a.3) Aquecimento de tubos 
 
 
O aquecimento de tubos, assim como o aquecimento dos acessórios da 
tubulação, tem as seguintes finalidades principais: 
· manter ou aumentar as condições de escoamento de líquidos de 
alta viscosidade ou que se tornem sólidos à temperatura ambiente; 
· manter a temperatura do fluido dentro dos limites definidos, nos 
casos em que se deseja evitar condensação, reações químicas, ou para 
 
 
 
 
 
 
 
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manter as propriedades do fluido (densidade, viscosidade, etc.) dentro de 
uma especificação; e 
· preaquecer as tubulações no início do funcionamento para liquefa- 
zer depósitos sólidos e evitar choques térmicos de fluidos quentes com a 
tubulação fria. 
 
 
O aquecimento pode ser realizado apenas durante a partida da unidade, 
eventual ou continuamente, dependendo da finalidade. A correta aplicação 
de isolamento térmico nos trechos aquecidos é fundamental para a eficiên- 
cia dos sistemas. 
 
 
Os principais sistemas utilizados para o aquecimento de tubulações são os 
seguintes: 
· tubos de aquecimento (tracing) - O aquecimento pode ser feito com 
o vapor (steam tracing) ou com outro fluido quente disponível que seja 
aplicável através de um ou de mais tubos que correm juntamente com a 
tubulação a ser aquecida. A disposição dos tubos de tracing pode ser para- 
lela à tubulação principal (externa ou internamente) ou enrolada externa- 
mente. Veja a Figura 9 a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 TUBOS 
3 TUBOS 
 
1 TUBO 
 
 
 
 
 
 
 
 
TUBOS HORIZONTAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TUBOS VERTICAIS 
 
 
Figura 9 – Tubos de aquecimento 
 
 
 
 
· camisa externa - Neste sistema, o fluido de aquecimento corre em 
uma tubulação de maior diâmetro, formando uma camisa em torno da tubu- 
lação a ser aquecida. 
· aquecimento elétrico - Neste sistema, são colocados fios elétricos 
(resistências), paralelamente ou enrolados na tubulação a ser aquecida, por 
onde passa uma corrente de baixa voltagem e grande intensidade. 
 
 
Isolamento térmico 
O isolamento térmico tem como princípio a redução da troca de calor entre o 
meio ambiente e os equipamentos protegidos na unidade industrial. Sua 
utilização tem as seguintes finalidades principais: 
 
 
 
 
 
 
 
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· economia de energia empregada no aquecimento ou resfriamento 
dos fluidos no processo, evitando as perdas de calor de fluidos quentes para 
o ambiente, ou o aquecimento de fluidos frios pelo ambiente; 
· estabilidade operacional, pois o excesso de perdas distribuídas pela 
planta dificulta o controle das operações; 
· proteção pessoal, evitando queimaduras no contato do técnico de 
operação com a tubulação ou, em algumas situações, para evitar o 
desconforto da excessiva irradiação de calor; 
· proteção das estruturas, evitando eventuais contatos de materiais 
inflamáveis com as superfícies quentes; e 
· evitar condensação de umidade com respingos e corrosão. 
Observe a Figura 10, a seguir. 
 
 
 
 
 
Arame 
galvanizado 
Cinta de 
aço inoxidável 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tubo Calhas 
pré-moldadas 
de isolamento 
 
Papel 
impermeável 
 
Folha 
de alumínio 
 
 
 
Figura 10 – Isolamento térmico externo 
 
 
 
Os materiais para isolamento apresentam-se principalmente na forma de 
pré-moldados (meia circunferência ou especiais), placas, argamassas e man- 
tas. São constituídos, principalmente, de material à base de amianto pren- 
sado, cimentos isolantes, sílica de cálcio, lã de rocha, lã de vidro, espumas 
de diferentes polímeros, entre outros. 
 
 
 
 
 
 
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(b) Meios de ligação 
 
 
 
Os principais meios de ligação usados para ligar tubos entre si, assim como 
unir tubos a acessórios de tubulação, estão descritos a seguir: 
 
 
(b.1) Ligações para solda de topo e para solda de encaixe 
 
 
É o sistema mais usado para a ligação de tubos, acima de 2", para aços de 
qualquer tipo e metais não-ferrosos soldáveis, pois garantem estanqueidade. 
Para a execução das soldas, existem normas que regulamentam o tipo de 
eletrodo, o tipo de inspeção, o tratamento térmico, etc. Não são desmontáveis, 
como podemos ver na Figura 11 a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
sobreposto de pescoço rosqueado de encaixe solto 
 
 
Figura 11 – Luva - solda de encaixe 
 
 
 
 
 
(b.2) Ligações rosqueadas 
 
 
É um método de baixo custo e fácil execução. Sua utilização é limitada a 
tubos de pequenos diâmetros (até 4") e para ligações de baixa pressão. 
Podem ser desmontadas. Veja a Figura 12. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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(b.3) Ligações flangeadas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12 – Ligações rosqueadas 
 
 
As ligações flangeadas compreendem dois flanges, um jogo de parafusos, 
porcas e uma junta. São empregadas em uma série de situações, em espe- 
cial por serem facilmente desmontáveis como, por exemplo, na montagem 
de válvulas, na interligação das tubulações aos equipamentos, nas tubula- 
ções de aço com revestimento interno, nas extremidades com acessos para 
limpeza, etc. 
 
