CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS

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TUBULAES INDUSTRIAIS Definio: Conjunto de tubos e seus acessrios Aplicaes: Distribuio de vapor para fora e/ou para aquecimento;

Distribuio de gua potvel ou de processos industriais; Distribuio de leos combustveis ou lubrificantes; Distribuio de ar comprimido; Distribuio de gases e/ou lquidos industriais.

Custo: Em indstrias de processamento, indstrias qumicas, refinarias de petrleo, indstrias petroqumicas, boa parte das indstrias alimentcias e farmacuticas, o custo das tubulaes pode representar 70% do custo dos equipamentos ou 25% do custo total da instalao.

CLASSIFICAODAS

TUBULAES

Tubulaes dentrode instalaes

industriais

Tubulaes forade instalaes

industriais

Tubulaes deprocesso

Tubulaes deutilidades

Tubulaes deinstrumentao

Tubulaes dedrenagem

Tubulaes detransporte

Tubulaes dedistribuio

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PROCESSOS DE FABRICAO DE TUBOS

Laminao Dia. Grandes TUBOS SEM COSTURA Extruso Dia. Pequenos Fundio TUBOS COM COSTURA Fabricao por solda

A QUALIDADE DO TUBO INDEPENDE DO PROCESSO DE FABRICAO

FABRICAO POR LAMINAO

Laminador Oblquo (Mannesmann)

Laminadores de Acabamento

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FABRICAO POR EXTRUSO

Ferro Fundido (Nodular) Aos especiais no forjveis FABRICAO POR FUNDIO Concreto Cimento-amianto Barro-vidrado

FABRICAO DE TUBOS COM COSTURA

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MATERIAIS PARA TUBOS muito grande a variedade dos materiais atualmente utilizados para a fabricao de tubos. S a ASTM especifica mais de 500 tipos diferentes.

METLICOS: Ferrosos: Aos-carbono Aos-liga Aos inoxidveis Ferro fundido Ferro forjado Ferros ligados Ferro nodular No-ferrosos Cobre Lates Cobre-nquel Nquel e ligas Metal Monel Chumbo Titnio, zircnio NO METLICOS: Materiais Cloreto de polivinil (PVC) plsticos Polietileno Acrlicos Acetato de celulose Epxi Polisteres Fenlicos etc. Cimento-amianto Concreto armado Barro vidrado Elastmeros (borrachas) Vidro Cermica, porcelana etc. A seleo e especificao do material mais adequado para uma determinada aplicao pode ser um problema difcil cuja soluo depende de diversos fatores.

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FATORES DE INFLUNCIA NA SELEO DE MATERIAIS A seleo adequada um problema difcil porque, na maioria dos casos, os fatores determinantes podem ser conflitantes entre si. Caso tpico corroso versus custo. Os principais fatores que influenciam so:

Fluido conduzido Natureza e concentrao do fluido Impurezas ou contaminantes; pH; Velocidade; Toxidez; Resistncia corroso; Possibilidade de contaminao.

Condies de servio Temperatura e presso de trabalho.

(Consideradas as condies extremas, mesmo que sejam condies transitrias ou eventuais.)

Nvel de tenses do material O material deve ter resistncia mecnica

compatvel com a ordem de grandeza dos esforos presentes. ( presso do fluido, pesos, ao do vento, reaes de dilataes trmicas, sobrecargas, esforos de montagem etc.

Natureza dos esforos mecnicos Trao; Compresso; Flexo; Esforos estticos ou dinmicos; Choque s; Vibraes; Esforos cclicos etc.

Disponibilidade dos materiais Com exceo do ao-carbono os materiais tem limitaes de disponibilidade.

Sistema de ligaes Adequado ao tipo de material e ao tipo de montagem. Custo dos materiais Fator freqentemente decisivo. Deve-se considerar o custo direto e tambm os custos indiretos representados pelo tempo de vida, e os conseqentes custos de reposio e de paralisao do sistema. Segurana Do maior ou menor grau de segurana exigido dependero a resistncia mecnica e o tempo de vida. Facilidade de fabricao e montagem Entre as limitaes incluem-se a soldabilidade, usinabilidade, facilidade de conformao etc. Experincia prvia arriscado decidir por um material que no se conhea nenhuma experincia anterior em servio semelhante. Tempo de vida previsto O tempo de vida depende da natureza e importncia da tubulao e do tempo de amortizao do investimento. Tempo de vida para efeito de projeto de aproximadamente 15 anos.

