Instalacao industrial2015

Instalações Industriais

CEFET

Prof. Alexandre

“Instalações Industriais”

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Bibliografia:

Tubulações Industriais – Materiais, Projeto, Montagem.Silva Telles, P.C.10a. edição, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2001.

Equipamentos Industriais e de Processos.Macintyre, A. J. Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1997.

Sumário


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- Introdução- Generalidades- Classificação- Normas de Tubulações- Processos de Fabricação- Diâmetros Comerciais- Espessuras de Parede dos Tubos- Materiais- Requisição de Compra de Tubos- Ligações entre Tubos- Flanges e Juntas- Parafusos e Estojos para Flanges- Válvulas- Conexões- Classe de Pressão- Perda de carga- Juntas de Expansão- Instrumentação Industrial- Estudos de casos

TUBOS - Condutos fechados, destinados ao transporte de fluidos

TUBULAÇÃO – Conjunto de tubos, e seus diversos acessórios

Sem superfície livre, com o fluido tomando toda a área da seção transversal (Conduto Forçado)

DEFINIÇÃO:

CARACTERÍSTICAS:

Exceção: Tubulações de esgoto


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Líquidos

FAIXA DE TEMPERATURA:

Vácuo absoluto até 1000 MPa (≅100 kg/mm2)

MATERIAIS TRANSPORTADOS:

FAIXA DE PRESSÃO:

Gases

Materiais Pastosos

Fluidos com Sólidos em Suspensão

Aproximadamente zero absoluto até temperatura de fusão de metais


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TU

BO

S

FLA

NG

ES

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CO

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XÕ

ES

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DU

ÇÕ

ES

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TR

OS

TUBULA ÇÕES INDUSTRIAIS


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EM INDÚSTRIA DE PROCESSOS:

20 a 25% do Investimento Total

40 a 45% do Custo Total de Montagem

20% do Custo Total de Projeto


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Acidentes por Equipamentos


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CLASSIFICAÇÃO PRIMÁRIA:

TUBOS FLEXÍVEIS Mangueiras ou Mangotes

TUBOS RÍGIDOS

Dutos (Transporte de fluidos entre instalações)

Tubos (Transporte de fluidos dentro da mesma instalação industrial)

PIPES Tubos de transporte de fluidos (inclusive dutos)

TUBES Tubos de troca térmica (trocadores de calor, caldeiras, fornos)

No Brasil:

Nos Estados Unidos:


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CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO EMPREGO:

TUBULAÇÕESINDUSTRIAIS

Tubulaçõesde Processo

Tubulaçõesde Utilidades

Tubulaçõesde Instrumentação

Tubulaçõesde Transmissão

TubulaçõesHidráulicas

Tubulaçõesde Drenagem

Tubulaçõesdentro deInstalaçõesIndustriais

Tubulaçõesfora deInstalaçõesIndustriais

Tubulações deTransporte

DistribuiçãoColeta

AduçãoTransporteDrenagem

Tubulações deDistribuição


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CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO FLUIDO CONDUZIDO:

Tubulaçõespara Água

Tubulaçõespara Óleos

Tubulaçõespara Ar

Tubulaçõespara Gases

Tubulaçõespara Vapor

Tubulaçõespara Esgotose Drenagem

Tubulaçõespara FluidosDiversos

Água potávelÁgua de alimentação de caldeirasÁgua industrial

Água doce

Água de irrigaçãoÁgua de incêndioÁgua salgada e outras águas agressivas

Vapor superaquecidoVapor saturadoVapor exaustoCondensado

Petróleo cruProdutos intermediários e finais do petróleoÓleos vegetaisÓleos hidráulicos

Ar comprimido industrialAr comprimido de instrumentação

Gás de iluminaçãoGás naturalGases de petróleo, gases de sínteseGases de alto-fornoCO2, oxigênio, hidrogênio etc.

Esgoto pluvial, lama de drenagemEsgoto industrialEsgoto sanitárioGases residuaisDrenagem de emergência

Produtos químicos diversosPasta de papelMisturas refrigerantes

Óleos e gorduras comestíveis etc.xaropesbebidas

Produtos petroquímicosProdutos alimentares

Tintas, resinas, vernizes, solventes, etc.

ácidos, álcalis, enxofre fundidoamônia, álcoolcloro, uréia, sodasabões etc.


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CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MATERIAL:

Tubos metálicos

Aços-carbonoAço-ligaAço inoxidável

Ferrosos

Ferro ligadoFerro forjado Ferro fundido

Ferro nodular

CobreLatãoCobre-níquel

Níquel e suas ligasChumbo TitânioZircônio

AlumínioNão-ferrosos

Tubos não-metálicos

Materiais poliméricos

PVCPolietilenoAcrílico

EpóxiPoliésterFenólico

Acetato de celulose

Cimento-amianto

Concreto armadoBarro vidrado

VidroCerâmicaPorcelana

Elastômeros

Metais ferrosos

Asfalto

Materiais poliméricosTubos de aço com revestimento interno de

CerâmicosConcretoElastômeros

Metais não ferrosos


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Regra geral:

� N-76 (maioria das instalações industriais “on-shore”)� N-2444 (dutos, bases e terminais) � ET-200.03 (instalações “off-shore” – E&P)

Devem ser seguidas:Nas diversas fases do projeto e diferentes situações

Considerando:

� Pressão de Projeto� Temperatura de projeto� Serviço (sobreespessura de corrosão / revestimento )

Diâmetros e serviços não atendidos pelas normas acima � empregar as normas N-1673 e N-1693

