Tubulações Industriais

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1 SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO TUBOS, ACESSÓRIOS E VÁLVULAS TUBULAÇÃO TUBOS Entidades Normalizadoras Tipos de Materiais dos Tubos Métodos de Fabricação de Tubos Significado das Normas ASTM para Identificação do Material Dimensões de Tubos Extremidades dos Tubos Identificação das Tubulações no Projeto Representação Gráfica dos Tubos nos Desenhos de Tubulações Anotação da identificação da tubulação no desenho ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÕES TIPOS DE CONEXÕES Curvas e Joelhos LUVAS, NIPLES E UNIÕES TAMPÃO (OU CAPS) E BUJÕES OU PLUGS Exemplos de Desenhos Típicos para Montagem de Instrumentos REDUÇÕES Tê de Redução Curvas ou Joelhos de Redução Reduções Concêntricas e Excêntricas Niples de Redução Buchas de Redução FLANGES Flange Integral Flange de Pescoço (Welding Neck Wn) Flange Rosqueado (Screwed Scr) Flange Sobreposto (Slip on - SO) Flange Cego Flange com Placa de Orifício Exemplo de Instalação Típica de Instrumentação em uma Tubulação VÁLVULAS CLASSIFICAÇÃO DAS VÁLVULAS TIPOS DE LIGAÇÕES DAS VÁLVULAS Extremidade Rosqueada Extremidade para Solda de Encaixe Extremidade Flangeada Extremidade para Solda de Topo TIPOS DE VÁLVULAS E RESPECTIVAS SIMBOLOGIAS PARA DESENHOS Válvulas que Controlam o Fluxo em Qualquer Direção Válvulas que Permitem Fluxo em uma só Direção PRATICANDO DESENHO ISOMÉTRICO DE TUBULAÇÕES PROJETOS ISOMÉTRICOS Aplicação dos Desenhos Isométricos

2 6.3 - SIMBOLOGIA DE TUBULAÇÕES PARA DESENHOS ISOMÉTRICOS Representação de Tubos em Isométricos Representação de Curvas e Joelhos em Isométricos Representação de Acessórios em Isométricos Representação das Válvulas em Isométricos Indicação de Fluxo em Isométricos EXEMPLOS DE DESENHOS ISOMÉTRICOS IDENTIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS DA TUBULAÇÃO EM DESENHOS ISOMÉTRICOS PRATICANDO REFERÊNCIAS

3 1 - Introdução A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmo as áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafios renovados a cada dia, e tendo como conseqüência para a educação a necessidade de encontrar novas e rápidas respostas. É preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educação profissional, as condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo o trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suas possibilidades de atuar com autonomia, de forma competente. A partir dessa perspectiva é que também elaboramos mais este material didático do conjunto especialmente destinado a você. Assim como os demais, ele tem o objetivo primordial de apoiar seus estudos e favorecer a sua participação nas aulas. O estudo dos conteúdos tratados no primeiro bloco do material e a realização dos exercícios propostos vão capacitar você para classificar e interpretar corretamente tubos, acessórios e válvulas. E os assuntos abordados no segundo bloco irão prepará-lo para elaborar esboços de planta baixa e fazer desenhos isométricos de tubulações. Meio ambiente... Saúde e segurança no trabalho... O que é que nós temos a ver com isso? Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho. As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços necessários, e dão acesso a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usar recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente decorrem do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz. É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que sobra de volta ao ambiente natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à capacidade da natureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que vive ao redor delas. Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema da poluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissões poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos, do curso da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origem do problema. No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os resíduos, quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos ao meio ambiente. O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos de produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos. Fabricam-se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens dessa forma, obviamente, não é sustentável. 3

4 Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de lixo ) são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias não tem aproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui uma capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduos também é restrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente não existe. Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isso quer dizer que se devem adotar práticas que incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso de matérias-primas e energia, diminuam os resíduos e impeçam a poluição. Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos é importante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil dos produtos. As empresas precisam não só continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formas de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas. Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo. É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios diferentes e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, as cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas. Infelizmente, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão as suas práticas quando acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios - sejam estes financeiros, para sua reputação ou para sua segurança. A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoas bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável. Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos. De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho, usando os equipamentos de proteção individual e coletiva; de outro, cabe aos empregadores prover a empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de proteção. A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um - trabalhador, patrão e governo - assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos. Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e, portanto, é necessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente, sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas que possam levar à melhoria de condições de vida para todos. Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países, empresas e indivíduos que, já estando conscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas isso ainda não é suficiente... Faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em tal direção. 4

5 Assim, iniciamos este material conversando com você sobre meio ambiente, saúde e segurança no trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosa com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho. Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, saúde e segurança no trabalho - o que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável. Vamos fazer a nossa parte? 2 - Tubos, Acessórios e Válvulas Tubulação É o nome dado ao conjunto de tubos, acessórios, válvulas e dispositivos que participam de um processo em uma área ou unidade, constituindo uma de suas partes mais importantes. Eles compõem juntamente com os equipamentos como torres, permutadores, tanques e bombas, um complexo necessário ao funcionamento de uma unidade de processo. Este é, pois, o assunto de que trataremos neste primeiro bloco de estudos. Lembramos que, devido à grande variedade dos acessórios, aqui apresentaremos apenas aqueles necessários para você ter uma visão geral desses elementos, tanto de modo isolado como em conjunto com o restante dos equipamentos Tubos Os tubos são elementos vazados, normalmente de forma cilíndrica e seção constante, utilizados no transporte de fluidos, os quais podem ser líquidos, gasosos ou mistos. Observe: Para auxiliar o deslocamento dos fluidos entre os equipamentos (vasos, torres, permutadores etc.) e para os tanques de armazenamento, ao final do processo, são utilizadas máquinas como bombas e compressores. Figura Entidades Normalizadoras Os métodos e o processo de fabricação de tubos, assim como os materiais empregados, as dimensões a serem observadas e as possíveis aplicações estão normalizados por entidades como as seguintes: ASA - American Standard Association ANSI - American National Steel Institute MSS - Manufacture Standartization Society ASME - American Society Mechanical of Engenier DIN - Dentsh Industrie Normen ASTM - American Society for Testing Material ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas API - American Petroleum Institute ISA - Instrumentation Standard of American 5

