Aula 08-AQUECIMENTO ISOLAMENTO

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15/08/2021
Prof. Mário Bittencourt – 2021.2 1
Aquecimento e isolamento 
térmico
Docente: Mário Bittencourt
Sumário
1. Introdução
2. Sistemas usados para aquecimento
3. Isolamentos térmicos
4. Espessuras dos isolamentos térmicos
5. Bibliografia
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1. Introdução
Quais os motivos para o aquecimento de tubulações?
• Manter em condições de escoamento líquidos de alta 
viscosidade ou materiais que sejam sólidos na 
temperatura ambiente.
• Manter determinados líquidos, por exigência de serviço, 
dentro de certos limites de temperatura.
• Pré-aquecer as tubulações, no início do funcionamento, 
para desfazer depósitos sólidos.
2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS 
(por um ou mais tubos de aquecimento)
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2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS 
VANTAGENS:
• Baixo custo inicial
• Facilidade de manutenção
• Impossibilidade de contaminação do fluido circulante
DESVANTAGENS:
• Aquecimento irregular e de difícil controle
• Aquecimento inicial lento
2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS
• Pode-se melhorar a eficiência da troca de calor, 
preenchendo-se os espaços entre os tubos de 
aquecimento e o tubo a aquecer com massas que possuam 
alto coeficiente de transmissão de calor.
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2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS
2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS
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2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS
2. Sistemas usados para aquecimento
1. Tubos de aquecimento EXTERNO PARALELOS
• Disposição dos tubos de aquecimento.
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Aquecimento por meio de tubos externos 
paralelos
Aquecimento por meio de tubos externos 
paralelos
• Norma Petrobras N-42 Projeto de Sistema de 
Aquecimento Externo de Tubulação, Equipamento e 
Instrumentação, com Vapor
- Uso de uniões e conexões
- Dilatação diferencial
- Aquecimento de válvulas e 
outros equipamentos
- Massas transmissora de calor
- Fixação dos tubos de 
aquecimento
- Quantidade e diâmetro dos tubos
- Comprimento dos tubos de aquecimento
- Disposição dos tubos de aquecimento
- Alimentação de vapor e descarga de 
condensado
- Dimensionamento do tubo tronco
- Trajeto dos tubos de aquecimento
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2. Sistemas usados para aquecimento
2. Tubo de aquecimento ENROLADO EXTERNAMENTE
• É bem mais caro e mais difícil de ser construído do que 
os tubos paralelos, porém permite um aquecimento 
mais intenso e uniforme.
2. Sistemas usados para aquecimento
2. Tubo de aquecimento ENROLADO EXTERNAMENTE
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2. Sistemas usados para aquecimento
2. Tubo de aquecimento ENROLADO EXTERNAMENTE
2. Sistemas usados para aquecimento
2. Tubo de aquecimento ENROLADO EXTERNAMENTE
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2. Sistemas usados para aquecimento
3. Tubo de aquecimento INTEGRAL
• Sistema raro, empregado apenas em tubos não ferrosos 
fabricados por extrusão (alumínio, latão, etc.)
2. Sistemas usados para aquecimento
4. Tubo de aquecimento INTERNO
• Utilizado em tubos de grandes diâmetros Ø > 20”
• Tem boa eficiência de aquecimento
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2. Sistemas usados para aquecimento
4. Tubo de aquecimento INTERNO
DESVANTAGENS:
1. Construção cara e complicada.
2. Problemas de dilatação diferencial entre os tubos (o tubo de 
vapor é mais quente e se aquece mais depressa).
3. Possibilidade de contaminação do fluido circulante.
4. Dificuldade de localização e de reparo dos vazamentos.
5. Não permite a limpeza mecânica interna da tubulação.
2. Sistemas usados para aquecimento
5. Aquecimento com CAMISA EXTERNA
• Custo de implantação e de manutenção elevados.
• Permite aquecimento rápido, intenso e controlado.
CAMISA DE 
AQUECIMENTO
SAÍDA PARA O PURGADOR OU PARA LINHA DE 
RETORNO DE ÁGUA QUENTE
FLUXO DO FLUIDO 
DE AQUECIMENTO
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2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
• Consiste na colocação de fios elétricos, longitudinalmente 
ou em espiral, por fora da tubulação.
• Utiliza corrente alta e baixa tensão, controlada por 
termostato que mede a temperatura da parede do tubo.
• O custo de instalação e operação são relativamente altos.
2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
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2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
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2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
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2. Sistemas usados para aquecimento
6. Aquecimento elétrico
VANTAGENS
- Muito bom controle do aquecimento.