NORMAS DE TUBULAÇÃO:


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Normas Internacionais mais utilizadas - Projeto

ASME B31.3 – Process Piping

ASME B31.4 – Liquid Petroleum Transportation Piping

ASME B31.8 – Gas Transmission and Distribution Piping

Reorganização do comitê de Normas Técnicas Americano

� ANSI passa a operar c/ procedimentos ASME (1978)

ASME: American Society of Mechanical EngineersANSI: American National Standards Institute, similar a ABNT


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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE TUBOS

TUBOS SEM COSTURA

� Laminação

� Extrusão

� Fundição

TUBOS COM COSTURA

Chapas calandradas e soldadas

� Longitudinal (maioria dos casos)

� Helicoidal (categoria D – ASME B 31.3)


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FABRICAÇÃO DE TUBOS POR LAMINAÇÃO

AÇOS-LIGA

AÇOS-CARBONO

AÇOS INOXIDÁVEIS

Diâmetro entre 3” e 26”

1ª TIPO - TUBO SEM COSTURA: LAMINAÇÃO


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PROCESSO DE LAMINAÇÃO MANNESMANN

1º Laminador Oblíquo

2º Laminador Oblíquo

Desempenadora de Rolos

Laminador com MandrilLaminador Calibrador

1º TIPO -TUBO SEM COSTURA: LAMINAÇÃO


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PROCESSO DE EXTRUSÃO

ALUMÍNIO

AÇO ( < 3 in de diâmetro)

COBRE POLÍMEROS

LATÃO

OUTROS METAIS NÃO-FERROSOS

2º TIPO - TUBO SEM COSTURA: EXTRUSÃO

Filme: extrusão tubo


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PROCESSO DE FUNDIÇÃO

FERRO FUNDIDO

AÇOS ESPECIAIS NÃO FORJÁVEIS

MATERIAIS NÃO METÁLICOS

O material do tubo, em estado líquido, é despejado em moldes especiais, onde solidifica-se adquirindo a forma final.

3º TIPO - TUBO SEM COSTURA: FUNDIÇÃO


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COSTURA SOLDADA LONGITUDINAL

MATÉRIA-PRIMABobina de Chapa Fina (Pequenos Diâmetros)

� Com metal de adição

- arco submerso (SAW)

� Sem metal de adição

- resistência (ERW)

Chapa Plana Avulsa (Médios e Grandes Diâmetros)

1º TIPO - TUBO COM COSTURA: CALANDRADA E SOLDADA LONGITUDINAL

Filme: tubo com costura


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COSTURA SOLDADA HELICOIDAL

AÇOS-LIGA

AÇOS-CARBONO

AÇOS INOXIDÁVEIS

POLÍMEROS

FERRO FORJADO

METAIS NÃO-FERROSOS

Bom desempenho em relação à flexão

Elevada tensão residual de solda

2º TIPO - TUBO COM COSTURA: CALANDRADA E SOLDADA HELICOIDAL


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AEXTREMIDADES

LISA CHANFRADA ROSQUEADA

TIPOS DE EXTREMIDADE:


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AÇO-CARBONO / AÇO-LIGA: ASME B.31.10 1/8” a 36”Øn

AÇO-INOXIDÁVEL: ASME B.31.19 1/8” a 12”Øn

Øn ≠ Øi ≠ Øe1/8” a 12”

DIÂMETRO NOMINAL Øn

Øn = Øe14” a 36”

ØeØi

Esp

DIÂMETROS COMERCIAIS:


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Antes da norma ANSI B36.10

Após a norma ANSI B36.10

�Peso Normal ( standard �S)

�Extra-Forte ( extra-strong � XS )

�Duplo Extra-Forte ( double extra-strong �XXS)

�Séries – Schedule Number

�Séries padronizadas:10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160

ESPESSURAS DE PAREDE DOS TUBOS:


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Sch 40 Sch 80 Sch 160

ASCHEDULE – ASME B.36.10

Øi = 0,815”Øi = 0,957”Øi = 1,049”Esp = 0,250”Esp = 0,179”Esp = 0,133”

Øn = 1”

Øe = 1,315”

Sch ≈ 1000 PS

Sch 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160

Standard (S) Extra-Strong (XS) Double Extra-Strong (XXS)

TUBING: , EspØe

S XS XXS

onde:

P – pressão interna de trabalho (psig)

S – tensão admissível do material (psi)

SÉRIE ESPESSURA DE PAREDE



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Sch 40 Sch 80 Sch 160


Øi = 0,815”Øi = 0,957”Øi = 1,049”Esp = 0,250”Esp = 0,179”Esp = 0,133”

Øn = 1”

Øe = 1,315”

Sch ≈ 1000 PS

Sch 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160

Standard (S) Extra-Strong (XS) Double Extra-Strong (XXS)

S XS XXS

onde:

P – pressão interna de trabalho (psig)

S – tensão admissível do material (psi)

SÉRIE ESPESSURA DE PAREDE



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Fatores Determinantes para a Escolha do Material Adequado

Pressão

Temperatura

Fluido Conduzido (Corrosão / Contaminação)

Custo

Segurança

Sobrecargas Externas

Resistência ao Escoamento (Perda de Carga)


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VANTAGENS

�Menor relação custo x resistência mecânica

� Facilidade de usinagem, conformação e soldagem

� Ampla faixa de utilização: - 45ºC a 400ºC

� Refinaria: mais de 90% das tubulações

� Fácil de ser encontrado no comércio

DESVANTAGENS

�Resistência mecânica cai muito p/ Temp. > 400ºC (creep)

