Aulas 01 02 03 INST

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Universidade Federal da Paraíba 
Centro de Tecnologia 
Departamento de Engenharia de Alimentos 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS E INSTRUMENTAÇÃO I 
 
Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Engenheiro Mecânico – UFPB 
Doutor em Engenharia Mecânica – USP 
 
Notas de aula do curso de: 
2016 
Aulas 01, 02 e 03 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Conteúdo Programático das Aulas 01, 02 e 03 
 Generalidades 
o Fluido, Tubo e Tubulação – Conceitos e Definições 
 Classificação das Tubulações Industriais 
o Quanto ao emprego 
o Quanto ao fluido conduzido 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Conceitos e Definições 
É uma substância que se deforma continuamente quando submetido a uma 
tensão de cisalhamento, não importando o quanto pequena possa ser essa 
tensão. 
• Fluido 
• Tensão de cisalhamento em um fluido 
É o componente tangencial da força que age sobre a superfície, dividida pela 
área da superfície. 
Elemento de fluido sujeito a uma deformação cisalhante 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
 Newtoniano, ,  = cte (relação linear); 
 Não-newtoniano (relação não-linear). 
► Os fluidos newtonianos são fluidos nos quais a tensão de cisalhamento é 
diretamente proporcional à taxa de deformação (obedecem a lei de Newton da 
viscosidade). 
► Os fluidos não-newtonianos são todos os fluidos nos quais a tensão 
cisalhante não é diretamente proporcional à taxa de deformação. 
• Classificação dos fluidos: 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
► Os fluidos não-newtonianos são geralmente classificados como tendo 
comportamento independente ou dependente do tempo. 
 
― Na classificação dos fluidos não-newtonianos de comportamento independente 
do tempo têm-se: os pseudoplásticos, os dilatantes e os plásticos de Bingham 
ou plásticos ideais. 
 
― Na classificação dos fluidos não-newtonianos de comportamento dependente do 
tempo têm-se: os tixotrópicos, os reopéticos e os viscoelásticos. 
• Classificação dos fluidos: 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
• Noção de reologia dos fluidos: 
Um fluido perfeito (ideal) não tem viscosidade: escoa sem que 
seja necessário submetê-lo a uma tensão de cisalhamento. 
Fonte: ASSY, T. M. (2004). 
du/dy 
n – índice de comportamento do 
escoamento do fluido 
k – índice de consistência 
• Modelo exponencial para fluidos 
com comportamento independente 
do tempo 
Onde: 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
(n < 1) – Pseudoplástico (tornam-se delgados com as tensões tangenciais. Ex: polpa de 
papel em água, soluções poliméricas, suspensões coloidais, xarope, melados) – Caso (3). 
(n = 1 e k = ) – Newtonianos (água, ar, gasolina, óleo, etc) – Caso (2). 
(n >1) – Dilatante (torna-se mais espesso com as tensões tangenciais. Ex: areia molhada; 
maizena – ao se misturar com água se torna uma massa muito espessa) – Caso (1). 
(n < 1) – Plástico (um fluido fortemente pseudoplástico é chamado de plástico) – Caso (5). 
Plástico de Bingham ou ideal – comporta-se como sólido até que uma tensão limítrofe (0) 
seja excedida, e subseqüentemente apresenta uma relação linear constante de  sobre du/dy 
(caso limite de uma substância plástica). Ex: pasta de dente; maionese; suspensões de argila; 
chocolate; mostarda; ketchup. Caso (4). 
• Exemplos de comportamento reológico de fluido independente do tempo 
Conceitos e Definições 
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São elementos vazados, normalmente de forma cilíndrica e seção constante, 
utilizados no transporte de fluidos (líquidos ou gases), inclusive materiais 
pastosos e fluidos com partículas sólidas em suspensão. 
– Para auxiliar o deslocamento dos fluidos entre os equipamentos (vasos, torres, 
permutadores etc.) e para os tanques de armazenamento, ao final do processo, 
são utilizadas máquinas como bombas e compressores. 
Conceitos e Definições 
• Tubos 
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Conceitos e Definições 
– A maioria funciona como condutos forçados, isto é, o fluido preenche toda a área 
da seção transversal. Logo, não há superfície livre. 
 