 
Existem diversos tipos de flanges: de pescoço, sobreposto, rosqueado, de 
encaixe, solto, integral, de anel e cego. Quanto à face, podemos ter: face 
plana, com ressalto (macho e fêmea) e para juntas eanel. Observe os tipos 
de flanges na Figura 13 a seguir. 
Figura 13 – Ligações flangeadas 
 
 
 
 
 
 
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O processo de fabricação ideal para flanges é o forjamento. Porém, devido à 
dificuldade de obtenção de peças grandes forjadas, os flanges de diâmetros 
de 10" ou superiores podem ser fabricados por outros processos como, por 
exemplo, barras dobradas e soldadas em anel. 
 
 
A norma ANSI/ASME B.16.5 define sete séries de flanges de aços forjados, 
denominadas de “classes de pressão” (ratings) e designadas pelos números 
adimensionais 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# e 2500#. Para 
cada uma dessas classes, tem-se, para cada material, uma cur va de 
interdependência entre a pressão admissível e a temperatura máxima em 
que podem ser empregados. Os f langes mais usados em refinaria 
correspondem às classes 150# e 300#. 
 
 
As dimensões dos flanges (espessura, número de parafusos, diâmetro exter- 
no) variam de acordo com as classes de pressão e são definidas por norma. 
 
 
Juntas para flanges 
Nas ligações com flanges, existe uma junta que é o elemento de vedação. O 
material da junta deverá ser deformável e elástico de modo a compensar as 
irregularidades das faces dos flanges e garantir uma vedação perfeita. Deverá 
ser especificado para suportar a agressividade do fluido e as variações de 
temperatura, de pressão e de esforços a que o flange está sujeito. 
 
 
Existem diversos tipos de juntas, sendo que as mais comuns nas refinarias são: 
· não-metálicas 
São largamente empregadas para flanges de face plana e com ressalto. Podem 
ser de borracha, materiais plásticos e papelão hidráulico (com grafite). 
· semimetálicas 
São juntas planas com espiral metálico recheado de amianto. São usadas para 
fluidos em condições severas, com altas temperaturas e/ou altas pressões. 
· metálicas folheadas 
São juntas com capa metálica plana ou corrugada e enchimento de amianto. 
 
 
 
 
 
 
 
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· metálicas maciças 
Têm faces planas ou ranhuradas de diferentes metais. 
· anéis metálicos 
Podem ser de seção ovalada ou octogonal. 
 
 
(b.4) Outros tipos de ligação usadas em tubulações industriais 
 
 
Ligações de ponta e bolsa 
Tubulações de ferro fundido, barro e concreto. 
 
 
Ligações para tubos plásticos reforçados 
Feita com nipples e adesivos especiais. 
 
 
Ligações de compressão 
Para tubos de pequeno diâmetro e espessura, metálicos e não-metálicos. 
 
 
 
 
(c) Acessórios de tubulações 
 
 
 
Como já foi mencionado, as tubulações são sistemas compostos por tubos e 
acessórios. Os acessórios desempenham diversas funções na tubulação, 
incluindo: alterar a direção da tubulação, fazer derivações nestas, alterar as 
condições do fluxo do fluido (tais como: pressão e vazão), retirar impurezas 
do fluido, etc. A parte reativa a tubos já foi tratada neste material, faltando 
agora a parte de acessórios que será abordada a seguir. 
 
 
(c.1) Conexões 
 
 
As conexões podem ser classificadas, conforme a sua finalidade, da seguin- 
te forma: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Fazer mudanças de direção 22½º, 45º, 90º e 180º 
· curvas de raio longo; 
· curvas de raio curto; 
· curvas de redução; 
· joelhos (elbows); e 
· joelhos de redução. 
 
 
Fazer derivações em tubulações 
· tês de 90º (normais); 
· tês de 45º; 
· tês de redução (mudam também o diâmetro); 
· peças em “Y”; 
· cruzetas (crosses); 
· cruzetas de redução; 
· selas (saddles); 
· colares (sockolets, weldolets, etc.); e 
· anéis de reforço. 
 
 
Fazer mudanças de diâmetro 
· reduções concêntricas; 
· reduções excêntricas; e 
· reduções bucha. 
 
 
Fazer ligações entre tubos 
· luvas (couplings); 
· uniões; 
· flanges; 
· nipples; 
· virolas (para uso com flanges soltos); e 
· juntas de expansão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REDUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
Fazer o fechamento da extremidade de um tubo 
· tampões (caps); 
· bujões (plugs); e 
· flanges cegos. 
 
 
Fazer o isolamento de equipamentos e trechos de tubo 
· raquete; e 
· figura-oito. 
 
 
Agora observe a Figura 14 a seguir. 
 
 
 
 
 
CURVAS DE 90° CAP 
 
 
 
 
CURVAS DE 45° TÊ 
CELA 
 
 
 
REDUÇÃO 
CONCÊNTRICA 
REDUÇÃO 
EXCÊNTRICA 
CRUZETA 
 
 
 
Figura 14 – Conexões 
 
 
 
 
 
 
 
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(c.2) Válvulas 
 
 
São dispositivos destinados a estabelecer/interromper o fluxo em uma tubula- 
ção e também a controlá-lo, se desejado. São os acessórios de tubulação 
mais importantes, merecendo cuidados especiais na sua localização, seleção 
e especificação, sendo também os mais caros, devendo, por isso, haver o 
menor número possível ou o estritamente necessário à operação da planta. 
 
 
Classificação quanto à finalidade e ao tipo: 
 
 
Válvula de bloqueio 
São utilizadas apenas para estabelecer/interromper o fluxo (on/off), funcio- 
nando completamente abertas ou completamente fechadas. Quando total- 
mente fechadas, devem garantir o bloqueio do fluxo com um grau de vaza- 
mento adequado ao sistema e ao fluido. Quando totalmente abertas, devem 
promover a mínima restrição à passagem do fluido, sendo quase sempre do 
mesmo diâmetro nominal da linha e com passagem interna compatível com 
o diâmetro interno da linha. 
 