� Temperaturas > 530ºC, oxidação superficial – carepa

� Baixa resistência à corrosão – sobreespessura corrosão

� Contato c/ solo �corrosão por pite

TUBO DE AÇO-CARBONO


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%c

RESIST. MECÂNICA

Gráfico 1

%c

DUREZA

Gráfico 2

%c

MÓD. ELASTICIDADE

Gráfico 3

%c

SOLDABILIDADE

Gráfico 4

%c

FRAGILIDADE

Gráfico 5


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ASTM (American Society for Testing and Materials)

Exemplo:

ASTM A-106

aço-carbono

sem costura

1/8” a 26”Øn

acalmado com silício

p/ temperaturas elevadas

graus

A

B

C

%Cmáx= 0,25 / σr= 34kg/mm2

%Cmáx= 0,30 / σr= 42kg/mm2

%Cmáx= 0,35 / σr= 48kg/mm2

API (American Petroleum Institute)

alta qualidade

Exemplo:

API 5L

aço-carbono

com ou sem costura

qualidade média

1/8” a 26”Øn

graus A ou B


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- ASTM A-53 – Tubos de média qualidade, c/ ou s/ costura, 1/8” a 26”, uso geral.

- ASTM A-106 – Tubos de alta qualidade, s/ costura, 1/8” a 26”, para altas temperaturas.

- ASTM A-120 – Tubos de qualidade estrutural, c/ ou s/ costura, 1/8” a 26”. Utilizados apenas para serviços de baixa responsabilidade

- ASTM A-134 – Tubos de qualidade estrutural, c/ costura (SAW), 16” ou maiores, para serviços de baixa responsabilidade.

- ASTM A-135 – Tubos de qualidade estrutural, c/ costura (ERW), 2” a 30”, para serviços de baixa responsabilidade.

- ASTM A-333 – Tubos de alta qualidade, empregados para serviços com baixas temperaturas, c/ ou s/ costura.

- ASTM A-671 – Tubos c/ costura (SAW), 16” ou maiores, para serviços com baixas temperaturas ou temperatura ambiente.

- ASTM A-672 – Tubos c/ costura (SAW), 16” ou maiores, para serviços de altas pressões e temperaturas moderadas.

- API 5L – Tubos de média qualidade, c/ ou s/ costura, de 1/8” a 64”.

- API 5LX – Tubos de aço carbono de alta resistência, c/ ou s/ costura, de 1/8” a 64”.

ESPECIFICAÇÕES MAIS USUAIS


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TUBO DE AÇO-LIGA

Maior custoPior p/ soldar

Altas temperaturas

Alta corrosão

Não contaminação

Cr

Resistência à fluênciaMo

Resistência à corrosãoNi

EmpregoBaixas temperaturas

Segurança

TUBO DE AÇO INOX

Resistência à oxidação

MATERIAIS: TUBOS DE AÇO-LIGA E AÇOS INOXIDÁVEIS

Desvantagens

Austenítico16 - 26Cr%

6 - 22Ni%

Ferrítico 12 - 30Cr%

Altas temperaturasBaixas temperaturasResistência à fluência

Resistência à corrosãoSolda fácil

Mais barato

Difícil de soldar

Resistência à corrosão


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MATERIAIS: TUBOS DE FERRO

TUBO DE FERRO FUNDIDO

Baixa responsabilidade

Boa resistência à corrosãoBaixa resistência mecânica

ÁguaÁgua salgadaEsgoto

TUBO DE FERRO FORJADO (GALVANIZADO) Zincagem de imersão a quente

ÁguaAr comprimidoCondensado

≤ 4”

2” a 24”Øe

P/ HIDROCARBONETOS0ºC < T < 150ºC

Øn

ASME B.31.3

P ≤ 1 MPa (dentro da unidade)P ≤ 2,7 MPa (fora da unidade)


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MATERIAIS: TUBOS DE METAIS NÃO-FERROSOS

COBRE E SUAS LIGASCobre puro (ASTM B-68, B-75 e B88)Latão (ASTM B-111)Cobre-níquel (ASTM B-466)

RefrigeraçãoAquecimentoInstrumentação

Alto custoCST em presença de NH3Produtos de corrosão tóxicos

Desvantagens

Elevada condutividade térmicaResistência à corrosão

Vantagens

1/4” a 12” Esp. BWGØe

1/2” a 12” Sch 20 e 40Øn


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TUBOS DE METAIS NÃO-FERROSOS

NÍQUEL E SUAS LIGASNíquel ComercialMonel (67% Ni, 30% Cu)Inconel (80% Ni, 13% Cu)

Água salgadaÁcidos diluídosNão-contaminação

Altíssimo custoDesvantagem

Excepcional resistência à corrosãoVantagens

Resistência mecânica ( T e T)

CriogeniaAltas temperaturas


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TUBOS DE METAIS NÃO-FERROSOS

ALUMÍNIO (ASTM B-241)

RefrigeraçãoAquecimentoCriogenia

Baixo ponto de fusãoBaixa resistência mecânica

Produtos de corrosão não são tóxicos

Desvantagens

Muito levesResistência à corrosão

Vantagens

Alta condutividade térmica

Não-contaminação

1/4” a 12” Esp. BWGØe

1/2” a 12” Sch 20 e 40Øn


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TITÂNIO, ZIRCÔNIO E SUAS LIGAS