6 Os principais objetivos das normas elaboradas por essas entidades são: orientar os executores dos projetos mediante a criação de especificação e serviços adequados; trabalhar pela criação de métodos e padrões de fabricação; delimitar as responsabilidades e fixar tolerâncias de fabricação; estabelecer materiais e especificações de aplicações de determinadas matérias na fabricação de tubos e seus acessórios Tipos de Materiais dos Tubos Embora a fabricação de tubos empregue mais de 200 tipos de materiais, somente uns 40 tipos são utilizados na produção comercial. Os tubos mais usados são os de materiais ferrosos como o aço-carbono, o aço-liga e o aço inoxidável. Os tubos de ferro fundido são restritos às instalações de utilidade como de água, de esgoto etc. O aço-carbono é uma liga de ferro de carbono. A percentagem de carbono, que pode variar de 0,15 a 0,5%, determina o grau de dureza do aço. Quanto maior a percentagem de carbono na liga, maior será a dureza e também maior a dificuldade de soldagem do aço. E a soldagem é um dos processos de maior utilização na união de tubos a acessórios. Nas indústrias de processamento, principalmente nas petroquímicas e petrolíferas, os tubos de açocarbono são os mais utilizados, devido às suas excelentes qualidades mecânicas, à boa soldabilidade e ao baixo custo. Além disso, eles podem trabalhar com água, vapor condensado, gás e óleo a pressões e temperaturas elevadas. Mas o aço-carbono também apresenta algumas restrições. Em temperaturas abaixo de -30 C, ele se torna quebradiço. E, acima de 500 C, está sujeito a deformações lentas. Outras desvantagens são a baixa resistência a fluidos e à corrosão, quando exposto a ambiente úmido. Quando é necessária a utilização de tubulações nessas situações, o projeto estabelece a utilização de aços-ligas ou inoxidáveis. Os aços-ligas e os inoxidáveis podem conter cromo, níquel, molibdênio ou titânio, dificultando a ação dos agentes que atacam o aço. Outra modalidade de defesa contra esses agentes é a utilização de tubos galvanizados, desde que os projetistas assim o determinem. Outros materiais empregados na fabricação dos tubos são, por exemplo: cobre e suas ligas; alumínio; chumbo; materiais plásticos (PVC, Teflon, polietileno, epóxi, etc.); vidros, cerâmicas, barro, concreto; borracha. O cobre e suas ligas trabalham numa faixa de temperatura de 180 C até 200 C, sendo materiais de ótima resistência à oxidação e a inúmeros fluidos corrosivos. Os tubos fabricados com esses materiais são empregados na indústria em feixes tubulares, serpentinas para refrigeração e serpentinas para aquecimento a vapor de baixa pressão. Já na instrumentação, os tubos de cobre ou de ligas de cobre são aplicados em ar comprimido e para sinais de instrumentos. A figura 2 mostra a aplicação de tubos de cobre em instrumentos. No caso do alumínio, os tubos produzidos com esse material são empregados para troca de calor e os tubos de chumbo são utilizados em tubulações de esgoto sem pressão. 6

7 Já os tubos de plástico têm utilização em casos de baixa temperatura e pressão, uma vez que apresentam a vantagem de serem de baixo peso, baixo custo e de grande resistência a muitos produtos corrosivos, quando comparados a materiais metálicos. Dizemos que, em geral, os plásticos substituem os metais onde eles são fortemente atacados. Os ácidos diluídos, por exemplo, não atacam os plásticos, mas afetam fortemente os metais. Já os álcalis concentrados, no entanto, atacam os plásticos, mas não afetam muitos os metais. No caso dos componentes de produtos do petróleo, por exemplo, eles podem ser conduzidos por tubos metálicos, mas nem todos por tubos plásticos. A escolha do material empregado nos tubos está diretamente relacionada ao projeto e às características as variáveis Figura 2. do processo como: pressão, temperatura, vazão, viscosidade e outros. Os fatores que também influenciam na escolha dos materiais dos tubos são a segurança, as cargas mecânicas, a corrosão e os custos, entre outros Métodos de Fabricação de Tubos Há duas grandes classes de fabricação de tubos: a sem costura e a com costura. Vejamos, então, o que caracteriza cada um desses métodos. Fabricação de Tubos sem Costura Diz-se que um tubo é sem costura quando ele é fabricado sem emendas longitudinais ou transversais. Os processos industriais de fabricação dos tubos sem costura são em número de quatro: fundição, forjamento, extrusão e laminação, que descreveremos a seguir. Por meio desses processos, os tubos tomam-se de qualidade superior e próprios para juntarem pressões elevadas. Fundição - O tubo é fabricado em um molde no qual o material é despejado em estado líquido. Ao se solidificar, o tubo estará com sua forma definida. Por esse processo são fabricados tubos de ferro fundido, de barro, borrachas, concretos etc. Forjamento - É um processo de pouca aplicação, em que um lingote de aço aquecido ao rubro é martelado contra um mandril central, até que a forma e a espessura desejada sejam obtidas. Durante a martelagem, o lingote vai aumentando o comprimento. Extrusão - O material em estado pastoso é pressionado por êmbolo através de um furo de uma matriz e por fora do mandril. Ao sair, ele já tem a forma de tubo. Após essa operação o tubo, ainda curto, passa por laminadores que vão dando as formas e dimensões definitivas. Por extrusão fabricam-se tubos de pequenos diâmetros, como os de alumínio, cobre, chumbo e plástico. Laminação - É o processo de fabricação mais importante dos tubos sem costura, que consiste em passar um lingote de aço aquecido a 1200 C num laminador. O lingote, ao passar entre os rolos do laminador, é prensado fortemente, ao mesmo tempo em que um mandril abre um furo, transformando-o em tubo. 7

