O PARADIGMA: TUBULAÇÕES DE CONDUÇÃO COM ESPESSURA DE PAREDE CALCULADA SEGUNDO NORMA ASHRAE 2012 e ASME 2008

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1 O PARADIGMA: TUBULAÇÕES DE CONDUÇÃO COM ESPESSURA DE PAREDE CALCULADA SEGUNDO NORMA ASHRAE 2012 e ASME 2008 SETEMBRO

2 Sistemas Tubulares: A EVOLUÇÃO DA COMPOSIÇÃO MOLECULAR DO AÇO AO LONGO DOS ULTIMOS 60 ANOS

3 A evolução - Ex: Tubos API

4 Aço Laminado a Quente CSN AÇO ARQ CIVIL Família de aço de alta resistência MARCA CSN PROPRIEDADES MECÂNICAS L.E. (MPa) L.R. (MPa) AL. (%) Lo=50mm CSN-ARQ.CIVIL min 350 min 22 min CSN-ARQ.CIVIL min 400 min 25 min CSN-ARQ.CIVIL min 450 min 20 min CSN-ARQ.CIVIL min 600 min 18 min

5 Sistemas Tubulares: ANALISE E TRANSCRIÇÃO DAS NORMAS TÉCNICAS

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9 Tubos - Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment CAPÍTULO 46 - TUBOS E CONEXÕES Este capítulo abrange a seleção, aplicação e instalação de tubos e conexões comumente usados para aquecimento, ar-condicionado e refrigeração. Os suportes e a expansão de tubos também são abordados. Ao selecionar e aplicar estes componentes, os códigos locais, estaduais ou federais e as normas voluntárias da indústria (algumas das quais foram adotadas por jurisdições de código) devem ser seguidos. As seguintes organizações nos Estados Unidos publicam códigos e normas para sistemas e componentes de tubulações: ASME ASTM NFPA BOCA MSS Industry, AWWA American Society of Mechanical Engineers American Society for Testing and Materials National Fire Protection Association Building Officials and Code Administrators, International Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings American Water Works Association Catálogo AVAC-R: Página 07 Especificações federais paralelas também foram desenvolvidas por agências governamentais e são adotadas para muitos projetos de obras públicas. O Capítulo IV da Norma ASME B31.9 lista os códigos e normas para tubulações de HVAC (AVAC) aplicáveis nos Estados Unidos. Além disso, apresenta os requisitos para um projeto e construção seguros de sistemas de tubulações de aquecimento e ar-condicionado de edifícios.

10 Tubos - Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment SELEÇÃO DE MATERIAIS Cada sistema HVAC e, sob certas condições, partes de um sistema requerem um estudo das condições de operação para determinar os materiais adequados. Por exemplo, como a pressão estática da água num edifício alto é maior nos níveis inferiores do que nos níveis superiores, diferentes materiais podem ser necessários ao longo das zonas verticais. Os seguintes fatores devem ser considerados ao selecionar materiais para tubulações: Requisitos dos códigos. Fluido transportado no tubo. Pressão e temperatura do fluido. Ambiente externo do tubo. Custo de instalação... Catálogo AVAC-R: Página 07

11 Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment ESPESSURA DE PAREDE DOS TUBOS Os principais fatores que determinam a espessura de parede do tubo são a tensão circunferencial devido à tensão da pressão interna e tensão longitudinal causadas pela pressão, peso e outras cargas sustentadas. Cálculos de tensão detalhados raramente são necessários para aplicações HVAC porque os tubos padrão apresentam diversas espessuras para suportar a pressão e tensão longitudinal causada pelo peso (assumindo que os suportes estão espaçados de acordo com a Tabela 6). Catálogo AVAC-R: Página 07

12 Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment Catálogo AVAC-R: Página 07