 
Os principais tipos de válvulas de bloqueio são: 
· válvula gaveta (gate valve); 
· válvula macho (plug, cock valve); 
· válvula esfera (ball valve); e 
· válvula de comporta (slide, blast valve). 
 
 
Válvulas de controle ou regulagem (control valves) 
São utilizadas com o objetivo de controlar o fluxo que passa pelo trecho de 
tubulação onde estão instaladas, podendo trabalhar em qualquer posição 
de abertura parcial. O fluxo é controlado através da variação da restrição 
imposta pela válvula à passagem do fluido, por meio da variação da abertu- 
ra da válvula (área entre o obturador e a sede). Normalmente, apresentam 
diâmetros menores do que a linha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Os principais tipos de válvulas de controle ou regulagem são: 
· válvula globo (globe valve); 
· válvula agulha (needle valve); 
· válvula borboleta (butterfly valve); 
· válvula diafragma(diaphragm valve); e 
· válvula de 3 ou 4 vias (three or four way valves). 
 
 
Válvulas de retenção ou unidirecionais 
São utilizadas com o objetivo de permitir o fluxo em um único sentido. 
 
 
Os principais tipos de válvulas unidirecionais são: 
· válvula de retenção (check valve); 
· válvula de retenção e fechamento (stop-check valve); e 
· válvula de pé (foot valve). 
 
 
Válvulas que controlam a pressão a montante 
Os principais tipos de válvulas que monitoram a pressão a montante são: 
· válvula de segurança e alívio (safety, relief valve); 
· válvula de excesso de vazão; e 
· válvula de contrapressão (back-pressure valve). 
 
 
Válvulas que controlam a pressão a jusante 
Os principais tipos de válvulas que controlam a pressão a jusante são: 
· válvulas redutoras e reguladoras de pressão; e 
· válvula de quebra-vácuo. 
 
 
Construção das válvulas 
O corpo é a parte principal, contendo a sede (área de passagem do fluido) e 
as extremidades que serão conectadas à tubulação. As válvulas são peças 
sujeitas à manutenção e, por isso, devem ser, em princípio, facilmente 
desmontáveis, a não ser quando se exija eliminação absoluta do risco de 
vazamento. Os meios de ligação para válvulas são os seguintes: 
 
 
 
 
 
 
 
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Extremidades flangeadas 
Para válvulas maiores que 2" de qualquer material. 
 
 
Extremidades rosqueadas 
Para válvulas menores que 4" em tubulações em que não se exija eliminação 
absoluta do risco de vazamentos. 
 
 
Extremidades para solda de topo 
Para válvulas de aço maiores que 2" em serviços com pressões elevadas ou 
em que se exija eliminação absoluta do risco de vazamentos. 
 
 
Extremidades para solda de soquete 
Para válvulas de aço menores que 2" em que a solda de topo é ineficiente. 
Veja a Figura 15. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15 – Válvula de agulha 
 
 
 
 
 
 
 
As válvulas com corpo fino, como as guilhotinas, borboletas e algumas de 
retenção e esfera são montadas entre os flanges da própria tubulação, sen- 
do que os parafusos de união dos flanges podem passar por fora do corpo 
da válvula (wafer), ou por “orelhas” no entorno do corpo (lug). 
 
 
 
 
 
 
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O corpo é normalmente forjado para diâmetros até 2" e fundido para diâme- 
tros maiores. Pode também ser fabricado por usinagem de barras (para 
diâmetros pequenos e pressões altas). Pode ser bipartido, encamisado (para 
a passagem de fluido quente que garante a não-solidificação do fluido no 
seu interior), ou aletado (para dissipação de calor). 
 
 
O castelo é montado sobre o corpo e fecha a parte superior deste, suportan- 
do e interligando as partes móveis que controlam a abertura da válvula: o 
mecanismo interno e o mecanismo de acionamento. 
 
 
Tipos de fixação do castelo ao corpo: 
· rosqueamento direto - corpo e castelo rosqueados. Para válvulas 
pequenas e pressão baixa; 
· rosqueamento por porca solta de união - montagem com sobrepos- 
tas. Este tipo de fixação é usado em válvulas pequenas submetidas a altas 
pressões, porque garante uma melhor vedação do que o rosqueamento dire- 
to; e 
· montagem por parafusos - a base do castelo é aparafusada no corpo 
(como flanges). Utilizada para válvulas de grande diâmetro onde o sistema 
de porca solta de união se torna inviável. 
 
 
O sistema mecânico que permite a válvula alterar as condições de 
fluxo do fluido que a está atravessando é chamado de “mecanismo 
interno da válvula”. Existem vários tipos de mecanismos internos, 
sendo o que , normalmente , diferencia os tipos de válvula. Os mais 
comuns são compostos de uma haste que se conecta a um obturador 
na sua extremidade. O obturador se assenta na sede para promover o 
fechamento, ou se movimenta (sobre ou através da sede), proporcio- 
nando a variação da área de passagem do fluido e, com isto, o controle 
do fluxo. 
 
 
A haste pode ter um movimento de subida e descida, ou um movimento 
giratório. 
 
 
 
 
 
 
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Outro fator de grande importância em válvulas é o sistema de vedação que 
elas possuem. Esse sistema é necessário porque a haste atravessa o caste- 
lo. O principal sistema utilizado é a caixa de gaxetas convencional, com 
sobreposta e parafusos, ou com porca de aperto. 
 
 
Em aplicações específicas em que há uma preocupação maior com vaza- 
mentos, pode-se usar engaxetamento de fole ou anéis retentores. 
 