Desvantagem

Muito levesResistência à corrosão

Vantagens

Resistência mecânica em altas temperaturas

Altíssimo custo

Água salgadaÁcidos diluídosAltas temperaturas



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CHUMBO

Esgoto PredialIndustrial

Baixo ponto de fusãoBaixa resistência mecânica

Desvantagens Muito pesados

Excelente resistência à corrosãoVantagem

Baixa dureza

Transporte de H2SO4

1/4” a 12”Øi



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TUBOS DE MATERIAIS POLIMÉRICOS

PVCPOLIETILENO

Coeficiente dilatação térmicaEstabilidade dimensionalDesvantagensResistência temperatura

Vantagem

Resistência mecânica

TERMOPLÁSTICOS

EPÓXITERMOFIXOS

Resistência à corrosãoPerda de carga

Fáceis de trabalharLeves

Aparência

TEFLON

Ação luz solar

MATERIAIS: TUBOS DE MATERIAIS NÃO-METÁLICOS

Filme: tubo corrugado


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TUBOS NÃO METÁLICOS

EsgotoCimento Amianto

ØConcreto Armado

EsgotoBarro Vidrado (Manilhas)

Vidro

Cerâmica

Mangueira e MangotesElastômeros

NaturalSintética (Neoprene, SBR)

Esgoto c/

MATERIAIS: TUBOS DE MATERIAIS NÃO-METÁLICOS


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MATERIAIS: TUBOS METÁLICOS COM REVESTIMENTO INTERNO

REVESTIMENTOSAnticorrosivosAntierosivosRefratários

Boa resistência mec.Boa soldabilidadeBaixo custo

Altas temp.Abrasão

Corrosão

AÇO CARBONOREVESTIMENTO


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Fonte : Silva Telles

MATERIAIS: TUBOS CLADEADOS

Catálogo: Butting


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REQUISIÇÃO DE COMPRA DE TUBOS

QUANTIDADE (comp. ou peso)

NORMAREQUISIÇÃO

Sch

MATERIAL

Øn

EXTREMIDADESPROCESSO DE FABRICAÇÃO

REVESTIMENTOS

Exemplo:

1500m, 10”, Sch 40, ASME B.36.10, ASTM A-53 GrA, sem costura, extremidade chanfrada, preto


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MEIOS DE LIGAÇÃO


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Ligações roscadas

Ligações soldadas

Ligações flangeadas

Tubos de ferro fundido e tubing requerem conexõesespeciais inerentes às suas características de projeto

Ø 4”

MEIOS DE LIGAÇÃO

LIGAÇÕES ROSQUEADASÁgua

Custo

Fácil execução

Vazamentos

Resistência mecânica

ArCondensado

Luva rosqueada

Tubo

União rosqueada

Tubo

Porca

Tipos de rosca?


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MEIOS DE LIGAÇÃO LIGAÇÕES ROSQUEADAS

BSP e BSPT

A rosca BSP ou BSPT é indicada para conexões mais robustas, pois a profundidade dos fios de rosca permitem uma maior segurança em casos de vibração ou pressão na conexão.


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MEIOS DE LIGAÇÃO LIGAÇÕES ROSQUEADAS

NPT

A rosca NPT é mais utilizada em tubulações a gás e de água. Pode-se aplicar em materiais plásticos e metálicos, como PVC, nylon, bronze e ferro fundido. Devido ao mecanismo que permite o não-vazamento, é freqüente a aplicação de algum tipo de material impermeável que também protege contra àcorrosão.

Catálogo: Manual técnico Hennings


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LIGAÇÕES SOLDADAS

DesmontagemMão de obra

Manutenção

AparênciaVantagensEstanqueidade

Solda por fusão

Resistência

Desvantagens

Solda de encaixe ou soqueteSolda de topo

BrasagemSolda branca

Não-ferrosos

Tem substituído ligações roscadas e flangeadas

MEIOS DE LIGAÇÃO


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MEIOS DE LIGAÇÃO


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TUBOS C/ Øn > 2”

a) Chanfro p/: T < 3/16”

b) Chanfro p/: 3/16”<T<3/4”

c) Chanfro p/: T > 3/4”

Parede Solda

Anel de Soldagem

ANEL DE SOLDAGEM

SOLDA DE TOPO

MEIOS DE LIGAÇÃO


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Tubo

Solda

União Soldada

Porca

Luva Soldada

Solda

TUBOS C/ Øn ≤ 2” SOLDA DE SOQUETE

MEIOS DE LIGAÇÃO


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Serviços de baixa responsabilidade (não severos):

Diâmetro nominal Tipo de ligação

DN até 4 pol Rosqueada com luva ou uniões

DN 6 pol e maiores Solda de topo /Ligação Flangeada

Serviços severos:

Diâmetro nominal Tipo de ligação

DN até 1 ½ pol Solda de encaixe com luva ou uniões

DN 2 pol e maiores Solda de topo /Ligação Flangeada

MEIOS DE LIGAÇÃO


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Tubo

Flanges Porca

Tubo

Solda

ParafusoJunta

Ligações Flangeadas

VálvulasEquipamentosDesmontagemMenor número

LIGAÇÕES FLANGEADAS ENTRE TUBOS

Solda

MEIOS DE LIGAÇÃO


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TIPOS DE FLANGES PARA TUBOS

IntegralDe pescoço

ResistênciaApertoMontagem

Sobreposto

Barato

Aperto

Rosqueadas

Tubos não soldáveis

De encaixe

Facilidade na montagem

2”Lap-Joint Cego

“Blind”“Van stone”

ASME B-16.5

EquipamentosFerro fundido

“Welding-Neck”

“Screwed”

Vazamento

“Slip-on”

“Socket-weld”

Facilidade na montagem

Solto

MEIOS DE LIGAÇÃO


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Face com ressalto “Raised face - RF”

Face plana “Flat face -

FF”

Face para junta de anel

PTTóxicos

Face macho e fêmea

Corrosão

Face de flange com virola

FACEAMENTO DOS FLANGES ASME B-16.5

Inflamáveis

MEIOS DE LIGAÇÃO


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FACEAMENTO DOS FLANGES ASME B-16.5

MEIOS DE LIGAÇÃO


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I – Forjados :

ASTM A–181: Aço-carbono p/ uso geral.