8 Fabricação de Tubos com Costura - Os tubos com costura são fabricados pelos processos de soldagem, a partir de chapas enroladas. Esses tipos de tubos, apesar de possuírem menor resistência que os sem costura, são de uso mais freqüente, pelo fato de terem um custo mais baixo, devido à facilidade do processo de soldagem. Por meio da soldagem os tubos podem ser fabricados de dois modos distintos: enrolando uma chapa em espiral e soldando a emenda (em espiral); enrolando (por calandragem) a chapa no sentido longitudinal e soldando a emenda (longitudinal). Dentre os processos de fabricação dos tubos soldados, a soldagem a arco elétrico é a mais utilizada. Por esse processo, o calor para produzir a fusão do metal de base (tubo) é gerado por arco elétrico produzido entre dois eletrodos, ou entre um eletrodo e a peça que está sendo soldada. A soldagem é utilizada na fabricação dos tubos e também na montagem das tubulações. Os processos de soldagem industrial são automatizados ou semi-automatizados, sendo a solda manual raramente utilizada. Dentre esses processos, os mais importantes são: soldagem com eletrodo revestido; soldagem com arco submerso; soldagem com gás inerte e eletrodo de tungstênio - TIG e MIG/MAG Significado das Normas ASTM para Identificação do Material As normas ASTM são as mais utilizadas em relação aos materiais empregados na fabricação de tubos, embora as normas DIN e as normas ABNT também apresentem especificações a esse respeito. Vamos entender o que significa cada elemento que aparece na especificação de uma norma, analisando esses dois exemplos: ASTM A-161 gr. A ASTM B-247 Os elementos que aparecem nessas duas especificações e seus respectivos significados são os seguintes: ASTM - Indica as iniciais da entidade normalizadora: American Society Testing of Material. A ou B - Essas são as letras que aparecem nos exemplos, logo depois das iniciais da entidade, e que indicam o tipo de material. São quatro letras possíveis, sendo cada uma para um material diferente, como especificado a seguir: A indica material aço (aço-carbono baixo ou alto, aço-liga, aço forjado, inox ou outros); B indica genericamente o material cobre, ligas, latão, alumínio, níquel e outros; C indica genericamente o material cerâmica ou fibrocimento; D indica genericamente o material plástico (PVC, acetato de celulose e outros). 161 ou Esses são os números que, nos exemplos dados, vêm logo depois da letra que indica o tipo de material. Os números sinalizam as características de construção (por exemplo: se é com costura ou sem costura), as faixas de temperaturas de trabalho e ainda, em alguns casos, a indicação específica para determinada espécie de trabalho (por exemplo: para caldeiras, para produtos petrolíferos etc.). Nos exemplos dados, os números significam o seguinte: 161 significa tubos de aço-carbono e molibdênio sem costura para emprego em refinarias, nas instalações do cracking; 8

9 247 significa tubo de alumínio forjado em matriz. Gr. A ou gr. B Essa anotação que aparece em seguida ao número caracteriza pequenas variações nas aplicações para um mesmo material Dimensões de Tubos De acordo com as Normas ANSI B.36.10, todo tubo de aço, qualquer que seja seu processo de fabricação, é designado por um número denominado diâmetro nominal. Esse diâmetro nominal não tem dimensões físicas assinaladas no tubo, sendo usado somente como indicação. Veja, nessa figura, as dimensões de um tubo. onde: di diâmetro interno de diâmetro externo e espessura da parede Na especificação dos tubos, é muito importante que a sua espessura seja indicada porque essa indicação, aliada ao tipo de material empregado na fabricação, permite que o profissional calcule a dimensão adequada para resistir às cargas mecânicas previstas em projeto. A espessura dos tubos, segundo a Norma ANSI B.36.10, é estabelecida em séries denominadas schedule, que é abreviado por SCH. A série de schedules é apresentada pelos seguintes números: SCH - 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160. Figura 3. Para um mesmo diâmetro nominal existem várias schedules diferentes. No exemplo ilustrado nessa figura, em que o diâmetro (Ø) nominal é de 10" (dez polegadas), observamos que quanto maior o número do SCH, maior é a espessura do tubo. Figura 4. Conheça agora a tabela de dimensões de tubos de aço-laminado ou soldados, segundo a Norma ANSI B

10 Tabela de tubos de aço e carbono, segundo a norma ANSI B SCH-5 SCH-10 SCH-20 SCH-30 STAND. SCH-40 SCH-60 EXTRA STRONG SCH-80 SCH-100 DIAM. NOMINAL DIÂM EXTER T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m T mm Kg/m 1/8 10, ,2 0, ,7 0,3 1,7 0, ,4 0,4 2,4 0, , ,6 0, ,2 0,6 2,2 0, ,0 0,7 3,0 0, /8 17, ,6 0, ,3 0,8 2,3 0, ,2 1,0 3,2 1,0 - - ½ 21, ,1 0, ,7 1,2 2,7 1, ,7 1,6 3,7 1, /5 26,7 1,6 1,0 2,1 1, ,8 1,6 2,8 1, ,9 2,1 3,9 2, ,4 1,6 1,2 2,7 2, ,3 2,4 3,3 2, ,5 3,2 4,5 3, /4 42,2 1,6 1,6 2,7 2, ,5 3,3 3,5 3, ,8 4,4 4,8 4, /2 48,2 1,6 1,8 2,7 3, ,6 4,0 3,6 4, ,0 5,3 5,0 5, ,6 1,6 2,3 2,7 3, ,9 5,4 3,9 5, ,5 7,4 5,5 7, ½ 78,0 2,1 3,6 3,0 5, ,1 8,5 5,1 8, ,0 11,3 7,0 11, ,9 2,1 4,5 3,0 6, ,4 11,2 5,4 11, ,6 15,2 7,6 15, ½ 101,6 2,1 5,1 3,0 7, ,7 13,5 5,7 13, ,0 18,5 8,0 18, ,3 2,1 5,7 3,0 8, ,0 16,0 6,0 16, ,5 22,1 8,5 22, ,3 2,7 9,4 3,4 11, ,5 21,6 6,5 21, ,5 30,7 9,5 30, ,5 2,7 11,2 3,4 13, ,1 28,1 7,1 28, ,9 42,3 10,9 42, ,1 2,7 14,6 3,7 19,8 6,3 33,1 7,0 36,5 8,1 42,2 8,1 42,2 10,3 32,6 12,7 64,2 12,7 64,2 15,0 75, ,0 3,4 22,4 4, ,3 41,4 7,7 50,6 9,2 59,9 9,2 59,9 12,7 85,5 12,7 50,9 15,0 95,1 18,2 113, ,8 4,1 32,8 4,5 35,8 6,3 49,4 8,3 64,8 9,5 73,4 10,3 79,8 14,2 108,8 12,7 96,7 17,4 130,9 21,4 158, , ,3 54,3 7,9 67,6 9,5 80,8 9,5 80,8 11,1 93,8 15,0 12,5 12,7 100,7 19,0 157,0 23,7 193, , ,3 62,3 7,9 77,5 9,5 92,6 9,5 82,6 12,7 122,5 18,6 15,9 12,7 122,5 21,4 202,0 26,1 243, , ,3 70,1 7,9 57,3 11,1 121,6 9,5 104,4 14,2 154,9 19,0 20,4 12,7 138,3 23,7 252,7 29,3 307, , ,3 77,9 9,5 116,3 12,7 154,0 9,5 116,3 15,0 181,8 20,5 24,6 12,7 154,0 26,1 309,1 32,5 375, , ,5 128, ,7 169, , ,3 93,8 9,5 140,0 14,2 208,2 9,5 140,0 17,4 253,2 24,5 36,8 12,7 185,7 30,9 438,6 38,8 543, , ,5 161, ,7 201, , ,9 146,3 12,7 133,2 15,8 290,3 9,5 175, ,7 233, , ,5 199, ,7 264, , ,5 211, ,7 280, , ,5 246, ,7 327, Tabela Extremidades dos Tubos Numa unidade de processo, em decorrência do posicionamento dos equipamentos, os tubos necessitam se interligar, mudar de direção e de nível ou, ainda, se conectar à válvula e aos próprios equipamentos. Prevendo essa necessidade, os fabricantes fornecem tubos com 4 tipos de extremidades. Vejamos quais são eles. Extremidade lisa Ou simplesmente esquadrejada, permite uniões com bolsa, flanges sobrepostos ou de encaixe e de bolsa. Figura 5. Extremidade biselada É freqüentemente usada em uniões com solda de topo. Figura 6. 10