– Fazem exceção apenas as tubulações de esgoto e, às vezes, de água, que 
trabalham com superfície livre como canais. 
Fluido Fluido 
• Tubos 
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Nomenclatura utilizada no Brasil 
– TUBOS (CONDUTOS RÍGIDOS). 
– MANGUEIRAS OU MANGOTES (CONDUTOS OU TUBOS FLEXÍVEIS). 
 
Nomenclatura utilizada nos Estados Unidos 
– PIPE e TUBE: TUBOS. 
– PIPE: CONDUZIR FLUIDOS DO PROCESSO. 
– TUBE: DESTINADOS PARA OUTRAS FUNÇÕES. 
• Tubos 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
– Um dos primeiros problemas de engenharia que a humanidade enfrentou, à medida que as 
cidades foram se desenvolvendo, foi o suprimento de água para o uso doméstico e 
irrigação de plantações. 
– Nosso estilo de vida urbano só pode ser mantido com abundância de água e está claro, 
por meio da arqueologia, que cada civilização de sucesso da pré-história investiu na 
construção e manutenção dos sistemas de água. 
– Os aquedutos romanos, alguns dos quais ainda existem, são os melhores exemplos 
conhecidos. 
– Há mais de 2500 anos os gregos construíram 1280 km de aquedutos perto de Atenas. 
Uma Breve História 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
– O mais famoso é o aqueduto de Nimes, construído em 18 d.C. pelos romanos, uma 
estrutura de mais de 50 km de comprimento com 48,8 m de altura em seu ponto mais alto. 
Fonte: Internet. 
Uma Breve História 
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– O aqueduto mais longo, com 141 km, está em Cartago na Tunísia, construído pelos 
romanos entre 117-138 d.C. O aqueduto trazia água de Zaghouan para Cartago. 
Fonte: Internet. 
Uma Breve História 
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– Herança romana na península Ibérica, construído entre os séculos 1º e 2º d.C., tem 15 km de 
extensão e seu ponto mais alto tem 28,5 m de altura, com fundações que avançam mais de 6 m 
no subsolo. Transporta as águas do rio Fuente para o centro da cidade de Segóvia. 
Fonte: Internet. 
Uma Breve História 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Uma Breve História 
– A estrutura tem 249 m de comprimento e é parte do aqueduto romano de Tárraco, que 
fornecia água do rio Francolí para a cidade de Tarragona, na Espanha, em um percurso 
de cerca de 15 km. 
Fonte: Internet. 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Uma Breve História 
– Iniciado em 1593 no reinado de D. Filipe I e concluído em 1614 por Pedro Fernandes de 
Torres. É constituído na totalidade por 180 arcos e inicia o seu percurso em Pegões na 
freguesia de Carregueiros de Tomar e termina na Mata Nacional dos Sete Montes. 
Fonte: Internet. 
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Uma Breve História 
• Aqueduto das Águas Livres 
em Lisboa, Portugal. 
– Termina no Largo das 
Amoreiras e foi construído no 
século XVIII (1748) com 18,6 
km de extensão. 
Fonte: Internet. 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Uma Breve História 
– Aqueduto do Lazareto, construído em 
1896 foi edificado com pedras e óleo 
de baleia. Localiza-se na Praia Preta, 
costa sul de São Sebastião no Rio de 
Janeiro. 
Fonte: Internet. 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
– Aqueduto da Carioca,mais conhecido como Arcos da Lapa. Construído no Rio de 
Janeiro (1719-1725) com 270 m de extensão e 17 m de altura. 
Fonte: Internet. 
Uma Breve História 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Uma Breve História 
Fonte: Çengel & Cimbala (2015). 
– O exemplo de engenharia mais 
impressionante do ponto de vista técnico 
encontra-se na cidade helenística de 
Pergamon. Entre 283 e 133 a.C, foi 
construído uma série de tubulações de 
chumbo e argila pressurizadas, com até 
45 km de comprimento e que operavam 
com pressão maior que 1,7 MPa (180 m 
de altura de carga). 
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• Tubulação 
► APLICAÇÕES: 
 