13 Embasamento Técnico Norma ASME B CONDIÇÕES E CRITÉRIOS - CONDIÇÕES DE PROJETO Considerações Gerais Estas condições de projeto definem as pressões, temperaturas e outras condições aplicáveis a projetos de tubulações de serviço de edifícios. Tais sistemas devem ser projetados para as condições mais severas de pressão coincidente, temperatura e carga prevista sob quaisquer condições normais de operação, incluindo inicialização e desligamento. A condição mais severa deve ser a que resulta na maior espessura de parede necessária e na mais alta classe dos componentes Pressão Pressão Interna de Projeto. A pressão interna de projeto, incluindo os efeitos da carga estática, não deve ser inferior à pressão máxima de trabalho sustentada do fluido dentro do sistema de tubulação. Deve-se considerar possíveis picos de pressão. As pressões de desligamento da bomba devem ser consideradas Pressão Externa de Projeto. As tubulações sujeitas à pressão externa devem ser projetadas para a pressão diferencial máxima prevista na operação normal Contenção ou Alívio Exigidos. Devem ser adotadas medidas para conter ou aliviar de forma segura a pressão excessiva à qual a tubulação pode ser submetida. As tubulações não protegidas por um dispositivo de alívio de pressão ou que podem estar isoladas de um dispositivo de alívio de pressão devem ser projetadas para, no mínimo, a pressão mais alta que pode ser desenvolvida. Catálogo AVAC-R: Página 06

14 Embasamento Técnico Norma ASME B CONDIÇÕES E CRITÉRIOS 901 CONDIÇÕES DE PROJETO Temperatura As temperaturas previstas neste Código são as temperaturas dos materiais da tubulação expressas em graus Fahrenheit, exceto quando indicado de outra forma. A tubulação deve ser projetada para a temperatura representando a condição máxima esperada. A temperatura dos materiais da tubulação é considerada a mesma do fluido na tubulação Influências Ambientais Resfriamento. Efeitos na Pressão. Quando o resfriamento de um fluido puder reduzir a pressão na tubulação abaixo da pressão atmosférica, a tubulação deverá ser projetada para suportar a pressão externa, ou deverão ser adotadas medidas para eliminar o vácuo Efeitos da Expansão de Fluidos. Quando a expansão de um fluido puder aumentar a pressão, o sistema de tubulação deverá ser projetado para suportar o aumento da pressão, ou deverão ser adotadas medidas para aliviar o excesso de pressão Catálogo AVAC-R: Página 06

15 Embasamento Técnico Norma ASME B Tolerâncias Corrosão ou Erosão. Quando a ocorrência de corrosão ou erosão é esperada, a espessura de parede deve ser aumentada além do exigido por outros requisitos de projeto, a menos que outros meios de controle de corrosão, tais como revestimentos ou proteção catódica, sejam adotados. Essa tolerância deve ser coerente com a expectativa de vida da tubulação, conforme determinada pelo engenheiro Rosca e Ranhura. A espessura mínima calculada de tubos metálicos que devem ser roscados deverá ser acrescida de uma tolerância igual à profundidade da rosca, dimensão h na norma ASME B1.20.1, ou equivalente. Para superfícies usinadas ou ranhuradas, se a tolerância não for especificada, deve-se adotar 1/64 pol. (0,4 mm) além da profundidade de corte especificada. Catálogo AVAC-R: Página 06

16 Cálculo de Espessura de Tubos Pressão de Projeto dos Componentes da Tubulação Tubos Retos A mínima espessura da parede do tubo incluindo as margens não deve ser menor do que a determinada pela equação abaixo. tm = espessura mínima requerida, pol P = pressão interna de projeto, psig D = diâmetro externo, pol S = tensão admissível básica para aplicação do fator E, psi E = fator de eficiência da junta soldada longitudinal ou helicoidal, adimensional A = sobrespessura para corrosão, preparação de juntas mecânicas, pol Fonte: Norma ASME B

17 Cálculo de Espessura detubos Tensão admissível máxima em função da temperatura (SE), ksi 150 F = 65,6 C 12,8 ksi = psi

18 Cálculo de Espessura de Tubos

19 Cálculo de Espessura de Tubos Sobrespessura para corrosão, preparação de juntas mecânicas (A), pol Quanto aos acréscimos da espessura em função da corrosão ou para a preparação das juntas mecânicas temos: Sobrespessura de Corrosão ou Erosão: geralmente utiliza-se 1,65mm - moderada Sobrespessura para Rosca e Groove: Rosca, devemos incrementar a espessura da profundidade da rosca feita no espessura do tubo; Ranhura, devemos incrementar a profundidade do corte feito na espessura do tubo ou quando não sabemos pelo menos 0,4mm. No caso de ranhuras por laminação a frio não há necessidade de acrescenter espessura.