11 Extremidade rosqueada É muito usada em tubos galvanizados de ferro forjado e de aço. É limitada até o diâmetro nominal de 4", nos schedules 80 a 160. As roscas utilizadas são normalmente cônicas NPT (National Pipe Thead) ou roscas de gás BS (Whitworh). Esses tipos de extremidades não são recomendadas para temperaturas levadas. Figura 7. Extremidade com bolsas É restrita a condutos de água, esgoto e alguns produtos corrosivos, sendo raramente utilizada em processo. Figura 8. A escolha de uma dessas extremidades é feita de acordo com o tipo de ligação estabelecida no projeto e é determinada em função das dimensões dos tubos, da pressão de trabalho, da temperatura etc. Maiores detalhes sobre os tipos de uniões citados aqui você encontrará no item relativo aos acessórios Identificação das Tubulações no Projeto Todos os projetos industriais adotam um sistema de identificação para todas as tubulações, vasos, tanques, máquinas e instrumentos. No caso das tubulações, elas são identificadas por siglas que englobam: o diâmetro nominal da linha, que geralmente é fornecido em polegadas; a abreviatura do tipo de fluido que circula na linha (água, vapor, gás etc.); o número da unidade de processo; o número da linha; a especificação da linha quanto aos materiais de sua composição (característica da firma); o tipo de isolamento, se houver. Veja este exemplo: Vamos agora comentar sobre cada um desses elementos que compõem a identificação da tubulação no projeto. Diâmetro nominal - É geralmente fornecido em polegadas. No exemplo apresentado ele é de 6". Tipo de fluido - A letra indicativa dos fluidos é estabelecida pela empresa executora dos projetos. Essa letra pode vir sozinha ou acompanhada de outra, para melhor definição do tipo de fluido. 11

12 Dentre as várias letras utilizadas e os fluidos que elas indicam, destacamos alguns exemplos: C - combustível G - gases V - vapor O - óleo SW - água salgada H - ácido N - cáustico W - água Ai - ar de instrumentos HW - água quente Número da linha - Nesse número, o primeiro ou os primeiros algarismos indicam a área em que a tubulação se encontra. E os últimos indicam o número de ordem da linha. Por exemplo: o número 243 indica área 2 e tubulações n.º 043. Especificação do material - Essa especificação é feita de acordo com as normas, sendo apresentada no projeto executado exclusivamente para cada classe de serviço e para cada projeto ou instalação. A letra especifica o material, como vimos no exemplo anterior. Finalmente vale lembrar que, assim como ocorre com as tubulações, os equipamentos também são indicados por siglas, como podemos ver nesses exemplos: Representação Gráfica dos Tubos nos Desenhos de Tubulações Nos desenhos de tubulações, os tubos devem ser representados de modo específico, como determinam suas respectivas normas. Essa representação pode ser relativa a tubos de processo ou a tubos para instrumentação. Vejamos cada caso. Representação dos Tubos de Processo - A norma NB-59 rev. C - set.99 da Petrobras estabelece duas formas de representação dos tubos de processo, que variam em função do diâmetro desses tubos. Para tubos de Φ a 12" - Observe, nas figuras que seguem, a vista frontal e a vista de perfil, respectivamente, da representação de um tubo de processo. Figura 9. Para tubos acima de 12" - Nesse caso, a representação é feita com linha dupla, num pequeno trecho somente, como vemos na figura 10. Veja os sinais que aparecem nas extremidades das linhas e que indicam a interrupção no desenho. 12

13 Figura 10. Representação dos Tubos para Instrumentação - A representação dos tubos para instrumentação também é feita de acordo com a simbologia das normas ISA, para instrumentação, como mostrado a seguir. Ar para instrumentação (geral) Sinal pneumático Sinal hidráulico Linha de vapor É importante lembrar que, no desenho, a espessura das linhas dos tubos para instrumentação deve ser mais fina do que a utilizada para os tubos de processo Anotação da identificação da tubulação no desenho A indicação que individualiza cada trecho da tubulação é utilizada em plantas de tubulações, isométricos e fluxogramas, sendo anotada na parte superior da linha do tubo. Na parte inferior do tubo é anotada a altura ou elevação (EL.) em que está localizado o tubo em relação ao grade da planta. Essa altura pode ser expressa em unidades do sistema métrico ou do sistema inglês. A figura 11 mostra as anotações de identificação que são feitas nas linhas do desenho. Observe com atenção. Figura 11. Agora analise alguns exemplos de anotações que são feitas para identificação da tubulação em planta, isométrico e fluxograma. Representação em planta 13