 
 
Meios de operação e mecanismos de acionamento de válvulas 
 
 
Os principais meios de operação são os seguintes: 
 
 
Operação manual 
Em uma operação manual, empregam-se volantes e alavancas em válvulas 
de até 12". Para válvulas maiores, usam-se os sistemas de engrenagem e 
parafuso sem fim com o objetivo de suavizar a operação. 
 
 
Em uma operação manual de válvulas situadas fora do alcance do técnico de 
operação, utilizam-se volantes e alavancas com correntes, ou ainda haste 
de extensão. Esta última também para válvulas muito quentes ou frias. 
 
 
Operação motorizada 
A operação motorizada é empregada para válvulas comandadas a distância 
(para controle, intertravamento ou em locais perigosos), situadas em 
posições inacessíveis e muito grandes (que impossibilitam a operação 
manual). Gradativamente, vem sendo cada vez mais utilizada nas 
unidades de pro- cesso devido ao alto grau de automação exigido 
atualmente pela indústria do petróleo. 
 
Nos sistemas de operação motorizada hidráulica ou pneumática, a haste da 
válvula é comandada por um êmbolo ou um diafragma, que está sujeito à 
pressão de óleo ou ar comprimido. O comando hidráulico é usado quase que 
somente para válvulas muito grandes. O comando pneumático é o sistema 
 
 
 
 
 
 
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mais empregado nas válvulas comandadas por instrumentos automáticos 
(válvulas de controle). É preciso não confundir as comandadas por instru- 
mentos automáticos com as de operação automática. 
 
 
Nos sistemas de operação motorizada elétrica, a haste da válvula é 
comandada por um motor elétrico, acionando o volante da válvula por 
meio de engrenagens de redução; ou por solenóide, cujo campo magnético 
movimenta a haste da válvula diretamente por atração. Este último é 
empregado apenas para pequenas válvulas e acionado por relés elétricos ou 
instrumen- tos automáticos. 
 
 
Operação automática (auto-operadas) 
Podem ser comandadas pela pressãode molas ou pela pressão do próprio 
fluido, ou seja, uma conexão na entrada ou na saída da válvula leva o fluido 
até o sistema do acionador para que estas pressões sejam mantidas no 
nível ajustado. Observe a Figura 16 a seguir. 
 
 
 
 
 
Figura 16 – Acionador automático 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Particularidades dos principais tipos de válvulas 
 
 
Válvula gaveta 
São as válvulas de uso mais generalizado, por serem baratas, de operação e 
manutenção simples. Elas são utilizadas principalmente nos ser viços de 
bloqueio para líquidos em geral (desde que não sejam muito corrosivos ou 
voláteis), para quaisquer diâmetros e também para o bloqueio de vapor e ar 
em linhas de diâmetro acima de 8". Em todos esses serviços, as válvulas de 
gaveta são usadas para qualquer pressão e temperatura. As válvulas gaveta 
não têm um fechamento absolutamente estanque. Porém, na maioria das 
aplicações práticas, tal fechamento não é necessário. 
 
 
O obturador (chamado de “gaveta”) se desloca perpendicularmente ao senti- 
do de escoamento do fluido, bloqueando o orifício da válvula. Quando com- 
pletamente aberta, a perda de carga causada por este tipo de válvula é 
desprezível. 
 
 
Elas devem trabalhar totalmente abertas ou totalmente fechadas, isto é, são 
válvulas de bloqueio e não de regulagem. Quando parcialmente abertas, 
causam laminagem da veia fluida acompanhada de cavitação e violenta 
erosão. 
 
 
As válvulas gaveta são sempre de fechamento lento, sendo impossível fechá- 
las instantaneamente. Essa é uma grande vantagem desse tipo de válvula, 
porque se pode controlar o efeito dos golpes de aríete. 
 
 
A “gaveta” pode ser em cunha ou paralela. A gaveta em cunha é de melhor 
qualidade e proporciona um fechamento mais seguro do que a gaveta para- 
lela, embora esta última seja mais simples. 
 
 
Nessas válvulas, encontramos diferentes sistemas de movimentação da haste, 
sendo eles: 
 
 
 
 
 
 
 
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· haste ascendente com rosca externa: a haste tem apenas movimen- 
to de translação, e o volante, preso ao castelo por uma porca fixa, apenas 
movimento de rotação. A rosca da haste é externa à válvula, estando assim 
livre do contato com o fluido. 
 
 
· haste ascendente com rosca interna: é a disposição mais usual em 
válvulas pequenas e também em válvulas grandes de qualidade inferior. O 
volante é preso à haste, e a rosca da haste está no castelo. A haste e o 
volante têm movimentos de translação e rotação. 
 
 
· haste não-ascendente: a haste e o volante têm apenas movimento 
de rotação. A haste possui rosca na extremidade da parte de dentro da 
válvula, a qual gira dentro da rosca da gaveta, proporcionando seu movi- 
mento de translação. 
 
 
As válvulas gaveta apresentam alguns problemas característicos durante 
sua operação como, por exemplo, em casos de alta pressão, quando a 
operação destas válvulas torna-se difícil. Para diminuir este problema, po- 
demos usar chaves apropriadas aplicadas ao volante, ou instalar um desvio 
na válvula. Na abertura ou no fechamento da válvula, utiliza-se o desvio 
para evitar alto diferencial de pressão na operação. 
 
 
Outro fator importante nessas válvulas são as gaxetas, que requerem aten- 
ção especial, visto que tanto a má lubrificação como o aperto demasiado 
podem acarretar dificuldades na operação. Pouco aperto pode provocar um 
pequeno vazamento com o uso. 
 