20 Cálculo de Espessura de Tubos Dados de Entrada Pressão de TRABALHO (P) = 100 lbs (6,9 Bar); SE = 12,8 ksi para tubos ASTM A53 GR B ERW ou ASTM A 135 GR B ou API 5L GR B A = 0,0591 pol = 1,65 mm Ø nom [pol] Ø ext. [mm] Ø ext [pol] in mm Sch [mm] 1 33,4 1,315 Cálculos 0,0642 1, ,77 1 1/4 42,2 1,660 0,0655 1, ,77 1 1/2 48,3 1,900 0,0665 1, , ,3 2,375 0,0683 1, ,77 2 1/2 73 2,875 0,0703 1, ,05 3 1/2 88,9 3,500 0,0727 2, , ,3 4,500 0,0766 2, , ,3 5,563 0,0808 2, , ,3 6,625 0,0849 2, , ,1 8,625 0,0927 2, , ,750 0,1010 2, , ,3 12,750 0,1089 2, , ,6 14,000 0,1137 3, , ,4 16,000 0,1216 3, , ,000 0,1294 3, , ,000 0,1372 3, , ,000 0,1450 3,73-7, ,000 0,1528 4,03 20/STD 9,50

21 Cálculo de Espessura de Tubos Dados de Entrada Pressão de TRABALHO (P) = 150 lbs (10,34 Bar); SE = 12,8 ksi para tubos ASTM A53 GR B ERW ou ASTM A 135 GR B ou API 5L GR B A = 0,0591 pol = 1,65 mm Ø nom [pol] Ø ext. [mm] Ø ext [pol] Cálculos in mm Sch [mm] 1 33,4 1,315 0,0668 1, ,77 1 1/4 42,2 1,660 0,0688 1, ,77 1 1/2 48,3 1,900 0,0702 1, , ,3 2,375 0,0730 2, ,77 2 1/2 73 2,875 0,0759 2, ,05 3 1/2 88,9 3,500 0,0796 2, , ,3 4,500 0,0854 2, , ,3 5,563 0,0917 2, , ,3 6,625 0,0979 2, , ,1 8,625 0,1096 2, , ,750 0,1220 3, , ,3 12,750 0,1338 3, , ,6 14,000 0,1411 3, , ,4 16,000 0,1528 4, , ,000 0,1645 4, , ,000 0,1762 4,63-7, ,000 0,1880 4,92-7, ,000 0,1997 5,22 20/STD 9,50

22 Sistemas Tubulares: FORMAS DE ACOPLAMENTO ENTRE TUBULAÇÕES SISTEMA SHOULDERED SISTEMA RANHURADO CONEXÕES E ACESSÓRIOS

23 Como funciona o setor em outros países :

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27 NORMA AWWA C Groove - Embasamento Técnico