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OBSERVAES SOBRE A SELEO DE MATERIAIS Para a soluo do problema da escolha dos materiais, a experincia indispensvel e insubstituvel ou seja, material para ser bom j deve ter sido usado por algum anteriormente. Seguir a experincia a soluo mais segura, embora nem sempre conduza soluo mais econmica. Resumindo, pode-se indicar a seguinte rotina para seleo de materiais:

1 Conhecer os materiais disponveis na prtica e suas limitaes fsicas e de fabricao.

2 Selecionar o grupo mais adequado para o caso tendo em vista as

condies de trabalho, corroso, nvel de tenso etc. 3 Comparar economicamente os diversos materiais selecionados,

levando em conta todos os fatores de custo. COMPARAO DE CUSTOS DE MATERIAIS A comparao de custos deve ser feita comparando a relao custo/resistncia mecnica ou seja, a comparao deve ser feita entre preos corrigidos que sero os preos por kg multiplicado pelo peso especfico e dividido pela tenso admissvel de cada material. Na comparao de custos dos materiais devem ainda ser levados em considerao os seguintes pontos:

- Resistncia corroso ( sobreespessura de sacrifcio ). - Maior ou menor dificuldade de solda - Maior ou menor facilidade de conformao e de trabalho - Necessidade ou no de alvio de tenses.

CUSTO RELATIVO DOS MATERIAIS Materiais Custo

Relativo Materiais Custo

Relativo Ao-carbono estrutural 1,00 Ferro fundido 0,95 Ao-carbono qualificado 1,15 Alumnio 2,5 Ao-liga 1,25Cr 0,5 Mo 3,1 Lato de alumnio 7,6 Ao inoxidvel tipo 304 11,5 Metal Monel 31,8 Ao inoxidvel tipo 316 15,0 Titnio 41,0

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TUBOS DE AO-CARBONO ( Chamados de uso geral) BAIXO CUSTO REPRESENTA EXCELENTES QUALIDADES MECNICAS 90% DOS TUBOS FCIL DE SOLDAR E DE CONFORMAR DAS INDUSTRIAS UTILIZADO PARA: gua doce, vapor, condensado, ar comprimido, leo, gases e muitos outros fluidos pouco corrosivos. 450C para servio severo 480C para servio no severo LIMITES DE TRABALHO

520C mximo em picos PELA TEMPERATURA 370C comea deformao por fluncia 530C oxidao intensa (escamao)

-45C torna-se quebradio EXITEM ACOS-CARBONO ESPECIAIS PARA BAIXAS TEMPERATURAS COM MENOS CARBONO E MAIS MANGANS PARA TEMPERATURAS ABAIXO DE 0C E ACIMA DE 400C RECOMENDADO A UTILIZAO DE AO-CARBONO ACALMADO ( 1% de Si) O AO-CARBONO EXPOSTO ATMOSFERA SOFRE CORROSO UNIFORME (ferrugem) E O CONTATO DIRETO COM O SOLO CAUSA CORROSO ALVEOLAR PENETRANTE. DE UM MODO GERAL O AO-CARBONO APRESENTA BAIXA RESISTNCIA CORROSO (utiliza-se com revestimento ou joga-se com sobreespessura). OS RESDUOS DE CORROSO DO AO-CARBONO NO SO TXICOS MAS PODEM AFETAR A COR E O GOSTO DO FLUIDO CONDUZIDO. O AO-CARBONO VIOLENTAMENTE ATACADO PELOS CIDOS MINERAIS, PRINCIPALMENTE QUANDO DILUIDOS OU QUENTES E SUPORTA RAZOAVELMENTE O SERVIO COM LCALIS. OS TUBOS DE AO-CARBONO SO COMERCIALIZADOS SEM TRATAMENTO (TUBO PRETO) OU PROTEGIDOS COM REVESTIMENTO DE ZINCO DEPOSITADO A QUENTE (TUBO GALVANIZADO).