– Distribuição de água potável ou de processos industriais; 
– Distribuição de vapor para força e/ou para aquecimento; 
– Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes; 
– Distribuição de ar comprimido; 
– Distribuição de gases e/ou líquidos industriais. 
► DEFINIÇÃO: Conjunto de tubos e de seus diversos acessórios. 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
– A necessidade da existência das tubulações decorre principalmente do fato de 
o ponto de geração ou de armazenagem dos fluidos estar, em geral, distante do 
seu ponto de utilização. 
– Usam-se tubulações para o transporte de todos os materiais capazes de 
escoar, em toda a faixa de variação de pressões e temperaturas usuais na 
indústria: desde o vácuo absoluto até cerca de 1000 MPa, e desde próximo do 
zero absoluto (-273 ºC) até as temperaturas de metais em fusão. 
► CARACTERÍSTICAS: 
• Tubulação 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
► Os tubos de aço, que hoje dominam largamente quase todos os campos de 
aplicação industrial, são de desenvolvimento relativamente recente, datando de 
1825 o primeiro tubo de aço, fabricado na Inglaterra. 
► Só em 1886, com a primeira patente dos irmãos Mannesmann, do “laminador 
oblíquo” foi possível produzir economicamente tubos de aço sem costura. 
Nessa época os tubos de aço eram necessários principalmente para resistir às 
pressões cada vez mais altas das tubulações de vapor. 
• Tubos de Aço 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Um dos motores a vapor do Titanic (1911). 
Fonte: Internet. 
Conceitos e Definições 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Conceitos e Definições 
► Nessas indústrias, o valor das tubulações representa, em média, 20 a 25% 
do custo total da instalação industrial; 
► A montagem das tubulações atinge, em média, 45 a 50% do custo total da 
montagem de todos os equipamentos; 
► O projeto das tubulações vale, em média, 20% do custo total do projeto da 
indústria. 
 
Obs: “Industria de processo” é um nome genérico para designar as indústrias em que 
materiais fluidos sofrem transformações físicas e/ou químicas, ou as que se dedicam à 
armazenagem, manuseio ou distribuição. Dentre essas indústrias encontram-se, por 
exemplo, muitas indústrias de alimentos. 
• Tubulações na Indústria de Processo 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Classificação das Tubulações 
CLASSIFICAÇÃO 
DAS 
TUBULAÇÕES 
Tubulações dentro 
de instalações 
industriais 
Tubulações fora 
de instalações 
industriais 
Tubulações de 
utilidades 
Tubulações de 
instrumentação 
Tubulações de 
transmissão hidráulica 
Tubulações de 
drenagem 
Tubulações de 
transporte 
Tubulações de 
distribuição 
Tubulações de 
processo • Classificação das Tubulações 
Industriais quanto ao Emprego 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Classificação das Tubulações 
CLASSIFICAÇÃO 
DAS 
TUBULAÇÕES 
VAPOR 
ÓLEOS 
AR 
GASES 
ESGOTOS E DRENAGEM 
FLUIDOS DIVERSOS 
ÁGUA 
• Classificação das Tubulações Industriais quanto ao Fluido Conduzido 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Exemplo de Tubulações 
Tubulação de processo. 
Fonte: Çengel & Cimbala (2015). 
Notas de Aula: Prof. Geraldo Dantas Silvestre Filho 
Exemplo de Tubulações 
Tubulação de utilidades. 
Fonte: Çengel & Cimbala (2015).