14 Figura 12. Representação em isométrico Representação em fluxograma Figura Acessórios de Tubulações Figura

15 Acessórios de tubulações são peças utilizadas nas tubulações de modo a permitir mudanças de direção, de nível, derivações, redução ou ampliação do diâmetro da tubulação. Os materiais das conexões são os mesmos utilizados na fabricação dos tubos. E as normas que regulam a fabricação desses acessórios são as seguintes: para dimensões e especificação Norma ANSI 3.31, B 16.9, B 10.11, B 16.5 para fabricação Norma ASTM A-232, A105, A.197, A-126 para especificação de materiais Norma ASTM P.B 15, PB 15, PB.PB 157 para símbolos gráficos para desenho de tubulação Norma N-59 rev.c - set Tipos de Conexões As conexões das tubulações são de diferentes tipos, com diferentes finalidades, como podemos ver a seguir: Curvas e joelhos - Para mudança de direção. Tês, cruzetas e Y - Para derivações ao mudar de direção da tubulação. Luvas, niples e uniões - Para ligar tubos entre si ou com algum outro acessório. Tampões, bujões e flanges cegos - Para fechamento de extremidades de tubos ou equipamentos. Reduções - Para mudar, seja para maior ou menor, o diâmetro da tubulação. Flanges - Para fazer a ligação entre tubos ou entre tubos e acessórios. Válvulas - Para controlar e interromper o fluxo de uma tubulação. Todos esses acessórios são fabricados de acordo com o tipo de ligação empregada, ou seja, com o procedimento adotado para unir tubos entre si, ou tubos com algum acessório ou algum equipamento. Os procedimentos para ligação podem ser de seis tipos, a saber: por solda, de topo ou de encaixe; rosqueada; flangeada; ponta e bolsa; compressão. Vamos analisar, com mais detalhes, cada uma das conexões aqui apresentadas Curvas e Joelhos As finalidades das conexões do tipo curva e joelho, como já vimos anteriormente, é propiciar mudanças de direção da linha. Esses acessórios podem ser dos seguintes tipos: joelhos; curvas de raio curto; As figuras que seguem mostram algumas conexões desse tipo. curvas de raio longo; curva em gomos. 15

16 Figura 15. As ligações dessas conexões com os títulos podem ser: rosqueadas; por solda de topo; por solda de encaixe; flangeadas. Curvas e Joelhos Rosqueados - As curvas e joelhos rosqueados, que vemos nas figuras a seguir, são utilizados para instalações de água e ar condensado de baixa pressão até 4". Os materiais usados na fabricação de curvas e joelhos rosqueados são os seguintes: aço maleável, como especificado na Norma ASTM-A197; Figura 16. ferro fundido, latão ou aço-carbono forjado, como determina a Norma ASTM A.105 a 181, nas classes de pressão de 125, 150, 300, 2000, 3000 e 6000, com variações de diâmetro de 1/4 a 4". As dimensões das roscas das curvas e joelhos são normatizados pela Norma API B.2.1 e Norma API 6A. Nos desenhos de tubulação, a representação gráfica das curvas e joelhos rosqueados é feita de acordo com a simbologia do sistema ASA. Vejamos como é feita essa representação em diferentes vistas e, depois, um exemplo de como ela é aplicada em desenhos de tubulação. Representação por símbolos gráficos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixa para plantas de tubulação 16 Figura 17.

17 Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixe em plantas de tubulações Figura 18. Curvas e Joelhos para Solda de Encaixe - Esses acessórios são utilizados para tubulações que variam de 1/8" a 4", nas classes 200, 3000, 4000 e Observe as duas figuras. Figura 19. Figura 20. Os materiais empregados nos joelhos e curvas para solda de encaixe são normalizados pela Norma ASTM A.105 e A-181 (referente a aços-liga, inox e aço-carbono forjado). A representação gráfica desse tipo de acessório, para emprego em desenhos de tubulações, é a mesma empregada para os joelhos rosqueados. Curvas e Joelhos Flangeados - As curvas e joelhos flangeados são acessórios bem mais raros do que os de outros tipos, sendo fabricados com diâmetro de 1" a 24" em ferro fundido e em aço fundido. As duas figuras a seguir exemplificam esse tipo de acessório. 17

18 Figura 21. Figura 22. As curvas e joelhos flangeados devem obedecer às determinações da Norma ABNT P-PB-15 e da Norma 16.5, que normalizam esses acessórios em dimensões, pressões e temperaturas de trabalho. De acordo com a simbologia da Norma N-59 rev.c - set.99 da Petrobras, a representação gráfica das curvas e joelhos flangeados é feita como ilustramos a seguir. Veja depois um exemplo de desenho de tubulação, em que essa representação é empregada. Representação gráfica para desenho de tubulações Figura 23. Aplicação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos flangeados para desenho de tubulações Figura

19 Curvas e Joelhos para Solda de Topo - Esses acessórios são empregados em tubulações acima de 2" e fabricadas em aço-carbono, aço-liga e aço inox forjado, sendo de 30, 45, 180. A Norma ANSI B.16.9 identifica esse tipo de acessório. E os materiais com que eles são fabricados são normalizados pela Norma ASTM. A-234, no caso do aço-carbono. Observe as curvas e joelhos para solda de topo nessas duas figuras: Figura 25. Figura 26. Como você pode ver, as extremidades dessas conexões já são preparadas com um chanfro próprio para solda de topo, como também a extremidade dos tubos. Veja agora a representação gráfica das curvas e joelhos para solda de topo e respectiva aplicação em desenhos de tubulações. Representação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos para solda de topo para desenho de tubulações Figura 27. Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos para solda de topo em desenho de tubulações Figura

20 Tês, Cruzetas e Y - Observe as figuras que mostram, respectivamente, um tê, uma cruzeta e um Y em 45º, acessórios de tubulações que têm a finalidade de fazer derivações, vínculos e mudar direções. Figura 29. Figura 30. Figura 31. Os tês, cruzetas e Y admitem diferentes tipos de ligações, que podem ser rosqueadas, solda de topo, solda de soquete e flangeada. Veja exemplos desses tipos de ligações nas figuras que seguem. Tê rosqueado Cruzeta para solda de encaixe Tê ou Y 45º flangeado Figura 32 Figura 33. Figura 34. As normas para cada um desses acessórios e de seus tipos de ligações são as mesmas dos acessórios já trabalhados até aqui. A representação gráfica dos tês, cruzetas e Y, de acordo com a simbologia da norma N-59 rev.c - set.99 da Petrobras, é mostrada nas figuras que seguem. Observe com atenção. Representação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenho de tubulações Rosqueado e solda de encaixe Três Cruzetas Y a 45º Solda de topo Flangeadas Figura

