AULA 2 MATERIAIS ESPEC

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09/08/2019
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Materiais e 
Especificações de 
Tubos
Docente: Mário Bittencourt
Tubos
 Tubos são condutos fechados, destinados 
principalmente ao transporte de fluidos.
 A grande maioria dos tubos funciona como 
condutos forçados, isto é, sem superfície livre, 
com o fluido tomando toda área da seção 
transversal.
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Tubos de Aço-carbono
 Chamados de uso geral
 Baixo custo
 Excelentes qualidades 
mecânicas 
 Fácil de soldar e de 
conformar 
Tubos de Aço-carbono
 Utilizado para: água doce, vapor, condensado, 
ar comprimido, óleo, gases e muitos outros 
fluidos pouco corrosivos.
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Tubos de Aço-carbono
 Representam aproximadamente 90% dos tubos 
industriais;
 Apresentam os limites de trabalho em função da 
temperatura:
450ºC para serviço severo
480ºC para serviço não severo
520ºC máximo em picos de temperatura
370º C início deformação por fluência
530º C oxidação intensa
- 45º C fragilização
Tubos de Aço-carbono
 Existem aços-carbono especiais para 
baixas temperaturas com menos 
carbono e mais manganês.
 Para temperaturas abaixo de 0ºC e 
acima de 400ºC é recomendado a 
utilização de aço-carbono acalmado 
(1% de Si).
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Tubos de Aço-carbono
 O aço-carbono exposto à atmosfera sofre corrosão 
uniforme (ferrugem) e o contato direto com o solo 
causa corrosão alveolar penetrante.
Tubos de Aço-carbono
 De um modo geral o aço-carbono apresenta baixa 
resistência à corrosão (utiliza-se com revestimento 
ou joga-se com sobre espessura).
 Os resíduos de corrosão do aço-carbono não são 
tóxicos mas podem afetar a cor e o gosto do fluido 
conduzido.
 O aço-carbono é violentamente atacado pelos ácidos 
minerais, principalmente quando diluídos ou quentes 
e suporta razoavelmente o serviço com álcalis.
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Tubos de Aço-carbono
 Os tubos de aço-carbono são comercializados sem 
tratamento (tubo preto) ou protegidos com 
revestimento de zinco depositado a quente (tubo 
galvanizado).
Tubos de Aço Inoxidável
 Aços-liga são todos os outros aços que contêm 
outros elementos, além dos que compõem os 
aços-carbono.
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Tubos de Aço Inoxidável
 Os tubos de aços inoxidáveis são bem mais caros 
que os aços-carbono
 A soldagem, conformação e montagem também 
são mais difíceis e mais caras.
Tubos de Aço Inoxidável
CASOS GERAIS DE EMPREGO 
 Altas temperaturas
 Baixas temperaturas
 Alta corrosão
 Necessidade de não contaminação
 Segurança
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Especificação de Material 
para Tubos de Aço
 Não deve-se confundir especificação com norma 
dimensional.
 No caso de tubos as especificações mais comuns 
são:
Especificação de Material 
para Tubos de Aço
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Especificação de Material 
para Tubos de Aço
Especificação de Material 
para Tubos de Aço
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Especificação de Material 
para Tubos de Aço
Especificação de Material 
para Tubos de Aço
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Especificação de Material 
para Tubos de Aço
Especificação de Material 
para Tubos de Aço
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Tubos de Ferro Fundido
 São usados para água, gás, água salgada e 
esgotos, em serviços de baixa pressão , 
temperatura ambiente e sem grandes esforços 
mecânicos.
 Ótima resistência a corrosão do solo.
 São padronizados pelo diâmetro externo de 2” a 
48” com as extremidades lisa, flange lateral e ponta 
e bolsa.
Tubos de Ferro Fundido
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Tubos de Metais Não-
ferrosos
 De um modo geral são de pouca utilização devido 
ao alto custo.
 Comparação geral com o Aço Carbono:
Cobre e suas ligas
 De um modo geral são de pouca utilização devido 
ao alto custo.
 Comparação geral com o Aço Carbono:
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Cobre e suas ligas
 Devido ao alto coeficiente de transmissão de calor 
são muito empregados em serpentinas, como tubos 
de aquecimento ou refrigeração.
Cobre e suas ligas
 Não devem ser empregados para produtos 
alimentares ou farmacêuticos pelo fato de 
deixarem resíduos tóxicos pela corrosão.
 Não devem ser empregados para condução do 
gás acetileno, devido a formação de sais que 
entram em ignição espontaneamente.
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Alumínio e suas ligas
 A resistência mecânica é muito baixa.
 Devido ao alto coeficiente de transmissão de calor 
são muito empregados em serpentinas, como tubos 
de aquecimento ou refrigeração.
 Os resíduos resultante da corrosão não são 
tóxicos.
Alumínio e suas ligas
 A resistência mecânica é muito baixa.
 Devido ao alto coeficiente de transmissão de calor 
são muito empregados em serpentinas, como tubos 
de aquecimento ou refrigeração.
 Os resíduos resultante da corrosão não são 
tóxicos.
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Tubos Não-metálicos
 A utilização de tubos de plástico tem crescido nos 
últimos anos, principalmente como substitutos para 
os aços inoxidáveis.
 Quase todos os plásticos sofrem um processo de 
decomposição lenta quando expostos por muito 
tempo à luz solar ( ação dos raios U.V.)
Tubos Não-metálicos
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Tubos de Polietileno
 O polietileno é um polímero do etileno, resistente 
a corrosão, termoplástico.
 Pode ser moldado, é resistente ao impacto e 
isolante elétrico.
 Sua duração é de 50 anos (20°c) 
aproximadamente.