 
A abertura ou o fechamento total de uma válvula gaveta pode trancá-la na 
posição, além de que depósitos e defeitos na gaveta ou na sede podem fazer 
com que a válvula perca a vedação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Uma variante da válvula gaveta é a válvula de fecho rápido. 
Neles, a gaveta é manobrada por uma alavanca externa, 
fechando-se com um movimento único de alavanca 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula globo 
Nas válvulas globo, o fechamento é feito por meio do obturador em forma de 
tampão, o qual se move contra o orifício (sede) da válvula. Essas válvulas 
podem apresentar excelente vedação e trabalhar em qualquer posição inter- 
mediária, sendo utilizadas como válvulas de controle e regulagem. 
 
 
Devido à sua forma construtiva, geram mais perda de carga que os outros 
tipos, mesmo estando totalmente abertas. 
 
 
Encontramos também válvulas globo com dupla sede, que são válvulas que 
possuem dois obturadores em forma de tampão na mesma haste, os quais 
se movem contra duas sedes (dividindo o fluxo na entrada da válvula). 
 
 
Válvula agulha 
São as variantes das válvulas globo, onde o tampão é substituído por uma 
peça cônica fina (denominada “agulha”), com sede também cônica, que 
permite um controle mais delicado da vazão. É usada em linhas de até 2". 
 
 
Válvula em “Y” e angular 
São as variantes das válvulas globo, nas quais o corpo possui um formato de 
“Y”. Apresentam uma haste a 45° com o corpo e, em conseqüência disso, 
as perdas de carga ficam bastante reduzidas. Essas válvulas são muito 
utilizadas para bloqueio e regulagem de vapor. 
 
Nas angulares, os bocais de entrada e saída fazem 90° entre si. Permitem 
 
 
 
 
 
 
 
 
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perdas de cargas menores que a válvula globo comum e evitam o acúmulo 
de sólidos em suspensão. 
 
 
Válvula gaiola 
São as variantes das válvulas globo em que o obturador tem a forma de um 
copo invertido perfurado (como uma gaiola), o qual se movimenta dentro da 
passagem da sede. Essas válvulas são empregadas para reduzir cavitação e 
ruído. 
 
 
Válvula diafragma 
Muito usadas para fluidos perigosos, elas fazem o bloqueio através do 
fechamento de um diafragma flexível sobre a sede. A haste e o sistema de 
acionamento ficam fora de contato com o fluido. Têm sua utilização limita- 
da pelo material do diafragma. 
 
 
Válvula macho 
Nas válvulas macho, o obturador é cônico e possui um furo na vertical. 
Dessa forma, quando o furo estiver alinhado com a tubulação, a passagem 
do fluido é permitida. As operações de abertura e fechamento se dão pela 
rotação em 1/4 de volta da haste, girando o obturador. Esse tipo de válvula 
é, fundamentalmente, de bloqueio para fechamento rápido. Quando total- 
mente abertas, a perda de carga é mínima. 
 
 
São utilizadas, principalmente, nos serviços de bloqueio de gases para qual- 
quer diâmetro, temperatura ou pressão, bem como no bloqueio rápido de 
vapor e líquidosem geral para pequenos diâmetros e baixas pressões. 
 
 
Válvula de 3 ou 4 vias 
São variantes da válvula macho, onde os obturadores têm furos em forma de 
“T”, “L” ou em cruz, com o corpo de 3 ou 4 bocais para ligação às tubulações. 
São empregadas para manobras com vários alinhamentos do fluido, simplifi- 
cando a operação e diminuindo o número de válvulas comuns necessárias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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É possível conseguir, especialmente em válvulas pequenas, um fechamento 
absolutamente estanque. 
 
 
Válvula esfera 
Definidas como variantes das válvulas macho, o macho cônico é substituído 
por um obturador esférico, deslizando na sede entre anéis retentores. O 
obturador comum possui um furo do mesmo diâmetro das conexões da 
válvula. As vantagens dessas válvulas sobre as de gaveta são o menor 
tamanho e peso, além de melhor vedação. São bastante empregadas e tam- 
bém possuem obturadores especiais para funções de controle. 
 
 
Válvula borboleta 
As válvulas borboleta possuem um obturador em forma de disco. A opera- 
ção se dá pela rotação em 1/4 de volta da haste. Quando o disco se posiciona 
perpendicularmente à tubulação, bloqueia o fluxo. São válvulas de regulagem, 
mas com construção especial podem ser empregadas como bloqueio. São 
usadas em tubulações de grande diâmetro, sujeitas a baixas pressões e a 
temperaturas moderadas, para líquidos e gases, corrosivos e com sólidos 
em suspensão. 
 
 
Válvula de controle 
São válvulas dos tipos adequados para regulagem (globo, borboleta, etc.), 
com acionamento motorizado (atuadores), usadas em combinação com ins- 
trumentos automáticos, os quais as comandam a distância. São utilizadas 
principalmente em acionadores pneumáticos, existindo uma gama enorme 
de diferentes tipos de acionadores, que se aplicam a diferentes necessida- 
des. 
 
 
Válvula de retenção 
Permitem a passagem de fluido apenas em um sentido, fechando-se automa- 
ticamente se houver tendência à inversão no sentido de escoamento, por 
diferença de pressões exercidas pelo próprio fluido. São, por isso, válvulas 
de operação automática, usadas, por exemplo, em linhas de recalque de 
 
 
 
 
 
 
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bombas em paralelo para evitar o retorno de fluido através das bombas 
paradas, em linhas de carregamento de tanques para evitar um possível 
esvaziamento, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Operação manual 
 
 
Atuadores 
 
 
Conjunto de válvulas de segurança 
 
Figura 17 – Operação manual e motorizada 
 
 
 
 
 
 
 
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Existem vários tipos de válvulas de retenção, sendo os principais: 
· válvula de retenção de portinhola - seu fechamento é feito por uma 
portinhola articulada, a qual se assenta no orifício da válvula. Essas válvu- 
las não devem ser usadas em tubulações sujeitas a freqüentes inversões de 
fluxo devido à tendência a vibrarem fortemente. 
 
