06/03/2013 3
Utilização
Armazenagem
Geração
Produção Tubulação e / ou
Tubulações Industriais
Utilização
Líquidos
Gases
Pastosos
Com suspensão
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Conduto rígido – tubos;
Conduto flexível – tubo fexível, mangeira, mangote.
Normas Americanas
Pipe (conduzir fluidos)
Tubing (trocar calor, conduzir sinais, etc)
Tubulações Industriais
06/03/2013 5
Os tubos utilizados em instalações industriais, são definidos e
classificados pela ANSI B36.10 (Aços Carbono e Aços Liga) e
B36.19 (Aços Inoxidáveis);
São designados por um número chamado DN - Diâmetro Nominal
(referencial da linha neutra), qual vai de 1/8” até 12” não
correspondendo a nenhuma dimensão física do tubo. Já nos casos
de 14” e 36”, correspondem ao diâmetro da circunscrição da linha
neutra da espessura do material (centro da parede interna x
externa).
Para cada Ø nominal fabricam-se tubos com várias espessuras, o
diâmetro externo é conservado, variando-se então apenas o
diâmetro interno.
Tubulações Industriais
06/03/2013 8
Espessura STD e Sch 40 são as mesmas para diâmetros até NPS 10 (DN
250);
Espessura STD é 3/8” (9,52mm) para diâmetros NPS 12 (DN 300) e
maiores;
Espessura XS e Sch 80 são as mesmas para diâmetros até NPS 8 (DN
200);
Espessura XS é ½” (12,7mm) para diâmetros NPS 8 (DN 200) e maiores.
Tubulações Industriais
Os tubos eram fabricados em 3 (três) espessuras conhecidas, como:
S – Standard;
XS – Extraforte ;
XXS – Duplo Extraforte.
A ANSI B36.10 adotou as séries “Schedule Number” para designar a espessura
dos tubos (10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160)
06/03/2013 12
Os tubos de Ø >36” não são padronizados, fabricando-se apenas por
encomenda e com costura.
Os tubos de aço carbono, s/ costura, variam entre 6 e 10m podendo
chegar a 16m, dependendo do peso do lingote.
Os tubos c/ costura podem ser fabricados em comprimentos pré-
determinados.
No geral, os comprimentos variam de 3, 6 e 12 metros;
Os tubos são fabricados em com três extremidades (pontas), de
acordo com o meio de ligação a ser usado: Lisa, Chanfrada e
Rosqueada.
Tubulações Industriais
Tubos Industriais
06/03/2013 18
Laminação
Extrusão
Fundição
Tubos com costura
Tubos sem costura
Laminação + Soldagem
Tubulações Industriais
Processos de Fabricação
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Quantidade (peso ou comprimento);
Diâmetro nominal;
Espessura/série;
Norma dimensional;
Material;
Processo de fabricação (tipo);
Extremidade;
Acabamento/revestimento.
Dados para Pedido/Aquisição
Tubulações Industriais
06/03/2013 28
Ligações rosqueadas;
Ligações soldadas;
Ligações flangeadas;
Ligações ponta e bolsa;
Ligações de compressão;
Ligações patenteadas.
Principais sistemas de
ligação/fixação
Escolha depende de: material, diâmetro, finalidade, segurança,
custo, pressão e temperatura, fluido, necessidade de desmontagem.
Conectar tubos entre si;
Ligar tubos às válvulas, acessórios e equipamentos.