29 Sistema Shouldered Permite a união entre tubulações de maneira simples, limpa e rápida: sem solda!

30 Sistema Alvenius K Acoplamento K10 Acoplamento K20 Conexões-Padrão Peças Especiais

31 Groove - Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment CAPÍTULO 46 - TUBOS E CONEXÕES Este capítulo abrange a seleção, aplicação e instalação de tubos e conexões comumente usados para aquecimento, ar-condicionado e refrigeração. Os suportes e a expansão de tubos também são abordados. Ao selecionar e aplicar estes componentes, os códigos locais, estaduais ou federais e as normas voluntárias da indústria (algumas das quais foram adotadas por jurisdições de código) devem ser seguidos. As seguintes organizações nos Estados Unidos publicam códigos e normas para sistemas e componentes de tubulações: ASME ASTM NFPA BOCA MSS AWWA American Society of Mechanical Engineers American Society for Testing and Materials National Fire Protection Association Building Officials and Code Administrators, International Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings Industry, American Water Works Association Especificações federais paralelas também foram desenvolvidas por agências governamentais e são adotadas para muitos projetos de obras públicas. O Capítulo IV da Norma ASME B31.9 lista os códigos e normas para tubulações de HVAC (AVAC) aplicáveis nos Estados Unidos. Além disso, apresenta os requisitos para um projeto e construção seguros de sistemas de tubulações de aquecimento e arcondicionado de edifícios. Catálogo AVAC-R: Página 07

32 Groove - Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment Outras Junções Junções ranhuradas exigem conexões ranhuradas especiais e uma ranhura rasa processada por laminação ou corte na extremidade do tubo. Essas junções podem ser usadas com tubos de aço, ferro fundido, ferro dúctil, cobre e plásticos. Uma braçadeira/cinta segmentada envolve as ranhuras e o anel de vedação especial aplica a pressão interna na vedação. Algumas conexões são projetadas com folga entre a ranhura (fêmea) e o ressalto (macho)para acomodar desalinhamentos e movimentos térmicos, e outras são projetadas para limitar o movimento e criar um sistema rígido. Os dados dos fabricantes apresentam as limitações de temperatura e pressão. Catálogo AVAC-R: Página 07

33 Groove - Embasamento Técnico 2012 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment Tabela 5 - Aplicações de Tubulações, Conexões e Válvulas para Ar Condicionado e Aquecimento 2 ½ a 12 - Tubo A53 B ERW - GROOVE 300 psi Catálogo AVAC-R: Página 11

35 Sistema Ranhurado BENEFÍCIOS DIRETOS E INDIRETOS Instala pelo menos 6 vezes mais rápido que sistemas soldados ou flangeados. Proporciona rigidez ou flexibilidade. Atenua ruído e vibração. Facilita a pré-montagem em pipeshops antes da instalação final em campo. Reduz consideravelmente o manuseio de material em campo. Elimina a chama e a fumaça provenientes do processo tradicional de solda. Minimiza o risco de acidentes e incêndio. Reduz o número de homem / hora. Reduz o cronograma de execução da obra.

36 Sistema Ranhurado BENEFÍCIOS DIRETOS E INDIRETOS Facilita a desmontagem para a manutenção de bombas de circulação de água, trocadores de calor, filtros de limpeza, válvulas etc. Menor tempo em obra de: Canteiro / Plataformas elevatórias Equipe de Segurança Locação de equipamentos Despesas administrativas fixas Hospedagem / Alimentação Despesas de viagens/passagens Custos de supervisão externa

37 Sistema Ranhurado ACOPLAMENTOS CONEXÕES VÁLVULAS/etc

38 VÍDEO COMPARATIVO MONTAGEM

39 Sistemas Tubulares: Criando Conexões, estabelecendo alianças A Alvenius atua no mercado nacional desde 1954 e está consolidada em diversos mercados, tendo como bagagem décadas de sólida presença, inclusive com produtos considerados sinônimos de categoria. Seu relacionamento individualizado, com a entrega de produtos de qualidade e serviços agregados, permitem a companhia construir alianças com seus clientes, por meio de uma troca justa e consistente. Sua essência empresarial possui atributos que norteiam toda e qualquer atividade desenvolvida pela companhia, atitudes estas que estão enraizadas no dia a dia de seus colaboradores para que sua identidade seja transmitida e percebida de maneira adequada.