 
· válvula de retenção tipo plug - o fechamento da válvula é semelhan- 
te ao da válvula globo e é feito por meio de um tampão cuja haste desliza 
em uma guia interna. Essa válvula causa perdas de carga muito grandes e, 
por isso, é pouco usada em linhas de diâmetros acima de 6". Adequada ao 
trabalho com gases e vapores. 
 
 
· válvula de retenção de esfera - é semelhante à válvula de retenção 
tipo plug, havendo, porém, uma esfera em lugar do tampão e da haste. 
Apresenta fechamento mais rápido e é muito boa para fluidos de alta visco- 
sidade. É fabricada apenas para diâmetros de até 2". 
 
 
· válvula de retenção “de pé” - tipo especial usado para manter a 
escorva nas linhas de sucção de bombas. É semelhante à válvula de reten- 
ção tipo plug. 
 
 
· válvula de retenção e fechamento - semelhante à válvula globo, 
com tampão capaz de deslizar sobre a haste. Na posição aberta, funciona 
como válvula de retenção tipo plug e, na posição fechada, como válvula de 
bloqueio. Utilizada em linhas de saída de caldeiras. 
 
 
· válvula de segurança e alívio 
Controla a pressão a montante, abrindo-se automaticamente quando esta 
pressão ultrapassa um determinado valor para o qual a válvula foi ajustada. 
Resumidamente, podemos dizer que a construção dessa válvula é semelhan- 
te à da válvula globo angular. O tampão é mantido fechado contra a sede 
pela ação de uma mola com parafuso de regulagem. Regula-se a tensão da 
mola de maneira que se tenha a pressão de abertura da válvula desejada. 
 
 
 
 
 
 
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A mola pode ser interna, dentro do castelo da válvula, ou externa, preferin- 
do-se esta última disposição para ser viços com fluidos corrosivos, muito 
viscosos, ou com gases liquefeitos que possam congelar. 
 
 
Essas válvulas são chamadas de “válvulas de segurança”, quando destina- 
das a trabalhar com fluidos compressíveis (vapor, ar, gases), e de “válvulas 
de alívio”, quando destinadas a trabalhar com fluidos incompressíveis (lí- 
quidos). 
 
 
A construção das válvulas de segurança e de alívio é semelhante. Nas de 
segurança a abertura total da válvula ocorre imediatamente quando o fluido 
atinge a pressão de ajuste, e o fechamento ocorre repentinamente quando o 
fluido volta a uma pressão abaixo da pressão de ajuste. Nas de alívio, a 
abertura é gradual, atingindo o máximo com 110% a 125% da pressão de 
ajuste. 
 
 
Elas têm um tratamento diferenciado em relação às válvulas de bloqueio, 
retenção e controle, pois são instaladas com o objetivo de proteger os 
equipamentos da unidade de sobrepressões. 
 
 
Há muitas causas possíveis de sobrepressão (descargas bloqueadas, ruptu- 
ra de tubos de trocadores, incêndios, etc.), as quais são analisadas durante 
o projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Válvula reguladora 
de pressão (com piloto) 
Válvula globo 
de operção rápida 
Válvula reguladora 
de pressão (automática) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula em “Y” Válvula sem gaxeta Válvula globo 
de agulha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula globo 
angular 
Válvula globo 
reto 
Válvula de gaveta 
 
 
 
 
 
Figura 18 – Alguns tipos de válvulas 
 
 
 
 
 
 
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(c.3) Purgadores devapor 
 
 
Separam e eliminam o condensado formado nas tubulações que transpor- 
tam vapor. Alguns tipos, devido ao seu princípio de funcionamento, remo- 
vem também o ar e outros gases não-condensáveis que possam existir na 
linha, após a remoção do condensado. O aparecimento de condensado em 
tubulações de vapor pode se dar devido à perda de calor para o meio 
ambiente, ao arraste de gotículas, à colocação em operação de determinado 
trecho de tubulação fria ou a trechos de tubulações bloqueadas. Remove-se 
o condensado existente nas linhas de vapor para: 
· conservar a energia do vapor; 
· evitar vibrações e golpes de ariete nas tubulações, causados pelo 
arraste do condensado e pelo encontro do vapor com bolsões de 
condensado; 
· reduzir os efeitos de corrosão e erosão; e 
· evitar a entrada de condensado em turbinas, porque isso causa 
danos irreparáveis em suas palhetas. 
 
 
 
 
Mecânicos Termostáticos Especiais 
Opera baseado na diferença de 
densidade da água para o vapor 
Opera baseado na diferença de 
temperatura dos fluidos 
 
Purgadores de bóia Purgadores de 
expansão metálica 
Purgadores 
termodinâmicos 
Purgadores de 
panela invertida 
Purgadores de 
expansão líquida 
Purgadores de 
impulso 
 Purgadores de 
expansão balanceada 
(fole) 
 
 
 
Figura 19 – Classificação dos purgadores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Particularidades de alguns tipos de purgadores 
 
 
Purgadores de bóia 
A saída do condensado é aberta por uma válvula comandada por bóia. 
Enquanto há condensado, a bóia flutua e abre a saída dele, o qual é expulso 
pela própria pressão do vapor. Esse purgador tem descarga contínua. Veja a 
Figura 20 a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 20 – Purgadores de bóia 
 
Purgadores de panela invertida 
É o tipo mais usado. Consiste em uma caixa dentro da qual existe uma 
panela com o fundo para cima, comandando a válvula que fecha a saída do 
condensado. Para o início da operação, o purgador deve estar cheio de 
água; a panela fica pousada no fundo, abrindo a válvula, por onde sai o 
excesso de água. O vapor, quando chega, é lançado dentro da panela, de 
onde é expulsa a água (que escapa pela saída) até que a quantidade de água 
dentro da panela, tornando-se pequena, faz com que ela flutue, fechando a 
válvula de saída. Observe a Figura 21 na página ao lado. 
 