ASTM A–105: Aço-carbono acalmado com Si para temper aturas elevadas.

ASTM A-182: Aços-liga (Mo e Cr-Mo) e inoxidáveis pa ra altas temperaturas.

ASTM A-350: Aço-carbono e aço-liga Ni para baixas temperaturas.

II – Chapas :

ASTM A-515: Aço-carbono acalmado com Si para temper aturas elevadas.

ASTM A-516: Aço-carbono acalmado com Al para temper aturas moderadas.

FLANGES E JUNTAS


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� TEMPERATURA

� PRESSÃO ADMISSÍVEL

OBS: O fato da classe do flange ser de 300#, nãosignifica que sua pressão admissível vale 300#, pois esta depende da temperatura de operação.

Norma ASME B.16.5Flanges de aço de todos os tipos, DN até 24 pol. Classes 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# e 2500#.

FLANGES E JUNTAS


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Juntas Planas

BorrachaAmianto grafitadoPapelão hidráulico

Para flange com face de ressalto

Para flange com face plana

Chapa Metálica

Chapa metálica c/ enchimento de amianto

Junta metálica maciça

Junta de anel oval

Junta de anel octogonal

JUNTAS Elementos de vedação

FLANGES E JUNTAS


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FLANGES E JUNTAS

Função: Impedir vazamentos em ligações flangeadas.

Esforços atuantes sobre uma junta.


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CONDIÇÕES:

� FLANGES COM SUPERFÍCIES PLANAS E LAPIDADAS

� CONTATO PERMANENTE DAS SUPERFÍCIES

DIFICULDADES:

� DIMENSÕES DOS FLANGES

� INVIABILIDADE DE SUPERFÍCIES LISAS E PLANAS

� CORROSÃO / EROSÃO DAS SUPERFÍCIES

FLANGES E JUNTAS

SITUAÇÃO IDEAL � INEXISTÊNCIA DE JUNTA


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FACE PLANAJUNTA NÃO CONFINADA

FACE COM RESSALTO(JUNTA NÃO CONFINADA)

LINGÜETA E RANHURA(tongue and groove)(JUNTA TOTALMENTE CONFINADA)

FLANGES E JUNTAS


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MACHO E FÊMEAJUNTA SEMICONFINADA

FACE PARA JUNTA DE ANEL(RING-TYPE JOINT)

FLANGES E JUNTAS


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I – Não-metálicas (conforme ASME B16.21)

I.1 – Elastômeros : � Pressões , � Temperaturas

-Alta resiliência

-Diversidade de propriedades físicas e químicas

-Versatilidade de aplicações e serviços

Materiais Mais Comuns:

Borracha Natural (NR), borracha estireno-butadieno ( SBR), cloroprene (CR), nitrílica (NBR), fluorelastômeros (FE), silicone (SI) .

I.2 – Politetrafluoretileno (PTFE): � Teflon � Du Pont

-Excelente resistência química

-Excelente isolante elétrico

-Anti-aderente (baixo coeficiente de atrito)

-Resistente ao impacto

-Baixo coeficiente de atrito

FLANGES E JUNTAS


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I – Não-metálicas (conforme ASME B16.21)

I.3 – Papelão Hidráulico (fibras minerais/sintéticas + elastômeros) :

- Elevada resistência ao esmagamento

- Baixo relaxamento (creep relaxation)

-Resistente a altas temperaturas e pressões

-Boa resistência a produtos químicos

Materiais Mais Comuns :

Fibra: Amianto, aramida, carbono, grafite e celulos e.

Elastômeros: Borracha Natural (NR), borracha estire no-butadieno (SBR), cloroprene (CR), nitrílica (NBR).

Ra = até 500 μ in

I.4 – Grafite Flexível (GRAFLEX) :

-Excelente resistência química Ra (l iso) = até 125 μ in

-Oxidação a partir de 350ºC

-Dificuldade no transporte, condicionamento e montag em

FLANGES E JUNTAS

Ra:

aca

bam

ento

sup

erfic

ial d

a ju

nta


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II – Metálicas (conforme ASME B16.20)

II.1 – Juntas Espirotálicas (Spiral-wound) :

FLANGES E JUNTAS


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II.1 – Juntas Espirotálicas (Spiral-wound) :

-Boa selabilidade

-Resistente a altas temperaturas e pressões

-Custo relativamente baixo

Materiais mais comuns:

Fita: AISI 304, 316, 316L, 321, MONEL, Niquel 200

Enchimento: Amianto, grafite-flexível, PTFE

OBS: 1) Anel de centralização externo em A.C. é reco mendável

2) Acabamento superficial: Ra = até 125 micro in

3) N-76 (nova) -> HC’s (300# e 600#)

FLANGES E JUNTAS


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II.2 – Juntas Tipo Anel (Ring-Type Joints) :

-Aplicações em altas pressões (acima de 600#)