21 Aplicação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenhos de tubulações Cruzeta com rosca ou solda de encaixe Y com solda de topo Cruzeta flangeada Tê com solda do topo Figura Luvas, Niples e Uniões As luvas, niples e uniões têm a finalidade de fazer a ligação de tubos entre si ou com algum equipamento. Esses acessórios, quanto ao tipo de ligação, podem ser: rosqueados, solda de encaixe, e solda de topo (só acima de 2"). Veja alguns exemplos nas figuras que seguem. Luva rosqueada Luva para solda de encaixe Meia-luva Figura 37. Niple Figura 38. Figura 39. União montada União desmontada Figura 40. Figura 41. Figura

22 Agora observe alguns exemplos de montagem de instrumentos com o emprego de luvas, niples e uniões, entre outros acessórios. Figura 43. Figura 44. Figura 45. Também no caso das luvas e das uniões, a representação gráfica a ser empregada nos desenhos de tubulações é feita de acordo com a simbologia da norma N-59 rev.c de set.99 da Petrobras. Lembramos que não há uma representação isolada para os niples, mas somente em planta. Então vejamos a representação gráfica das luvas e das uniões e, também, alguns exemplos em que essa representação é aplicada. Representação dos símbolos gráficos de luvas e uniões para desenhos de tubulações Luva União Rosquado ou solda de encaixe Solda de topo - Figura

23 Aplicação dos símbolos de luvas, niples e uniões em desenhos de tubulações Figura 47. Figura 48. Figura Tampão (ou caps) e Bujões ou Plugs Os tampões, também chamados de caps, e os bujões, conhecidos por plugs, têm a finalidade de fechar as extremidades de tubos, válvulas, instrumentos ou equipamentos. O tipo de ligação desses acessórios pode ser rosqueado, por solda de encaixe e solda de topo. Veja alguns tampões com diferentes tipos de ligação. Agora observe um bujão. Figura 50. Figura

24 Os bujões podem ser de diferentes tipos, de acordo com o tipo de cabeça, como mostrado nesta outra figura. Figura 52. A representação dos tampões e dos bujões, em conformidade com a norma N-59 rev.c da Petrobras, bem como a sua aplicação em desenhos de tubulações é o que veremos a seguir. Representação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações Rosqueado ou solda de encaixe Tampões ou caps Bujões ou plugs Solda de topo - Figura 53. Aplicação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações Exemplos de Desenhos Típicos para Montagem de Instrumentos Figura 54. Figura

25 3.4 - Reduções As reduções têm a finalidade de mudar, para maior ou para menor, o diâmetro de uma tubulação, podendo utilizar os seguintes tipos de ligações: rosqueadas, soldas de encaixe, solda de topo e flangeada. São vários os tipos de redução, dentre os quais destacamos: tês, curvas ou joelhos de 90 e de 45, luvas, reduções concêntricas e excêntricas, niples e buchas Tê de Redução Essas reduções são fabricadas para ligações com rosca, com solda de topo, solda de encaixe e flange. Os materiais mais utilizados nos tês de redução são o aço-carbono ASTM A.234 e o aço forjado. A Norma ANSI B.16.9 e a Norma ANSI B.31 estabelecem a faixa de pressão até Na figura que segue podemos ver alguns tês de redução, cada qual com um tipo distinto de ligação. Observe com atenção. Rosqueado Flangeado Figura Curvas ou Joelhos de Redução São fabricados para ligações rosqueadas, com solda de topo ou solda de encaixe, segundo a Norma ANSI B 16.9, Norma ANSI B e a Norma ASTM A 105 a 181. Nesta figura você pode ver um joelho de redução (90 ). Figura

26 Esse tipo de redução é empregado em ligações rosqueadas e nas ligações com solda de encaixe.são fabricadas com diâmetro de 1/4" a 6" em ferro maleável e em aço forjado, de acordo com as determinações da Norma ASTM A. 197, Norma ASTM A e Norma ANSI B Veja, na figura, uma luva de redução rosqueada. E agora, nessa outra figura, temos uma luva de redução para solda de encaixe. Figura 58. Figura Reduções Concêntricas e Excêntricas Essas reduções são fabricadas para ligações de solda de topo segundo a Norma ANSI B 16.9 e a Norma B 16.31, para diâmetros (Ø) de ½" a 24". As reduções flangeadas, quando fabricadas em aço fundido de diâmetros compreendidos entre 2" e 24", a pressões de 150 a 1500, obedecem à Norma ANSI Quando elas são de ferro fundido, com diâmetro a partir de 1" até 24", a pressões de 125 a 250, são normatizadas pela Norma ABNT P.PB. 15. Vamos ver, então, alguns tipos de reduções concêntricas e excêntricas. Nessa primeira figura temos uma redução côncava para solda de topo. E nessa outra, podemos observar uma redução excêntrica para solda de topo. Figura 60. Finalmente, nas duas figuras que seguem temos, respectivamente, uma redução flangeada excêntrica e, depois, uma redução flangeada concêntrica. 26 Figura 61. Figura 62. Figura 63. A simbologia ASA aplicada na representação gráfica das reduções concêntricas e excêntricas pode ser analisada logo a seguir, como também um exemplo de aplicação dessa representação em desenhos de tubulações.