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TUBOS DE ACOS-LIGA E AOS INOXIDVEIS OS TUBOS DE AOS-LIGA OU DE AOS INOXIDVEIS SO BEM MAIS CAROS QUE OS AOS-CARBONO, ALM DO QUE A SOLDAGEM, CONFORMAO E MONTAGEM TAMBM SO MAIS DIFCEIS E MAIS CARAS. Altas temperaturas

Baixas temperaturas CASOS GERAIS DE EMPREGO Alta corroso

Necessidade de no contaminao Segurana DEFINIES: Aos-liga so todos os outros aos que contm outros elementos, alm dos que compem os aos-carbono. Melhora resistncia a fluncia Aos-liga, para tubulaes, destaca Mo p/ altas temperaturas duas classes importantes Mo+Cr Melhora resistncia a oxidao Ni p/ baixas temperaturas Aos inoxidveis so os que contm pelo menos 12% de Cr que lhes conferem a propriedade de no se enferrujarem mesmo em exposio prolongada em uma atmosfera normal. Corroso intergranular pela precipitao de carboneto AUSTENTICO de Cr Sensitizao (T>450) (no magnticos) Corroso alveolar provocada Pelo ion cloro (Cloretos,Hipo Aos inoxidveis podem ser cloreto etc.) FERRTICO (magntico)

TIPOS ESTRUTURA ELEMENTOS DE LIGA (%) LIMITES DE T (C) DENOMINAO DO

AISI METALURGICA Cr Ni OUTROS Mxima Mnima

304 Austentica 18 8 600 -255 304 L Austentica 18 8 C (max.): 0,03 400 sem limite 310 Austentica 25 20 600 -195 316 Austentica 16 10 Mo: 2 650 -195 321 Austentica 17 9 Ti: 0,5 600 -195 405 Ferrtica 12 - Al:0,2 470 zero

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ESPECIFICAO DE MATERIAL PARA TUBOS DE AO

NO CONFUNDIR ESPECIFICAO COM NORMA DIMENSIONAL. NO CASO DE TUBOS AS ESPECIFICAES MAIS COMUNS SO: A-53 Ao-carbono A-106 Tubo preto ASTM A-120 Preto ou Galvanizado

Ao inoxidvel A-312

Tabela de Exemplo para o ASTM A-106

DIMETROS COMERCIAIS DOS TUBOS DE AO

Norma ANSI. B.36.10 Ao Carbono e Ao Liga Norma ANSI. B.36.19 Ao Inoxidveis TODOS OS TUBOS SO DESIGNADOS POR UM NMERO CHAMADO DIMETRO NOMINAL IPS (Iron Pipe Size) ou BITOLA NOMINAL At 12 o Dimetro Nominal no corresponde nenhuma dimenso fsica do tubo; a partir de 14 o Dimetro Nominal coincide com o dimetro externo dos tubos. NORMA DIMENSIONAL ABNT A ABNT ADOTOU A ANSI B.36 DESPREZANDO A POLEGADA DO DIMETRO NOMINAL USANDO O NMERO COMO DESIGNAO.

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Para cada Dimetro Nominal fabricam-se tubos com vrias espessuras de parede, denominadas sries ou schedule.

P= Presso interna de trabalho em psig .

Srie = S

P1000 onde:

S= Tenso admissvel do material em psig

TABELA DE DIMENSES DE TUBOS ANEXO 1/AULA1 PARA CADA DIMETRO NOMINAL O DIAMETRO EXTERNO SEMPRE CONSTANTE, VARIANDO APENAS O DIMETRO INTERNO, QUE SER TANTO MENOR QUANTO MAIOR FOR A ESPESSURA DE PAREDE DO TUBO.

SEES TRANSVERSAIS EM TUBOS DE 1 DE DIMETRO NOMINAL

NORMALIZAO DA ABNT P-PB-225 Dimetros Sries

1/8, , 3/8, , , 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 30 e 36 (OS DIMETROS DE 1 , 3 E 5 SO POUCO USADOS NA PRTICA)

10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160 (NO EXISTE DISPONVEL NO MERCADO TODAS AS ESPESSURAS PARA TODOS OS DIMETROS)

TIPOS DE PONTAS DE TUBOS

TABELA DE DIMENSES DE ROSCAS ANEXO 2/AULA1

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DIMENSIONAMENTO DO DIMETRO DA TUBULAO

NA MAIORIA DOS CASOS UM PROBLEMA

HIDRULICO EM FUNO:

Da vazo necessria de fluido Das diferenas de cotas existentes Das presses disponveis Das velocidades e perdas de carga admissveis Da natureza do fluido Do material e tipo da tubulao

EXCEES Dimetro do bocal do equipamento (TUBOS CURTOS)

Vo entre os suportes (VAZES PEQUENAS)

O CLCULO FEITO POR APROXIMAES SUCESSIVAS

CLCULO DO DIMETRO

Funo das velocidades de escoamento ou

Das perdas de carga

TABELA DE VELOCIDADES ECONMICAS ANEXO 3/AULA1

PRECISO EVITAR VELOCIDADES ALTAS PORQUE PODE CAUSAR VIBRAES NA TUBULAO

GRANDEZAS CONHECIDAS (Clculo da perda de carga)

Vazo Cota e presso dos pontos extremos Natureza do lquido ( vP,, ) Comprimento equivalente

1. QUANTO MAIOR A PERDA DE CARGA MAIOR A ENERGIA PERDIDA 2. PARA DIMINUIR A PERDA DE CARGA PRECISO AUMENTAR O

DIMETRO 3. RESULTA EM UM PROBLEMA ECONMICO

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DEFINIO DE UM TUBO (Especificao para Compra)

DIMETRO NOMINAL NMERO DE SRIE

TIPO DE EXTREMIDADE Ponta lisa Ponta chanfrada (especificada) Ponta rosqueada (especificada) PROCESSO DE FABRICAO (com ou sem costura) ESPECIFICAO DO MATERIAL TIPO DE ACABAMENTO OU DE REVESTIMENTO

QUANTIDADE Normalmente indica-se a quantidade total em unidade de comprimento ou em peso.

A indicao do comprimento da vara de tubo no importante porque pode haver variao, em funo do processo de fabricao

TUBOS DE FERRO FUNDIDO

SO USADOS PARA GUA, GS, GUA SALGADA E ESGOTOS, EM SERVIOS DE BAIXA PRESSO , TEMPERATURA AMBIENTE E SEM GRANDES ESFOROS MECNICOS.

TIMA RESISTNCIA CORROSO DO SOLO

OS TUBOS DE MELHOR QUALIDADE SO FABRICADOS EM MOLDES CENTRIFUGADOS

SO PADRONIZADOS PELO DIMETRO EXTERNO DE 2 A 48 COM AS Lisa EXTREMIDADES Flange Integral Ponta e Bolsa

SEGUEM AS NORMAS EB-43 e P-EB-137 DA ABNT E SO TESTADOS PARA PRESSES DE AT 3 MPa ( 30 Kgf/cm2) FERRO FUNDIDO NODULAR Adio de Si, Cr ou Ni Aumenta a resistncia mecnica.

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TUBOS DE METAIS NO-FERROSOS

DE UM MODO GERAL SO DE POUCA UTILIZAO DEVIDO AO ALTO CUSTO

Comparao geral com o Ao Carbono: Melhor resistncia corroso NO-FERROSOS Preo mais elevado Menor resistncia mecnica Menor resistncia s altas temperaturas Melhor comportamento em baixas temperaturas COBRE E SUAS LIGAS Da atmosfera Excelente resistncia ao ataque Da gua, inclusive salgada Dos lcalis e dos cidos diludos De muitos compostos orgnicos De numerosos outros fluidos corrosivos Amnia Severo efeito de corroso sob-tenso Aminas quando em contato com: Compostos Nitrados DEVIDO AO ALTO COEFICIENTE DE TRANSMISSO DE CALOR SO MUITO EMPREGADOS EM SERPENTINAS, COMO TUBOS DE AQUECIMENTO OU REFRIGERAO NO DEVEM SER EMPREGADOS PARA PRODUTOS ALIMENTARES OU FARMACUTICOS PELO FATO DE DEIXAREM RESDUOS TXICOS PELA CORROSO Tubos de Cobre B.68, B.75,B.88 PRINCIPAIS ESPECIFICAES DA ASTM Tubos de Lato B.111 Tubos de Cobre-nquel B.466

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ALUMNIO E SUAS LIGAS A atmosfera A gua Muito boa resistncia ao contato com: Muitos compostos orgnicos,

inclusive cidos orgnicos

A RESISTNCIA MECNICA MUITO BAIXA (A adio de Si, Mg ou Fe melhora a resistncia mecnica)