- Aquecimento rápido, partida instantânea e uniforme em 
toda a tubulação.
- Baixo custo de manutenção.
3. Isolamentos térmicos
Objetivos
• Todos os isolamentos térmicos têm por finalidade geral 
reduzir as trocas de calor da tubulação para o meio 
ambiente, ou vice-versa.
• Isolamentos para linhas quentes, temperatura de 
operação superior à temperatura ambiente;
• Isolamentos para linhas frias, isto é, para tubulações cuja 
temperatura de operação seja inferior à temperatura 
ambiente.
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3. Isolamentos térmicos
• Tanto para as linhas quentes como para as frias, o 
isolamento térmico pode ser usado por diversas razões, 
com finalidades específicas diferentes:
1. Motivos econômicos: as perdas de calor ou de frio, 
de um fluido para o exterior, representam um desperdício 
da energia empregada no aquecimento, ou na 
refrigeração.
3. Isolamentos térmicos
2. Motivo de serviço: em muitos casos, independente de 
razões econômicas, o isolamento térmico deve ser 
aplicado por exigências da natureza do serviço, seja 
para manter o fluido em uma determinada temperatura, 
seja para conseguir que o fluido possa chegar ao 
destino com a temperatura desejada.
Ex.: evitar congelamento, vaporização, polimerização ou 
transformações químicas no fluido;
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3. Isolamentos térmicos
3. Proteção pessoal: o isolamento térmico pode também 
ser necessário para evitar queimaduras em alguém que se 
encoste na tubulação, ou, em alguns casos, para evitar 
desconforto da excessiva irradiação de calor.
• T > 60°C e T< 0°C em tubulações a menos de 2 m de 
altura ou a menos de 1 m de distância de qualquer piso de 
operação);
• Se houver vantagem econômica, pode ser substituído 
por grades ou guardas de proteção;
• Tanque criogênico.
Abastecimento dos Gases Criogênicos
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Abastecimento dos Gases Criogênicos
3. Isolamentos térmicos
• Sistemas de colocação dos isolamentos térmicos
ISOLAMENTO INTERNO
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3. Isolamentos térmicos
• Sistemas de colocação dos 
isolamentos térmicos
ISOLAMENTO INTERNO
3. Isolamentos térmicos
• Sistemas de colocação dos isolamentos térmicos
ISOLAMENTO EXTERNO
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3. Isolamentos térmicos
3. Isolamentos térmicos
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3. Isolamentos térmicos
• Sistemas de colocação dos isolamentos térmicos
ISOLAMENTO EXTERNO
SEGMENTO DE CALHAS
CINTAS DE 
SELAGEM
ESPAÇO PARA RETIRAR 
OS PARAFUSOSCALHAS PRÉ-MOLDADAS
CHAPAS DE 
ALUMÍNIO
FLANGE
MASSA ISOLANTE 
COM TELA DE 
ARAME
3.1 Materiais usados para isolamento térmico
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3.1 Materiais usados para isolamento térmico
4. Espessuras dos isolamentos térmicos
1. Espessura calculada por motivo econômico
• A espessura ideal é resultante da comparação 
econômica entre o custo do isolamento e o custo da 
energia perdida.
2. Espessura calculada por motivo de serviço
• Na prática raramente a espessura dos isolamentos 
térmicos é determinada por cálculos. Na maioria dos 
casos utiliza-se espessuras já consagradas pelo uso.
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4. Espessura dos isolamentos térmicos
3. Considerações
• A eficiência do isolamento térmico varia com as 
circunstâncias locais:
- localização da tubulação
- temperatura ambiente
- umidade do ar
- velocidade do vento.
• Em função das circunstâncias locais os dados fornecidos 
pelos fabricantes sobre coeficientes de transmissão de 
calor devem ser utilizados com cautela.
4. Espessura dos isolamentos térmicos
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4. Espessura dos isolamentos térmicos
• Quando as perdas de calor necessitarem ser reduzidas, 
as espessuras do isolamento devem ser aumentadas, 
porque as tabelas mostram valores médios.
• Os valores das tabelas também devem ser aumentados 
para as tubulações situadas em ambientes de baixa 
temperatura, de grande umidade ou para tubulações 
expostas ao vento e à chuva.
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5. Bibliografia
• SILVA TELLES, Pedro Carlos. “Tubulações Industriais”. 
10 ed., São Paulo, SP, Livros Técnicos e Científicos 
Editora S.A, 2010.
• PETROBRAS, “Projeto de Sistema de Aquecimento 
Externo de Tubulação, Equipamento e Instrumentação, 
com Vapor”. N42 REV. E, 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.
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ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM141/aula01.pdf