-Alta pressão de contato (grande selabilidade)

-Resistência a altas temperaturas

-Requer boa usinagem e acabamento superficial fino

OBS: 1) Diferença entre dureza do flange e junta -> mín. 30 HB

2) Acabamento superficial: Ra = até 63 micro in

FLANGES E JUNTAS


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� Pressão de operação� Força dos parafusos� Resistência à corrosão causada pelo fluido� Temperatura de operação� Tipo de flange� Força mínima de esmagamentoOs critérios acima são simplificados utilizando o f ator P x T

P x T máx. Temp ( oC) máx. Material da Junta

530 150 Borracha

1150 120 Fibra vegetal

2700 250 Teflon

15000 540 Papelão hidráulico

25000 590 Papelão hidr. com tela metálica

> 25000 - Junta metálica

Produto da pressão (kgf/cm 2) com a temperatura ( oC)

CRITÉRIOS DE SELEÇÃO

FLANGES E JUNTAS


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FLANGES E JUNTAS

Parafusos e Estojos são usados para:Ligação dos flanges

Aperto de juntas


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PARAFUSOS E ESTOJOS

Parafuso de Máquina Estojo

Aperto

Tração nos Parafusos

Aperto

Compressão na junta

Flexão no flange

Aperto inicial

Aperto final (residual)

Aperto a quente

- Chaves de torque (torquímetros)

- Aperto manual sem controle de torque

serviços de maior responsabilidade

serviços de responsabilidade menor

Conseqüência da dilatação térmica dos parafusos

Prevenir vazamentos

FLANGES E JUNTAS


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� Parafusos de máquina (machine bolts)

� Estojos (stud bolts)

� Parafuso � ponto fraco da ligação

� Estojo � mais utilizado

� filetes rolados > resistência mecânica

Aperto de Flanges

FLANGES E JUNTAS


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1 - Medir alongamento oneroso e difícil

2 – Chaves de torque (torquímetros)

serviços de maior responsabilidade

3 – Aperto manual sem controle de torque

serviços de responsabilidade menor

Métodos de aperto para parafusos e estojos

FLANGES E JUNTAS


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�Tração nos parafusos

� Compressão nas juntas

� Flexão nos flanges

Ação do Aperto

inicial

residual

Ligação Flangeada (conseqüências do aperto)

FLANGES E JUNTAS


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�Adaptação da junta ao flange

�Acomodação de imperfeições e irregularidades

�Escoamento do material das juntas

� dureza da junta, � aperto

� espessura , � aperto

Aperto Inicial

FLANGES E JUNTAS


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1

2

3

SEQUÊNCIA DE APERTO DE FLANGES

4

4 Furos 8 Furos

FLANGES E JUNTAS


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1) DE BLOQUEIOgaveta, macho, esfera, comporta

2) DE REGULAGEMglobo, agulha, controle, borboleta, diafragma

3) QUE PERMITEM FLUXO EM UM SÓ SENTIDOretenção, retenção e fechamento, pé

4) QUE CONTROLAM PRESSÃO A MONTANTEsegurança e alívio, excesso de vazão, compressão

5) QUE CONTROLAM PRESSÃO A JUSANTEredutoras, reguladoras de pressão, quebra-vácuo

VÁLVULAS

TIPOS DE VÁLVULA


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1) MANUALvolante alavancaengrenagensparafusos sem-fim

2) MOTORIZADApneumática hidráulica elétrica

3) AUTOMÁTICApelo próprio fluido (diferença de pressão)molas e contrapesos

MEIOS DE OPERAÇÃO

VÁLVULAS


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VÁLVULAS


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Finalidade ou função da válvula (bloqueio, regulage m, etc.) Natureza e estado físico do fluido Condições de corrosão, erosão, depósito e presença de sólidos Pressão e temperatura DN da tubulação Freqüência de operação Qualidade da estanqueidade do fechamento desejada Velocidade de fechamento desejada Necessidade de controle remoto ou automático Resistência a fogo Custo Espaço disponível Posição de instalação

FATORES PARA ESCOLHA:

VÁLVULAS


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CARCAÇA (CORPO E CASTELO):

� Aço carbono� Aço-liga� Aço inoxidável� Ferro fundido� Bronze� Latão� Níquel, etc.

MECANISMO INTERNO (ou TRIM):

� Aço inoxidável� Bronze

MATERIAIS:

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VÁLVULA DE GAVETA FUNÇÃO: BLOQUEIO

1) Uso bastante geral

2) Aproximadamente 50% do total das válvulas

3) Líquidos em geral, desde que não muito corrosivos

4) Ar e vapor para DN > 8 pol

5) Qualquer pressão e temperatura

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE MACHOFUNÇÃO: BLOQUEIO

1) Aproximadamente 10% do total das válvulas

2) Bloqueio de gases

3) Bloqueio rápido de líquidos e vapor


5) Admite fluidos com sedimentos e suspensões de sólidos

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE ESFERAFUNÇÃO: BLOQUEIO

MELHOR SUBSTITUTA PARA A VÁLVULA DE GAVETA

1) Vedação estanque

2) Menor e mais leve

3) Menor perda de carga

4) Mais fácil operação

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VÁLVULA DE 3 VIASFUNÇÃO: BLOQUEIO

1) Macho furado em ‘L’ ou ‘T’

2) DN até 4 pol

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VÁLVULA DE GLOBOFUNÇÃO: REGULAGEM