40 Time Line 1954 Chegou no Brasil com o nome de Irrigadora Paulista, importando tubos da Suécia Iniciou sua gestão através da nova administração Encerrou sua operaçãp de produtos da Victaulic Company. Firmou contrato de distribuição exclusiva no Brasil com a Shurjoint, para a demanda do mercado A empresa foi fundada na Suécia com o nome de Alveno Iniciou a produção de tubos com costura helicoidal. Lançou os Light Weight Pipes (tubos de aço com parede fina), unidos por acoplamentos Introduziu a Metalcoating no mercado brasileiro Iniciou a distribuição dos produtos Tyco, compreendendo as marcas: Tyco Fire Protection, Shurjoint, Grinnell, Ansul, e Simplex 2004 Iniciou a distribuição da linha de produtos Victaulic.

41 Empresa controlada pela Alvenius: Distribuidor no Brasil:

42 Engenharia Suporte Técnico de produtos Desenhos para produção Desenvolvimento de Produtos Desenvolvimento de Fornecedores Levantamento de Projetos

43 Estrutura de Apoio CTA (Centro de Treinamento Alvenius Suporte Técnico em Campo Aluguel/VENDA de Equipamentos CENTRO DE SERVIÇOS

44 Mercados AVAC-R Mineração Proteção contra incêndio Sucroenergético & Biocombustíveis Infraestrutura Industrial / Utilidades Saneamento Petróleo & Gás

45 Fotos Sistema K

46 Fotos Sistema K

47 Fotos Sistema Ranhurado

54 Tubo Revestidos Norma ASME B A norma sugere o uso de revestimentos para aumentar a durabilidade da tubulação. Pelo fato do fluido ter propriedades corrosivas e certo grau de abrasividade, é consideravelmente recomendável o uso de revestimentos apropriados para evitar manutenções antecipadas, gerando economia ao longo do tempo. A norma ASME B , item (Coatings and Linings), cita tal recomendação, porém faz uma observação ao ressaltar que não são todos os revestimentos que oferecem vantagens. A Alvenius orienta que os tubos e conexões direcionados à aplicações de AVAC-R podem ser orgânicos ou metálicos. Catálogo AVAC-R: Página 22

55 Aplicação do Revestimento Primer : > 25 µm Powder Coating > 250 µm Metalic substract SA 2.1/2 Rz µm Exemplo do processo para revestimento em poliamida 55

56 Revestimentos Poliamida 11 FBE Processo realizado por empresa terceirizada Galvanização

57 Processo de Aplicação: Leito Fluidizado (Imersão) ETAPAS DO PROCESSO Jateamento Primer Pré-Aquecimento Imersão Pós-Cura Resfriamento 7 Leito Fluidizado Inspeção A imersão em leito fluidizado é um processo rápido com tempo de aplicação inferior a 60 segundos. A peça aquecida é imersa e depois retirada de uma câmara com a resina. Após o resfriamento, encontra-se pronta para o manuseio e o transporte. 57

58 Processo de Aplicação: Aspersão Eletrostática ETAPAS DO PROCESSO Jateamento Pré-Aquecimento Primer (opcional) Pré-Aquecimento Aplicação de revestimento Externo Pós-cura 7 8 Aplicação de revestimento Interno Inspeção A aspersão é o processo onde a resina em pó (ou líquida) é projetada e carregada eletrostaticamente antes de atingir a superfície da peça, para garantir a homogeneidade da película de revestimento, inclusive em geometrias complexas como curvas com reduções. 58

59 Conceito SISTEMA RANHURADO APRESENTAR UMA ALTERNATIVA PARA SISTEMAS HIDRÁULICOS EM AVAC, COM APLICAÇÃO DE ACOPLAMENTOS MECÂNICOS, ASSOCIADA COM UTILIZAÇÃO DE TUBOS DE AÇO CARBONO (C/ OPÇÃO DE REVESTIMENTO) COM ESPESSURA DE PAREDE CALCULADA DE ACORDO COM O TIPO DE PROJETO.

60 Perguntas?

61 AGRADECEMOS SUA PRESENÇA!! ALVENIUS EQUIPAMENTOS TUBULARES Estrada Fernando Nobre, 293/487 Cotia SP 55 (11)