 
O ar contido na panela sai pelo pequeno furo existente no fundo dela, por 
onde escapa também um pouco de vapor; o ar acumula-se, então, no topo 
do purgador, sendo o vapor condensado pela saturação do ambiente. Ao 
 
 
 
 
 
 
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chegar mais condensado, a panela enche-se de água, perde flutuação e 
afunda, abrindo a válvula. A pressão do vapor faz sair o ar acumulado e o 
condensado até que, diminuída a quantidade de condensado dentro da pa- 
nela, é restabelecida a flutuação com o fechamento da válvula. 
 
 
PURGADOR ABERTO 
Descarga de condensado 
 
ORIFÍCIO 
ENTRADA 
VÁLVULA (aberta) 
 
 SAÍDA 
 
 
 
 
 
PANELA INVERTIDA 
(afundada) 
 
 
PURGADOR FECHADO 
Chegada de vapor 
 
 
BOLHAS DE VAPOR 
ENTRADA 
 
 
 
CONDENSADO 
 
 
 
VÁLVULA (fechada) 
 
 SAÍDA 
 
 
 
 
PANELA INVERTIDA 
(afundada) 
 
 
 
PURGADOR ABERTO 
Descarga de condensado 
 
VÁLVULA (aberta) 
 
ENTRADA 
 
 SAÍDA 
 
CONDENSADO 
VAPOR 
 
 
PANELA INVERTIDA 
(afundada) 
 
 
 
Figura 21 – Purgadores de panela invertida 
 
 
 
 
 
 
 
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Purgadores de expansão balanceada 
Consiste em uma caixa com um pequeno fole em seu interior que comanda a 
válvula de saída do condensado. O fole contém um líquido de ponto de 
ebulição inferior ao da água. O purgador funciona pela diferença de tempera- 
tura que existe sempre, para a mesma pressão, entre o vapor e o condensado. 
 
 
O vapor, mais quente, vaporiza o líquido dentro do fole, que se dilata, fecha 
a válvula e impede, portanto, a saída do vapor. O condensado e o ar, como 
são mais frios, contraem o fole e a válvula se abre. Não pode ser empregado 
para vapor superaquecido. 
 
 
Purgadores termodinâmicos 
Consiste em um disco que trabalha livre dentro de uma pequena câmara, 
abrindo ou fechando, e bloqueia simultaneamente a entrada de vapor e a 
saída de condensado. O condensado ou o ar que chega ao purgador é 
empurrado pelo vapor, levanta o disco e escapa. Quando o vapor chega ao 
purgador, a princípio também escapa. Mas, logo em seguida, o jato de vapor 
em alta velocidade, passando por baixo do disco, cria uma zona de baixa 
pressão e o disco tende a fechar a saída do vapor. Quando o disco começa a 
abaixar, a pressão do vapor que sai para a câmara acima do disco força 
então o disco para baixo. Conseqüentemente, o movimento de descida do 
disco provoca uma redução na seção de saída do vapor, aumentando sua 
velocidade e a depressão causada. Essa seqüência faz com que o disco 
desça rapidamente, fechando a saída do vapor. Fechado, o disco fica em 
equilíbrio (a mesma pressão nas duas faces) até que o vapor retido em cima 
começa a condensar e a pressão cai e o disco sobe, reiniciando-se o ciclo. 
 
 
De construção extremamente simples, barata e de baixa manutenção, esse 
tipo de purgador está sendo empregado cada vez mais para linhas de vapor e 
de aquecimento, desde que a quantidade de condensado não seja muito gran- 
de. Não deve ser usado quando a contrapressão do condensado for maior do 
que 50% da pressão do vapor, ou quando a pressão do vapor for inferior a 
0,7kgf/cm2. Pode ser utilizado para altas pressões e altas temperaturas. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 22 – Purgador termodinâmico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(c.4) Filtros e outros dispositivos separadores 
 
 
Os filtros e os dispositivos separadores são usados para retirar, ou separar 
como o próprio nome diz, elementos indesejáveis que podem estar associa- 
dos ao fluido conduzido através da tubulação. Elementos como partículas 
sólidas, por exemplo, podem causar grandes danos a equipamentos, sendo, 
por isso, necessário separar estes elementos do fluido conduzido. 
 
 
Filtros 
Os filtros são também aparelhos separadores destinados a reter corpos 
estranhos, poeiras e sólidos em suspensão em correntes de líquidos ou 
gases. Duas classes de filtro são de uso comum em tubulações industriais e 
são tratados a seguir: 
 
 
Filtrosprovisórios 
Eles são montados entre dois flanges de uma peça (carretel, redução, joe- 
lho, etc.), próximo ao bocal de entrada do equipamento (bombas, compres- 
sores, turbinas, etc.), para evitar que sujeira e corpos estranhos, deixados 
durante a montagem dos mesmos, penetrem nesses equipamentos quando o 
sistema for posto em funcionamento. Depois que as tubulações já estiverem 
em funcionamento normal por algum tempo e, portanto, tiverem sido com- 
pletamente lavadas pelo próprio fluido circulante, os filtros provisórios deve- 
rão ser removidos. 
 