27 Representação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas para desenho de tubulações Reduções concêntricas Rosqueado e solda de encaixe Solda de topo Flangeado Reduções excêntricas Figura 64. Aplicação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas em desenhos de tubulações Figura Niples de Redução A aplicação mais comum dos niples de redução é para diâmetro de até 4", rosqueados ou com solda de encaixe. De acordo com as extremidades, os niples de redução se diferenciam e recebem diferentes nomes, que vamos ver agora, juntamente com a figura que ilustra cada um deles. BET (Both End Thread) BEP (Both End Plain) LET-SEP (Lang End Thread - Small And Plain) LEP-SET (Lange And Plain - Small And Thred) Para extremidades rosqueadas. Para extremidades lisas. Para extremidade maior rosqueada e extremidade menor plana. Para extremidade maior lisa e extremidade menor rosqueada. Figura 66. Figura 67. Figura 68. Figura

28 Nesta outra figura, você pode observar um exemplo de aplicação de niples de redução e de tê de redução. Figura 70. Os tês, luvas e niples de redução não têm uma simbologia específica para representação gráfica em desenhos de tubulações. Por isso, são utilizados os símbolos normais, porém escrevendo-se as especificações de reduções próximas aos diâmetros nominais. Veja os símbolos gráficos de tês e luvas de redução para desenhos de tubulação, de acordo com a norma N-59 rev.c set.99 da Petrobras Buchas de Redução Figura 71. As buchas de redução são geralmente rosqueadas, com dimensões de ½" a 4", e de aço forjado,segundo a Norma ASTM A. 105, com classe de pressão de 2000, 3000 a A título de exemplo, observe uma bucha de redução rosqueada. 28 Figura 72.

29 3.5 - Flanges Os flanges são acessórios destinados a fixar tubos entre si ou tubos com válvulas ou, ainda, com bocais de equipamentos como bombas, compressores, permutadores, torres e outros. Eles possibilitam maior facilidade de desmontagem que os demais tipos de ligações. As normas ANSI B.16.5 (American National Standard Institute) padronizam dimensões nominais de flanges de 1/2" até 24 de diâmetro. As normas também estabelecem faixas de temperatura, que variam de 100ºC a 1000ºC, a pressões de serviço que variam de 1000 a 2500PSI. As pressões são agrupadas em 7 classes que são: 150, 300, 400, 600, 1500 e 2500PSI. Figura 73. Os tipos de flanges mais comum são: integral; sobreposto; de pescoço; de encaixe; rosqueado; solto; Vamos comentar e ilustrar alguns desses flanges. cego; flange com placa de orifício (para instrumentos) Flange Integral Esse tipo de flange é antigo, bastante resistente, e restrito ao tubo de ferro fundido. Veja um flange integral na figura. Figura

30 Flange de Pescoço (Welding Neck Wn) É o flange mais usado em tubulações industriais, sendo bastante resistente. Ele é ligado ao tubo por uma solda de topo. Os tubos devem ter as extremidades biseladas para permitir a soldagem. Por isso, esse tipo de flange é de custo maior que os demais. Observe um flange de pescoço. Veja um exemplo de aplicação de flange de pescoço. Figura 75. Figura Flange Rosqueado (Screwed Scr) É aplicado principalmente em tubos de materiais não-soldáveis, tais como ferro fundido e alguns açosligas não-soldáveis. São bastante empregados em tubulações para água e ar comprimido. Nas duas figuras que seguem observe, primeiramente, um flange rosqueado. E, logo depois, um exemplo de aplicação desse tipo de flange. Figura Flange Sobreposto (Slip on - SO) Figura 78. É aplicado em serviço de baixas pressões e temperaturas. Tem custo baixo, sendo de fácil montagem e alimento. A figura a seguir ilustra um flange sobreposto. 30

31 Figura 79. E nesta outra figura podemos ver um exemplo de aplicação de flange sobreposto Flange Cego Figura 80. É o flange que tem a finalidade de fechar extremidades de tubos. É necessário que haja na extremidade do tubo um flange qualquer, para que possa haver a fixação do flange cego. Veja um flange cego. Figura 81. Observe também um exemplo de aplicação do flange cego nesta outra figura. Figura 82. Vejamos agora como é feita a representação gráfica de flanges, de acordo com a simbologia do sistema ASA; depois observe três exemplos de aplicação dessa representação em desenhos de tubulações. Representação dos símbolos gráficos de flanges Rosqueado ou solda de encaixe Sobreposto Pescoço Virola Cego Figura

32 Aplicação da representação dos símbolos gráficos de flanges para desenhos de tubulações Figura 84. Figura Flange com Placa de Orifício Esse tipo de flange é o flange sobreposto ou o de pescoço ou, ainda, o rosqueado que sofre adaptações para permitir a colocação de uma placa de orifício, de modo a tornar possível a medição de vazão. Em cada flange há 2 furos roscados para tomadas de pressão para os instrumentos. Fazer medição com placas de orifício é o meio mais sensível, barato e mais utilizado em planta de processo. A placa com um orifício é inserida na linha, de forma que restringe a seção do fluxo, causando uma variação de pressão que está em relação com o fluxo que circula. O tubo Venturi ou o tubo de Pilot são similares em princípio, sendo utilizados quando são especificados pela engenharia de instrumentação. As placas de orifício são colocadas entre dois flanges apropriados, denominados flanges de orifício, e utilizadas em linha de processo de 2" a 12" de diâmetro. As normas ANSI B regulam as dimensões dos diversos tipos de flanges de orifício. A maioria dos materiais de fabricação dos flanges é da norma ASTM A.105 gr.2. Os parafusos e porcas são ASTM A.307 gr.b, com dimensões e tipos das normas ANSI As juntas são idênticas às dos flanges comuns. A figura mostra um flange com placas de orifício. 32 Figura 86.

33 A seguir você verá como os flanges com placa de orifício são representados graficamente e, logo depois, vai analisar o exemplo de aplicação dessa simbologia. Representação gráfica de flanges com placa de orifícios para instrumentação Placa de orifício (tomada de pressão no próprio) Placa de orifício conectado a um indicador de fluxo tipo pressão diferencial Placa de orifício com tomada via contraída ou no tubo Placa de orifício com tomada na via contraída ou no tubo conectado a um transp. de fluxo tipo pressão diferencial Tomada de teste em via contraída ou no tubo sem a placa de orifício Figura 87. Placa de orifício e equipamento de troca rápida A norma ISA S Instrumentation Symbols and Identification é aplicada para simbologia e identificação dos símbolos para instrumentação. Flange de orifício (desmontado) Figura Exemplo de Instalação Típica de Instrumentação em uma Tubulação Figura