Meios de Ligação
Tubulações Industriais
06/03/2013 29
LIGAÇÕES CORRENTES
AO LONGO DA
TUBULAÇÃO
SERVIÇOS NÃO-
SEVEROS
DIÂMETROS ATÉ 4” LIGAÇÕES ROSQUEADAS
COM LUVAS
DIÂMETRO DE 6” OU
MAIORES SOLDA DE TOPO
SERVIÇOS SEVEROS
DIÂMETRO ATÉ 1½” LIGAÇÕES DE SOLDA DE
ENCAIXE COM LUVAS
DIÂMETROS DE 2” OU
MAIORES SOLDA DE TOPO
LIGAÇÕES NOS
EXTREMOS DA
TUBULAÇÃO, OU ONDE
FOR EXIGIDA
FACILIDADE DE
DESMONTAR
SERVIÇOS NÃO-
SEVEROS
DIÂMETROS DE 4” LIGAÇÕES ROSQUEADAS
COM UNIÕES
DIÂMETRO DE 6” OU
MAIORES
LIGAÇÕES FLANGEADAS
(FLANGES ROSQUEADOS OU
SOBREPOSTOS)
SERVIÇOS SEVEROS
DIÂMETROS ATÉ 1½”
LIGAÇÕES DE SOLDA DE
ENCAIXE COM FLANGES DE
ENCAIXE
DIÂMETROS DE 2” OU
MAIORES
LIGAÇÕES FLANGEADAS
(FLANGES DE PESCOÇO)
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Domiciliares/Comerciais
Industriais, em ramos secundários;
Vantagens
Rosca em tubos: Sch 30 a 100 (preferencialmente)
ANSI/ASME B1.20.1
Ligações Rosqueadas
Tubulações Industriais
Custos
Fácil execução;
Fácil desmontagem
D 4”
Vazamentos;
Resistência mecânica
Desvantagens
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Solda de topo
Solda de encaixe ou soquete Solda por fusão
Resistência
Estanqueidade
Aparência
Manutenção
Fácil de pintar e isolar
Vantagens
Desmontagem
Mão de obra Desvantagens
Ligações Soldadas
Tubulações Industriais
06/03/2013 36
Solda de topo – para tudo com diâmetro acima de 2”.
ASME B16.25
Tubulações Industriais
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Válvulas;
Equipamentos e instrumentos;
Desmontagem (quando tubulação não flangeada);
Tubos entre si (quando não pode soldar);
Vazamento
Pesadas
Volumosas
Caras
Desvantagens:
Ligações Flangeadas
Tubulações Industriais
06/03/2013 39
ANSI/ASME B16.5 as 7 classes abrangem todos os tipos de flanges, Ø de ½”
a 24”,com as seguintes exceções:
2500# só até ø 12”;
Flanges de encaixe só nas classes de 150# e 600#;
1500# flanges rosqueados até ø 12”;
Ø < 3” os da classe 400# são iguais aos 600#;
Ø < 2 1/2” os da classe 900# são iguais aos 1500#.
Ligações Flangeadas
Tubulações Industriais
Obs:
# = psi = lbf/pol².
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Forjados < 20”; >20” Anel rolado laminado a quente ou feitos de chapas ou
barra calandrada
Principais Especificações ASTM p/ forjados:
A-181: aço carbono uso geral.
A-105: aço carbono acalmado c/ Si, p/ temperaturas elevadas.
A-182: aço-liga Mo, Cr-Mo e de aços inoxidáveis.
A-351: aço carbono e aço-liga Ni p/ baixas temperatura.
ANSI B16.5 define 7 classes de flanges cujas pressões nominais são (#):
150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500. Estas pressões são as admissíveis de
trabalho p/ uma determinada temperatura. P/ o A/C são 260ºC p/ 150# em
455ºC p/ as demais. P/ os de aços-liga e inox variam conforme o material
sendo mais altas do que as correspondentes ao A/C.
O número da pressão nominal não significa a pressão admissível de trabalho do
flange, esta depende da temperatura de trabalho.
Tipos de Flanges
Tubulações Industriais
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A) Integral Equipamentos
Ferro fundido
+ Resistente
Uso geral
Resistência
Aperto
Tensões residuais
Montagem:
- Tubo chanfrado
- Comprimento certo
B) Pescoço
Menos custo
Facilidade de montagem
Aperto
Tensões residuais
C) Sobreposto
Tipos de Flanges
Tubulações Industriais
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E) Encaixe 1½”
+ Facilidade na montagem
F) Lap-joint Soltos,virola
Sem contato
G) cego Bocais de equipamentos
Extremidade
Futura expansão
D) Rosqueado Aperto
tensões residuais
Rosca: tensões, vazamentos
Tubos Não – soldáveis
Não - metálicos
Tipos de Flanges
Tubulações Industriais
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C/ ressalto: mais comum, p/ qualquer temperatura e pressão, 1/16” de altura
p/ classes de pressão 150 e 300#) e ¼” p/ classes mais elevadas, superfície
lisa ou ranhurada (espiralada ou concêntricas). Ranhuras devem ter
profundidade de até 0,15mm, e o ressalto liso pode ter vários graus de
acabamento de acordo c/ o serviço ou tipo da junta.