 
 
 
 
 
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Os filtros provisórios mais comuns são os discos de chapas perfuradas ou 
os anéis de chapas finas com cesta de tela, como podemos observar tam- 
bém na Figura 23 a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 23 – Filtro provisório 
 
 
 
 
 
 
Filtros permanentes 
Os principais casos de emprego dos filtros permanentes envolvem: 
· tubulações com fluidos sujos que sempre possam apresentar cor- 
pos estranhos; 
· tubulações de entrada de instrumentos e equipamentos muito sen- 
síveis a corpos estranhos; 
· casos em que se deseje uma purificação rigorosa e controlada do 
fluido circulante; e 
· tubulações de entrada em estações de medições (EMED) para evitar 
dúvidas no faturamento. 
 
 
Consistem geralmente em uma caixa de aço, de ferro fundido ou de bronze, 
com os bocais para tubulações de entrada e de saída e chicanas que condu- 
zem à veia fluida, no interior da qual são montados os elementos de filtragem 
(observe a Figura 24). Os tipos de elementos e os materiais de construção 
 
 
 
 
 
 
 
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dos mesmos variam de acordo com as propriedades do fluido circulante e 
das impurezas, com o grau de filtragem desejado, etc. Conforme o modelo 
do filtro, os elementos filtrantes podem ter a forma de cestas cilíndricas, 
cones, discos, cartuchos, etc. 
 
 
Os tipos mais comuns de elementos filtrantes aplicados para diferentes 
finalidades são: 
· filtragem grosseira de líquidos: grades metálicas, telas metálicas e 
chapas perfuradas; 
· filtragem fina de líquidos: telas finas, feltro, náilon, porcelana, 
papel, etc; e 
· filtragem de gases: palhas metálicas, feltro, camurça, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 24 – Filtros permanentes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Outros dispositivos separadores 
Além dos purgadores de vapor, outros dispositivos separadores são também 
usuais em tubulações industriais. As operações mais comumente efetuadas 
por esses aparelhos são as seguintes: 
· separação de poeiras e sólidos em suspensão em líquidos e gases; 
· separação de água e/ou óleo em tubos de ar comprimido e de 
outros gases; e 
· separação de ar em tubos de vapor. 
 
 
Os princípios gerais de funcionamento da maioria desses aparelhos são: 
flutuação, inércia, capilaridade e absorção. Alguns separadores aproveitam- 
se, simultaneamente, de mais de um dos fenômenos mencionados. 
 
 
Os que trabalham por flutuação são semelhantes aos purgadores de bóia, 
empregados na separação e na eliminação de água e de outros líquidos das 
tubulações de ar e de gases em geral. Esses separadores são muito usados 
para a drenagem da água formada em tubulações de ar comprimido e, por 
isso, denominados às vezes de “purgadores de água”. 
 
 
Os que trabalham por inércia são destinados a separar líquidos e sólidos em 
suspensão (inclusive poeiras) em tubulações de gases. Nesses separadores, 
a corrente de gás carregada de partículas líquidas ou sólidas é obrigada a 
mudar várias vezes de direção em grande velocidade. Nessas mudanças de 
direção, as partículas líquidas ou sólidas separam-se por serem mais pesa- 
das (devido à inércia), sendo recolhidas e eliminadas. 
 
 
Os que trabalham por capilaridade servem principalmente para a coleta e 
eliminação de ar e de água em tubulações de líquidos leves. Nesses apare- 
lhos, a corrente líquida atravessa elementos de tela fina ou de palhas espe- 
ciais, onde se formam, por diferença de capilaridade, bolhas de ar ou gotículas 
de água, as quais são coletadas depois. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Os que trabalham por absorção são aparelhos no interior dos quais existem 
substâncias especiais capazes de absorver e reter o material que se deseja 
separar. A veia fluida atravessa esses elementos, onde a absorção ocorre 
geralmente por meio de reações químicas. Os elementos absorventes têm 
uma vida relativamente curta, ao final da qual devem ser substituídos. 
Alguns desumidificadores funcionam segundo esse princípio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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[Tanques, vasos, torres e reatores 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Tanques 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Pátio de tanques 
 
 
(a.1) Finalidades 
 
 
Os tanques armazenam os diversos produtos envolvidos na produção em 
uma unidade de processo da pressão atmosférica até baixas pressões (apro- 
ximadamente 15 psig). 
 
 
Neles são estocadas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
PP EE TT RR OO BB RR AA SS AA BB AA SS TT EE CC II MM EE NN TT OO 22 00 00 88 
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· Matérias-primas 
Em grandes quantidades para garantir o suprimento das plantas. 
· Produtos intermediários 
Produtos finais para algumas unidades e matéria-prima para outras são 
estocados para que não seja necessária a operação conjunta. 
· Produtos finais 
Estocados, esperando distribuição para os consumidores. 
 
 
Portanto, como podemos observar, os tanques são fundamentais para per- 
mitir boa flexibilidade para as operações e garantir a continuidade do 
processamento de petróleo. 
 
 
(a.2) Classificação quanto à função 
 
 
· Tanques de armazenamento - estoque de matérias-primas e produtos 
acabados à pressão atmosférica. 
· Tanques de recebimento - estoque de produtos intermediários. 
· Tanques de resíduo - armazena produtos fora de especificação ou 
provenientes de operações indevidas, aguardando reprocessamento. 
· Tanques de mistura - usados para obtenção de misturas de produtos, 
ou produtos e aditivos, visando ao acerto de especificação. 
 
 
(a.3) Classificação quanto ao tipo 
 
 
Os tanques podem ser classificados quanto ao fundo,