DEVIDO AO ALTO COEFICIENTE DE TRANSMISSO DE CALOR SO MUITO EMPREGADOS EM SERPENTINAS, COMO TUBOS DE AQUECIMENTO OU REFRIGERAO

OS RESDUOS RESULTANTE DA CORROSO NO SO TXICOS

PRINCIPAIL ESPECIFICAO A ASTM B.111

CHUMBO Baixa resistncia mecnica Pesado CARACTERSTICAS excepcional resistncia corroso Pode trabalhar com H2SO4 em qualquer concentrao NQUEL E SUAS LIGAS APRESENTAM SIMULTANEAMENTE EXCEPCIONAL RESISTNCIA CORROSO, E MUITO BOAS QUALIDADES MECNICAS E DE RESISTNCIA S TEMPERATURAS, TANTO ELEVADAS COMO BAIXAS. Nquel Comercial

PRINCIPAIS TIPOS Metal Monel (67% Ni, 30% Cu) Inconel (80% Ni, 20% Cr) TITNIO, ZIRCNIO E SUAS LIGAS MATERIAIS COM PROPRIEDADES EXTRAORDINRIAS TANTO DE RESISTNCIA CORROSO, COMO RESISTNCIA S TEMPERATURAS E QUALIDADES MECNICAS; ALM DISSO O PESO ESPECFICO CERCA DE 2/3 DO PESO DOS AOS. A PRINCIPAL DESVANTAGEM O PREO EXTREMAMENTE ELEVADO

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TUBOS NO-METLICOS PLSTICOS (GRUPO MAIS IMPORTANTE) A UTILIZAO DE TUBOS DE PLSTICO TEM CRESCIDO NOS LTIMOS ANOS, PRINCIPALMENTE COMO SUBSTITUTOS PARA OS AOS INOXIDVEIS Pouco peso Alta resistncia corroso VANTAGENS Coeficiente de atrito muito baixo Facilidade de fabricao e manuseio Baixa condutividade trmica e eltrica Cor prpria e permanente Baixa resistncia ao calor Baixa resistncia mecnica DESVANTAGENS Pouca estabilidade dimensional Insegurana nas informaes tcnicas Alto coeficiente de dilatao Alguns plsticos podem ser combustveis

TERMOPLSTICOS Polmeros de cadeia reta

(para dia. pequenos) (Podem ser moldados pelo calor) PLSTICOS

TERMOESTVEIS Polmeros de cadeia ramificada (Termofixos) (No podem ser moldados)

(para dia. Grandes)

PLSTICO AO CARBONO RESISTEM AOS ACDOS E LCALIS DILUIDOS NO RESISTEM AOS CIDOS E LCALIS CONCENTRADOS

NORESISTEM AOS ACDOS E LCALIS DILUIDOS RESISTEM AOS CIDOS E LCALIS CONCENTRADOS

QUASE TODOS OS PLSTICOS SOFREM UM PROCESSO DE DECOMPOSIO LENTA QUANDO EXPOSTOS POR MUITO TEMPO LUZ SOLAR ( Ao dos raios U.V.)

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CIMENTO-AMIANTO - (ARGAMASSA DE CIMENTO E AREIA COM ARMAO DE FIBRAS DE AMIANTO) CONCRETO ARMADO BARRO VIDRADO (MANILHAS) VIDRO, CERMICA BORRACHAS (MANGEIRAS E MANGOTES)

TUBOS DE AO COM REVESTIMENTO INTERNO

- Revestimento anticorrosivo, ou para evitar a contaminao do fluido conduzido

FINALIDADES - Revestimento anti-abrasivos e anti-erosivos - Revestimentos refratrios (isolamento trmico interno)

- Custos RAZES - Resistncia Mecnica - Possibilidade de Fabricao

PRINCIPAIS DIFICULDADES: MONTAGEM E SOLDAGEM

AULA 1 Referente aos Captulos 1 e 2 do Livro Texto

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5. TUBOS DE AO DIMENSES NORMALIZADAS (Continuao)

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VELOCIDADES RECOMENDADAS PARA TUBULAES

Nota: Essas velocidades so valores sugeridos que devem servir apenas como primeira aproximao