1) Excelente vedação

2) Líquidos em geral (desde que não muito corrosivos), vapor e gases


4) Uso recomendado para DN até 8 pol

5) Elevada perda de carga

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VÁLVULA ANGULARFUNÇÃO: REGULAGEM

1) Bocais a 90 o

2) Uso recomendado apenas em extremidades livres da linha


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VÁLVULA DE AGULHAFUNÇÃO: REGULAGEM

1) Regulagem fina de líquidos e gases


3) Quanto mais agudo o ângulo do tampão e maior seu comprimento, mais fina a regulagem

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VÁLVULA EM ‘Y’FUNÇÃO: REGULAGEM E BLOQUEIO

1) Bloqueio de vapor

2) Serviços com fluidos corrosivos e erosivos (presença de sedimentos)

3) Baixíssima perda de carga

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VÁLVULA DE BORBOLETAFUNÇÃO: REGULAGEM E BLOQUEIO

1) Líquidos e gases

2) Serviços com fluidos corrosivos e erosivos (presença de sedimentos)

3) Baixas pressões e temperaturas moderadas

4) Recomendada para grandes DN

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE DIAFRAGMAFUNÇÃO: REGULAGEM E BLOQUEIO

1) Serviços extremamente severos, com fluidos corrosivos e tóxicos

2) Apropriada a fluidos voláteis, que exijam segurança contra vazamentos

3) Usadas em geral para DN até 6 pol

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE RETENÇÃO DE PORTINHOLAFUNÇÃO: FLUXO EM UM SÓ SENTIDO


2) Usada para DN maior ou igual a 2 pol

3) Por motivo de vibração, não deve ser usada quando hágrande variação no sentido do fluxo

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE RETENÇÃO DE PISTÃOFUNÇÃO: FLUXO EM UM SÓ SENTIDO

1) Perda de carga bastante elevada


3) Gases e vapores

4) Recomendada para fluxos pulsantes

5) Inadequada para fluidos com sedimentos

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE RETENÇÃO DE ESFERAFUNÇÃO: FLUXO EM UM SÓ SENTIDO

1) Fechamento rápido

2) Uso restrito a DN até 2 pol

3) Líquidos com alta viscosidade

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VÁLVULA DE PÉFUNÇÃO: FLUXO EM UM SÓ SENTIDO

1) Mantem a escorva da linha de sucção de bombas

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE RETENÇÃO E

FECHAMENTOFUNÇÃO: FLUXO EM UM SÓ SENTIDO E BLOQUEIO

1) Muito usada em saídas de caldeiras

2) Funciona como:

- retenção na posição aberta - bloqueio na posição fechada

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE SEGURANÇA OU ALÍVIOFUNÇÃO: CONTROLE DA PRESSÃO A MONTANTE

� SEGURANÇA – gases

� ALÍVIO – líquidos

1) Pressão de abertura controlada pela regulagem da mola

2) Gases – abertura rápida

3) Líquidos – abertura gradual

VÁLVULAS


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VÁLVULA DE CONTROLEFUNÇÃO: CONTROLE DE VARIÁVEIS DE PROCESSO

1) Usadas em combinação com instrumentos automáticos

2) Controladas à distância

3) Presença de atuador

VÁLVULAS

Tipos?


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1) MUDANÇA DE DIREÇÃO

Curva (de raio longo, de raio curto, de redução)Joelho (normal e de redução)

2) DERIVAÇÕES

Tê (normal, 45 o, de redução)Peças em ‘Y’Cruzeta (normal e de redução)SelaColarAnel de reforço

3) MUDANÇA DE DIÂMETRO

Redução (concêntrica, excêntrica, bucha)

CONEXÕES


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4) LIGAÇÕES ENTRE TUBOS

LuvaUniãoFlangeNipleVirola

5) FECHAMENTO DE EXTREMIDADE

Tampão ou ‘cap’Bujão ou ‘plug’Flange cego


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Solda de topo

Rosqueada Flangeada

Solda de encaixe

QUANTO AO TIPO DE LIGA ÇÃO


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Recomendada para:

•Tubulações com DN > 20 pol•Pressões (classes 150# a 300#) e temperaturas moderadas

Norma ASME B31

•Pressão•Número de ciclos de pressão ou temperatura durante vida útil•Tipo de fluido•Ângulo entre o plano de corte e a seção reta do tubo

CURVAS DE GOMO


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1- Boca-de-lobo

2- Outros tipos de derivações


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Com relação à pressão e à temperatura de trabalho, a norma ASME B16.34 estabelece o conceito de classes de pressão , e traz tabelas que relacionam, para cada uma dessas classes, a pressão máxima de trabalho de acordo com a temperatura, para cada tipo de material. Como exemplo, veja-se abaixo a tabela para válvulas de aço carbono.

Classe de Pressão


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Perda de Carga


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Absorver dilatações, vibrações e esforços mecânicos

Utilização não usual. É preferível adoção de traçado adequado para conferir flexibilidade à linha.

