Aula 3 - Tubulações Industriais PARTE 1

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Aula 3 : tubulações industriais
Projetos de Engenharia Química
Data: 09/02/2021
TUBULAÇÕES
As tubulações são usadas como meio de condução de fluidos e são conjuntos 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.
Tubulações industriais
Definição:
Conjunto de tubos e seus acessórios
Aplicações:
Distribuição de vapor para força e/ou para aquecimento; Distribuição de água potável ou de processos industriais; Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes; Distribuição de ar comprimido;
Distribuição de gases e/ou líquidos industriais.
Custo:
Refinarias de petróleo, indústrias petroquímicas, boa parte das indústrias alimentícias e farmacêuticas, o custo das tubulações pode representar 70% do custo dos equipamentos ou 25% do custo total da instalação.
TUBULAÇÕES
Classificação das tubulações quanto ao emprego:
TUBULAÇÕES
Classificação das tubulações quanto ao fluido conduzido:
TUBULAÇÕES
Classificação das tubulações quanto ao fluido conduzido:
TUBULAÇÕES
Classificação das tubulações quanto ao fluido conduzido:
TUBULAÇÕES
	Os tubos que fazem parte das máquinas e equipamentos (fornos, trocadores de calor, bombas e compressores, distribuidores e serpentinas em vasos, etc.) são considerados parte destes e não da tubulação.
Classificação das tubulações quanto ao fluido conduzido:
TUBULAÇÕES
TUBOS
Tubos são condutos fechados, na forma de cilindros ocos, destinados, principalmente, 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”.
TUBULAÇÕES
MATERIAIS PARA TUBOS
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 suspensão, 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 ambiente. 
TUBULAÇÕES
CLASSIFICAÇÃO
Materiais Metálicos	-	ferrosos e não ferrosos
Materiais não Metálicos
MATERIAIS METÁLICOS FERROSOS
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.
TUBULAÇÕES
MATERIAIS METÁLICOS FERROSOS
Ferro fundido
São utilizados em ambientes com baixa pressão e poucos esforços mecânicos (águas doces e salgadas, esgotos, etc.).
Ferro forjado
São utilizados em tubulações secundárias de água, ar comprimido e condensado.
MATERIAIS METÁLICOS NÃO FERROSOS
Os materiais não ferrosos são, em geral, mais caros do que o aço-carbono, possuem maior resistência à corrosão e, com algumas exceções, apresentam menor resistência a esforços e a temperaturas elevadas.
TUBULAÇÕES
MATERIAIS METÁLICOS	NÃO FERROSOS
Cobre, latões e cobre-níquel e alumínio
Serpentinas e 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.
TUBULAÇÕES
MATERIAIS NÃO	METÁLICOS
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.
Barro vidrado
Usado em tubulações para esgoto.
Vidro, cerâmica e porcelanas
Aplicações especiais, corrosão severa e pureza absoluta.
TUBULAÇÕES
	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.
MATERIAIS PARA	REVESTIMENTOS
zinco;
aços-liga e inoxidáveis ;
materiais plásticos;
elastômeros (borrachas, ebonite);
asfalto, esmaltes asfálticos;
concretos;
vidro, porcelana; 
TUBULAÇÕES
DIMENSÕES COMERCIAIS
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 diâmetro nominal.
Fabricam-se tubos com várias espessuras de parede, denominadas “séries” (schedule – SCH). Essas séries foram padronizadas em 10, 20, 30,0, 60, 80, 100, 120, 140 e 160.
TUBULAÇÕES
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.
TUBULAÇÕES
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.
TUBULAÇÕES
Finalidade dos isolamentos
· 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.
TUBULAÇÕES
MEIOS DE LIGAÇÕES
Ligações de solda Ligações rosqueadas Ligações flangeadas
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.
TUBULAÇÕES
ACESSÓRIOS
CONEXÕES
Fazer mudanças de direção 45º, 90º e 180º
curvas de raio longo;
curvas de raio curto;
curvas de redução;
joelhos de redução.
Fazer mudanças de diâmetro
reduções
Fazer ligações entre tubos
luvas (couplings);
uniões;
flanges;
juntas de expansão.
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TUBULAÇÕES
Fazer derivações em tubulações
tês de 90º (normais); · tês de 45º;
tês de redução · peças em “Y”; ·
cruzetas (crosses); · cruzetas de redução; · selas (saddles); · colares (sockolets,	weldolets, etc.); e · anéis de reforço.
COMPARAÇÃO DE CUSTOS DE MATERIAIS
A comparação de custos deve ser feita comparando a relação custo/resistência mecânica ou seja, a comparação deve ser feita entre preços corrigidos que serão os preços por kg multiplicado pelo peso específico e dividido pela tensão admissívelde cada material.
Na comparação de custos dos materiais devem ainda ser levados em consideração os seguintes pontos:
Resistência à corrosão ( sobreespessura de sacrifício ).
Maior ou menor dificuldade de solda;
Maior ou menor facilidade de conformação e de trabalho;
Necessidade ou não de alívio de tensões.
OBSERVAÇÕES SOBRE A SELEÇÃO DE MATERIAIS
Para a solução do problema da escolha dos materiais, a experiência é indispensável e insubstituível ou seja, material para ser bom já deve ter sido usado por alguém anteriormente.
Seguir a experiência é a solução mais segura, embora nem sempre conduza à solução mais econômica.
Resumindo, pode-se indicar a seguinte rotina para seleção de materiais:
– Conhecer os materiais disponíveis na prática e suas limitações físicas e de fabricação.
– Selecionar o grupo mais adequado para o caso tendo em vista as condições de trabalho, corrosão, nível de tensão etc.
– Comparar economicamente os diversos materiais selecionados, levando em conta todos os fatores de custo.
ATIVIDADES
Responda as questões abaixo:
Cite pelo menos duas aplicações das tubulações industriais;
Como são as classificações das tubulações industriais quanto ao fluido conduzido?
Quais são as classificações quanto ao material das tubulações? Comente sobre a fabricação e os materiais das tubulações;
Cite pelo menos duas finalidades dos isolamentos térmicos nas tubulações;
Pesquise sobre as tubulações de aço-carbono, vantagens e desvantagens, faço um paralelo com as tubulações de aço inoxidável e ferro fundido. Quais os mais convenientes no mercado.