Tubos de Polietileno
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Tubos de Polietileno
Diâmetros Comerciais dos 
Tubos de Aço
 Os diâmetros comerciais dos “tubos de 
condução” de aço carbono estão definidos pela 
norma ASME B 36.10 e para os tubos de aço 
inoxidável pela norma ASME B 36.19.
 Essas normas abrangem os tubos fabricados por 
qualquer um dos processos usuais de 
fabricação.
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Diâmetros Comerciais dos 
Tubos de Aço
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Diâmetros Comerciais dos 
Tubos de Aço
 Todos os tubos são designados por um número 
chamado “DIÂMETRO NOMINAL”, ou do inglês 
Nominal Pipe Size – NPS.
 Até 12” o Diâmetro Nominal não corresponde à 
nenhuma dimensão física do tubo;
 a partir de 14” o Diâmetro Nominal coincide com o 
diâmetro externo dos tubos.
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Diâmetros Comerciais dos 
Tubos de Aço
 Para cada Diâmetro Nominal fabricam-se tubos 
com várias espessuras de parede.
 Entretanto para cada diâmetro nominal o 
diâmetro externo é sempre o mesmo, variando 
apenas o diâmetro interno, de acordo com a 
espessura dos tubos.
Diâmetros Comerciais dos 
Tubos de Aço
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Diâmetro Nominal
 O diâmetro nominal de tubos é um conjunto de 
tamanhos de tubulação padrão utilizados em 
tubulações de pressão nos EUA.
 O tubo é especificado por dois números 
adimensionais: o diâmetro nominal (NPS) e o 
schedule (SCH). 
 A relação entre estes dois números e as dimensões 
reais do tubo são confusas.
c
Diâmetro Nominal
Para dado NPS, o Diâmetro 
Externo permanece constante e 
a espessura da parede 
aumenta com um maior SCH.
cc
c
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Diâmetro Nominal
c
Para NPS 14 e maiores, o NPS é igual ao Diâmetro Externo 
(Outside Diameter) em polegadas.
 Os padrões ISO usam a mesma identificação (ID) 
de tubulação e espessura de parede, mas os 
codifica usando o diâmetro nominal (DN), ao invés 
de NPS. 
 Para NPS maior que 14, o DN é igual ao NPS 
multiplicado por 25 (e não 25,4).
 Os schedules mais comumente utilizados hoje são 
40, 80 e 160. 
Diâmetro Nominal09/08/2019
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Diâmetro Nominal
c
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Schedule
 A espessura da parede do tubo é importante na medida em 
que afeta a resistência. 
 Pela norma ANSI B 36.1, foram adotadas as “séries” 
(schedule number) para designar a espessura da parede dos 
tubos. 
 Para cada diâmetro podemos ter vários SCHEDULES. 
 Quanto maior o número que designa o Schedule maior a 
espessura da parede do tubo.
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Schedule
 Para cada Diâmetro Nominal fabricam-se tubos 
com várias espessuras de parede, denominadas 
“séries” ou “schedule”.
SCH = 1.000 P
S
- P é a pressão interna de trabalho em psig
- S é a tensão admissível do material em psig
Schedule
c
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 Existe uma crença comum que o número de 
schedule é um indicador da pressão em serviço 
que o tubo pode suportar. 
 No entanto, isto NÃO é verdade. 
 A taxa de pressão efetivamente diminui com o 
NPS crescente e schedule constante.
Schedule
Cálculo da Espessura da 
Parede do Tubo
 Em função da pressão interna do tubo
 Só pode ser utilizada se o diâmetro externo for maior 
que seis (06) vezes a espessura da parede
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Cálculo da Espessura da 
Parede do Tubo – ASME B 31
Tipos de Extremidades de 
Tubos
 Os tubos de aço são fabricados com três tipos de 
extremidade, de acordo com o sistema de ligação 
a ser usado.
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Dimensionamento do 
Diâmetro da Tubulação
 Na maioria dos casos do dimensionamento do 
diâmetro da tubulação é um problema hidráulico 
em função de:
- vazão necessária
- diferença de cotas existentes
- pressões disponíveis
- velocidade e perdas de carga
- natureza do fluido
- material e tipo de tubulação
Dimensionamento do 
Diâmetro da Tubulação
 O cálculo é realizado por aproximações 
sucessivas, em função das velocidades de 
escoamento ou das perdas de carga.
 É preciso evitar velocidades altas porque pode 
causar vibrações na tubulação.
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Dimensionamento do 
Diâmetro da Tubulação
 Quanto maior a perda de carga maior a energia 
perdida.
 Para diminuir a perda de carga é necessário 
aumentar o diâmetro da tubulação, o que resulta em 
um problema econômico.
 Calculado o diâmetro em função do escoamento é 
necessário adequar o valor encontrado com as 
dimensões normalizadas para fabricação de tubos.
Ponta dos Tubos
 Os tubos de aço são fabricados com três tipos de 
extremidade, de acordo com o sistema de ligação a 
ser usado:
- ponta lisa;
- ponta chanfrada, para uso com solda de topo;
- ponta rosqueada;
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Ponta dos Tubos
 LISA.
Ponta dos Tubos
 CHANFRADA.
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Ponta dos Tubos
 ROSQUEADA.
Bibliografia
 SILVA TELLES, Pedro Carlos. “Tubulações Industriais”. 10 ed., São 
Paulo, SP, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 2010.
 PETROBRAS, “Fabricação e Montagem de Tubulações Metálicas”. 
N-115 REV.F, Rio de Janeiro, BR, 2011.
 CLÉLIO RIBEIRO, A. “Curso de Tubulações Industriais”. Lorena: 
Faculdade de Engenharia Química de Lorena. Disponível em: 
ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM141/aula01.pdf. Acesso em: 10 
ago. 2012.
ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM141/aula01.pdf