FINALIDADE

Utilização de JEs - justificável nos seguintes casos:Espaço restrito

� Quando for a alternativa mais econômica

� Exigência de trajeto retilíneo

� Vibrações de grande amplitude

� Tubulações ligadas a equipamentos que não possam so frer esforços externos da tubulação

JUNTAS DE EXPANSÃO


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1) Axial

2) Angular

3) Lateral

MOVIMENTOS FUNDAMENTAIS


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JUNTAS DE EXPANSÃO JUNTAS DE EXPANSÃO TELESCTELESCÓÓPIOPIO

1) Apenas movimentos axiais2) DN até 24 pol3) Pressão até 40 kgf/cm 2

4) Curso de até 300 mm5) Serviços não severos


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JUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA SIMPLESJUNTA SIMPLES

1) Movimentos axiais, angulares e pequenos movimentos laterais

1) Serviços não severos


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JUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA COM ANJUNTA COM AN ÉÉIS DE EQUALIZAIS DE EQUALIZA ÇÇÃOÃO

1) Movimentos axiais, angulares e pequenos movimentos laterais

2) Serviços severos

1) Altas pressões


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JUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA ARTICULADAJUNTA ARTICULADA

1) Apenas movimentos angulares


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JUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA DE EXPANSÃO DE FOLEJUNTA DUPLAJUNTA DUPLA

1) Movimentos angulares e laterais combinados2) Grandes movimentos laterais3) Serviços severos4) Altas pressões


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1) Grandes movimentos em quaisquer direções2) Baixo custo3) Baixíssimas pressões (até 0,2 kgf/cm 2)4) Temperaturas moderadas (até 200 oC)

JUNTA DE EXPANSÃO DE TECIDOJUNTA DE EXPANSÃO DE TECIDO


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InstrumentaInstrumenta çção ão IndustrialIndustrial

Identificação funcionalA identificação funcional do instrumento ou seu equivalente funcional consiste de letras da tabela. A identificação funcional do instrumento é feita de acordo com sua função e não com a sua construção.A primeira letra é a variável do processo medida ou de inicialização. As letras subseqüentes identificam as funções do instrumento, podendo ser:• Funções passivas - elemento primário, orifício de restrição, poço;• Funções de informação - indicador, registrador, visor,• Funções ativas ou de saída -controlador, transmissor, chave e outros;• Funções modificadoras - alarmes ou indicação de instrumento multifunção.


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Identificação da malhaA identificação da malha geralmente é feita por um número, colocado ao final da identificação funcional do instrumento associado a uma variável de processo.A numeração pode ser serial ou paralela. Numeração paralela começa de 0 para cada nova variável, por exemplo, TIC-100, FIC-100, LIC-100 e AI-100. Numeração serial usa uma única seqüência de números para um projeto ou seção grande de um projeto, de modo que se tem TIC-100, FIC-101, LIC-102 e AI-103. A numeração pode começar de 1 ou qualquer outro número conveniente, como 101, 1001, 1201.Quando a malha tem mais de um instrumento com a mesma função deve-se usar apêndice ou sufixo ao número. Por exemplo, se a mesma malha de vazão tem um extrator de raiz quadrada e um transdutor corrente para pneumático, o primeiro pode ser FY-101-A e o segundo FY-101-B.


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Exemplos de formação da identificação funcional de instrumentos

P - Variável medida - PressãoR - Função passiva ou de informação - RegistradorC - Função ativa ou de saída - Controlador001 - Área de atividade, onde o instrumento atua02 - Número seqüencial da malhaA - Sufixo


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PI = Indicador de pressão: “P" é a variável medida (Pressão), e “I“ é a função de informação ou passiva. Neste caso pode-se ter vários tipos de instrumentos, desde um manômetro mecânico à instrumentos eletrônicos sofisticados.

PIC = Indicador Controlador de Pressão: Neste caso a função final é o controle de uma malha, portanto, a letra "C" da coluna “função final". A letra "I” é somente uma função passiva mencionando que o instrumento também esta indicando de alguma forma a variável "P" pressão.

LAH = Alarme de Nível Alto: Neste exemplo a letra "A" define a função de informação, indicando que o instrumento está sendo utilizado para um alarme. A letra modificadora "H“ complementa esta informação indicando o parâmetro do alarme, no caso nível alto.



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HV = Válvula de controle manual: A letra “V“ indica a função final e a letra “H“ indica a variável inicial.

LCV = Válvula de controle de nível auto-operada: Neste exemplo a letra “C" pode estar indicando que a válvula é auto-operada.

LV = Válvula de nível: Geralmente esta notação determina que se trata de uma válvula de controle proporcional.


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A simbologia correta da instrumentação deve conter os seguintes parâmetros:�Identificação das linhas de interligação dos instrumentos, por exemplo, eletrônica física, eletrônica por configuração, pneumática.�Determinação do local de instalação dos instrumentos, acessível ou não acessível ao operador de processo.�Filosofia da instrumentação, quanto ao instrumento ser dedicado a cada malha ou compartilhado por um conjunto de malhas de processo.�Identificação (tag) do instrumento, envolvendo a variável do processo, a função do instrumento e o numero da malha do processo.�Outras informações adicionais.As linhas de interligações entre os instrumentos devem ser mais finas que as linhas de processo.

Símbolos


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Símbolos

AS - suprimento de arHS - suprimento hidráulicoOpções:IA - ar do instrumentoNS - suprimento de nitrogênioPA - ar da plantaSS - suprimento de vaporES - alimentação elétricaWS - suprimento de águaGS - alimentação de gás


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Símbolos

A padronização ISA considera que, quando da elaboração de um diagrama de controle, a identificação do instrumento será escrita dentro do símbolo geral e que, em casos específicos, a sua função será detalhada pelo acréscimo de um símbolo de processamento de sinais ao seu símbolo geral.


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Símbolos


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Símbolos e Identificação - Exemplo


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Estudo de caso: Instalação de uma IndustriaProf. Antonio Manuel


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Estudo de caso: Instalações Industriais Especiais:Industria AlimentíciaIndustria FarmacêuticaProf. Bernardo Gomes

Bom estudo!!!


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Instalacao industrial2015

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