Plana: usual p/ Fofo e materiais frágeis; aperto da junta é inferior ao do face
c/ ressalto. Só acoplar face plana c/ face plana.
Para junta c/ Anel: usado p/ serviços severos, altas pressões e temperaturas
(vapor >600#, hidrocarbonetos > 900#), fluidos perigosos, tóxicos etc. Rasgo
circular profundo p/ encaixe do anel. Vedação pela ação de cunha do anel e
pela dilatação deste devido a pressão interna. Dureza da face maior que o anel
(A/C –120 HB, Inox –304, 316, 347 e 321–160HB e 120HB p/ 304L e 316L
Macho e Fêmea: face de lingueta e ranhura, mais raros, usados p/ serviços
especiais; junta fica confinada não tendo contato com o fluido circulante.
Tubulações Industriais
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Compressão aperto
Cisalhamento pressão Interna
Deformável
Elástico
Resistente fluido, t
Material
Acomodação
P, t
Juntas para Flanges
Tubulações Industriais
Elemento de vedação, submetida a forte compressão pelo aperto dos
parafusos, e a esforço de cisalhamento pelo fluido circulante.
Deve ser suficientemente deformável e elástica, p/ amoldar nas
irregularidades da superfície dos flanges, e dura e resistente quanto
maior for a pressão do fluido.
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Dureza
Acabamento das faces P. Interna pode
Inicial - p/ acomodar o material da junta – sem pressão;
Residual - p/ compensar a pressão Interna;
A quente - p/ compensar a dilatação dos parafusos .
Aperto
Dureza
Juntas para Flanges
Tubulações Industriais
Espessura
P a (espess. ) F = P x A
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Não metálicas: juntas planas, p/ FFR e FFP, espessuras de 0,7 a 3mm, sendo
1,5mm mais comum. Borracha natural, sintética, materiais plásticos e papelão
hidráulico (material aglutinante c/ amianto comprimido.
Semi-metálicas em espiral: lâmina metálica (geralmente inox), torcida em
espiral, c/ enchimento de amianto em volta. P/ FFR, serviços acima dos p/
Junta papelão hidráulico, e classes > 600#. Acabamento dos flanges deve ser
liso.
Metálicas foleadas: possuem; espessura da junta: 2 a 3mm. Mesmo emprego
das semi-metálicas espiral; Flange com acabamento liso ou ranhura
concêntrica.
Metálicas maciças: faces planas ou ranhuradas, p/ FFR (altas pressões), e
FF Macho-Fêmea.
Metálicas de anel (JTA): anéis metálicos maciços de seção octogonal ou
ovalada (mais comum). Empregadas em vapor e hidrogênio (>600#) e
hidrocarbonetos (>900#). Usadas em temperaturas acima de 550ºC
Juntas para Flanges
Tubulações Industriais
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Borracha natural (EPDM);
Borrachas sintéticas (PTFE, Silicone, PVA, PU);
Papelões hidráulicos;
Materiais plásticos (PVC, PEAD, PEBD);
Juntas metálicas folheadas ou em espiral;
Juntas metálicas simples.
Materiais para Juntas
Tubulações Industriais
06/03/2013 55 OVAL
ENCHIMENTO NÃO METÁLICO
Juntas Planas (ANSI/ ASME B 16.21)
Juntas de Anel (ANSI/ ASME B 16.20)
Tubulações Industriais
06/03/2013 56
(AC)
(AL)
APERTO
AC – 10.000 psi
AL – 60.000 psi
Parafusos e Estojos
Tubulações Industriais
A-193 Gr B7 (1%Cr 0,2% Mo) – até 480ºC
A-193 Gr B5 (5%Cr 1/2% Mo) – até 600ºC
A-320 (aço-liga Ni) – temperaturas abaixo de 0ºC
Aços Inox, devido a baixa resistência mecânica, não devem ser usados em
serviços severos. ANSI B31 limita a FLG até 400#.
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Parafusos e Estojos
Tubulações Industriais
APERTO INICIAL – Tem a finalidade de adaptar as juntas às faces do
flange, amoldando-a às imperfeições.
Valores do Aperto Inicial:
• Juntas de Borracha de 2,5 a 4 MPa
• Juntas de Papelão Hidráulico de 8 a 12 MPa
• Juntas Metálicas de 20 a 40 Mpa
APERTO RESIDUAL – Tem o objetivo de combater o efeito da pressão
interna (Pi) na tubulação tendendo a separar os flanges.
Valor do Aperto Residual :1,5 a 2 vezes Pi
APERTO FINAL – Para compensar os efeitos de dilatações devido a
variações de temperatura
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Parafuso
Cabeça integral sextavada ou quadrada, rosca nuca abrange todo o corpo.
ANSI B18.2 padroniza dimensões, ANSI B1.1 padroniza dimensões dos
filetes.
Designados pelo comprimento e Ø nominal da rosca.
ANSI B21 permite o uso de A/C p/ FLG até 300#, juntas não metálicas e até
260ºC. Só costumam ser empregados até 150#.
Estojo
Barras cilíndricas rosqueadas (pode ou não abranger todo o comprimento) c/
porcas e contra porcas independentes. Melhor aperto; filetes devem ser obtidos
por rolamente e não por corte (usinagem).
ANSI B18.2 padroniza dimensões, ANSI B1.1 padroniza dimensões dos
filetes.
ANSI B31.3 possui tabelas indicando as tensões admissívies e temperatura
de trabalho p/ os diversos materiais de uso p/ os estojos.
Tubulações Industriais
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Tubulações Industriais
Ligações Patenteadas
Junta Dresser ® Junta Vitaulic ® Junta Gibault®
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Para solda de topo
Para solda de encaixe
Rosqueados
Flangeados
De ponta e bolsa
De compressão
Sistemas de Conexões
Tubulações Industriais
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2. Para derivações
• Tês normais (de 90º)
• Tês de 45º
• Tês de redução
• Peças em “y”
• Cruzetas
• Cruzetas de redução
• Selas
• Colares
1. Para mudanças de
direção
• Curvas de raio longo
• Curvas de raio curto
• Curvas de redução
• Joelhos
• Joelhos de redução
De 22 ½º, 45º,
90º e 180º
Tubulações Industriais
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3. Para mudanças de
diâmetro
• Reduções concêntricas
• Reduções excêntricas
• Luvas
• Uniões
• Flanges
• Niples
• Virolas
4. Para ligação
• Tampões
• Bujões
• Flanges cegos
5. Para fechar extremidades
Tubulações Industriais
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① Curva em gomos em tubo de grande
diâmetro
② Boca de lobo
③ Acessórios para solda de topo soldados
diretamente um ao outro
④ Derivação com colar
⑤ Derivação com luva
⑥ Acessórios para solda de encaixe (ou com
rosca) com niples intermediários
Emprego das Conexões de Grande Porte
Tubulações Industriais
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Curvas em Gomo: Usadas exclusivamente em tubulações de aço; são feitas de
pedaços de tubos e soldados de topo; podem ter 2, 3 ou 4 gomos.
São usadas em Ø acima de 20”, pressões e temperaturas moderadas.
Derivações soldadas: Para ramais pequenos, até Ø 2”, é usual o emprego de
uma luva, soldada diretamente no tubo-tronco, desde que este último tenha
pelo menos Ø 4”.
Os ramais de quais quer Ø, acima de 1”, podem ser feitos c/ uso de “selas” ou
“colares”.
Para ramais de 2”ou mais, desde que o Ø do tubo-tronco seja maior do que o Ø
do ramal, o mais usual é a solda direta de um tubo no outro (boca de lobo).
Estas podem ser sobrepostas (menores tensões residuais) ou penetrantes
(maiores tensões residuais). A ANSI B31 aceita esse tipo de derivação
indicando detalhadamente casos onde seja necessário reforços locais. Estes
reforços consistem em um anel de chapa envolvendo a derivação e soldado no
tubo tronco e na derivação.
Curvas em Gomo e Derivações Soldadas
Tubulações Industriais
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