34 4 - Válvulas Figura 90. As válvulas são dispositivos que permitem controlar ou interromper o fluxo em uma tubulação, sendo um dos acessórios mais importantes. Neste item vamos mostrar as diversas válvulas e seus respectivos símbolos gráficos para o desenho de tubulações e fluxogramas, sem entrar em detalhes sobre seu funcionamento ou aplicação. A inspeção e os testes de válvulas são normatizados pela Norma API-598. Já as dimensões, os materiais de controle, as condições de trabalho, os testes de aceitação para refinarias de alguns tipos de válvulas devem obedecer às determinações da Norma ABNT EB-141, Norma P-PB-37 e Norma ANSI -B Classificação das Válvulas Considerando a finalidade das válvulas nas tubulações de processo, elas são classificadas em três grandes grupos, a saber: válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção; válvulas que permitem o fluxo em uma só direção; válvulas controladoras de pressão. Cada uma dessas válvulas, por sua vez, pode ser de tipos variados, como vemos neste esquema: 1. Válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção 2. Válvulas que permitem fluxo em uma só direção 3. Válvulas controladoras de pressão De bloqueio De regulagem A jusante A montante De gaveta; De macho; De esfera. De globo; De agulha; De borboleta; De diafragma; De controle. De retenção de levantamento e de pé; De retenção de portinhola ; De retenção de esfera ; De retenção e fechamento. Redutiva de pressão; Reguladora de pressão. De segurança e alívio; De contrapressão. 34

35 4.2 - Tipos de Ligações das Válvulas As extremidades das válvulas devem estar em conformidade com a Norma ANSI E as extremidades dos tubos, para aplicação das válvulas, podem ser de diferentes tipos Extremidade Rosqueada É aplicada em válvulas de 4" ou menos, sendo empregada em tubulações em que as ligações rosqueadas são permitidas Extremidade para Solda de Encaixe Aplicada em válvulas de aço de menos de 2", e empregada em tubulações por solda de encaixe Extremidade Flangeada Esse tipo de extremidade é aplicada em quase todas as válvulas, de qualquer material, e empregada em tubulações industriais de 2" ou maiores Extremidade para Solda de Topo Aplicadas em válvulas de aço de mais de 2", em serviços com pressões muito altas ou com fluidos em que se exijam absoluta vedação e nenhum risco de vazamento Tipos de Válvulas e Respectivas Simbologias para Desenhos Vejamos agora, por meio de figuras, os diferentes tipos de válvulas que acabamos de analisar e a simbologia empregada para representá-las em desenhos de tubulações. Observe cada caso com atenção Válvulas que Controlam o Fluxo em Qualquer Direção A seguir apresentamos as válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção e, logo depois de cada uma, você encontrará a simbologia adotada para representar graficamente essas válvulas em desenhos de tubulações. 35

36 Válvula de gaveta (de bloqueio) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/elevação Figura 91. Figura 92 - Simbologia norma N-59 ver. C - set.99 da Petrobras. Válvula de macho (de bloqueio) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/elevação Figura 93. Fig Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. Válvula de esfera (de bloqueio) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/elevação Figura 95. Fig Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. 36

37 Válvula de globo (de regulagem) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/elevação Figura 97. Fig Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. Válvula de agulha (de regulagem) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/ elevação Figura 99. Fig Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. Válvula de borboleta (de regulagem) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/ elevação Figura 101. Fig. 102 Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. Válvula de diafragma (de regulagem) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/ elevação Figura 103. Fig. 104 Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras 37

38 Válvula de controle (de regulagem) - Norma ISA RP41 (para dimensões); norma S.51 (para simbologia) Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta/ elevação Figura 105. Fig. 106 Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. Ainda em relação às válvulas de controle, observe, nesta outra figura, os símbolos empregados para a sua representação gráfica em fluxogramas. Operada por êmbolo hidráulico Operada por motor Operada por solenóide Válvula auto atuada de diafragma Fig. 107 Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras Válvulas que Permitem Fluxo em uma só Direção Agora, para esse grupo de válvulas, primeiro vamos apresentar a ilustração de cada uma delas somente depois, ao final, apresentaremos a representação gráfica, uma vez que nesse grupo não há uma simbologia específica para cada tipo em separado. Acompanhe as figuras com bastante atenção. Válvula de retenção de levantamento Válvula de retenção de portinhola Figura 108. Figura

39 Válvula de retenção de esfera Válvula de retenção de fechamento Figura 110. Figura 111. Representação gráfica das válvulas de retenção para desenhos de tubulação Rosqueado ou solda soquete Solda de topo Flangeada Retenção e fechamento Planta e elevação Somente retenção Planta e elevação Figura Simbologia norma N-59 rev. C - set. 99 da Petrobras Representação gráfica das válvulas de retenção para fluxogramas Figura 113. Válvulas controladoras de pressão Dentre os diferentes tipos de válvula que compõem esse grupo, apresentamos aqui, a título de exemplo, apenas a válvula reguladora de pressão, que você vê nesta figura. Figura 114. Observe como é feita a representação gráfica dessa válvula em desenhos de tubulações. 39

40 Rosqueada ou solda de encaixe Solda de topo Flangeada Planta e elevação Figura Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. Já neste outro quadro que segue você poderá analisar a simbologia empregada para representar graficamente as válvulas de segurança e alívio, que também são do tipo controladoras de pressão. Angular (mola peso ou piloto integral) Reto (mola peso ou piloto integral) Angular para vácuo Angular (para pressão e vácuo) Angular atuada pela solenóide integral ] Disco de rutura para pressão e para vácuo Figura Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras. 5 - Praticando Cite alguns objetivos das normas de tubulações. 2. Cite os principais processos de fabricação de tubos sem costura. 3. Considerando os tubos com costura e os tubos sem costura, responda às questões: a) Qual dos dois é de maior resistência? b) Qual deles é de uso mais freqüente? c) Qual é o de mais baixo custo? 4. Quais são os dois processos empregados para enrolar as chapas para serem soldadas? 5. Qual é o principal material utilizado na fabricação de tubos?

41 6. Cite alguns fatores que influenciam na escolha do material da tubulação, em uma unidade de processo. 7. Quais são as três dimensões principais de um tubo? 8. Relacione os tipos de extremidades de tubos. 9. Para um tubo de 24", determine: a) o seu diâmetro externo. b) o seu interno. 10. Desenhe o modo como são representadas: a) as linhas de processo. b) as linhas de sinal pneumático. c) a espessura para SCH 30 e SCH 60. c) as linhas de sinal hidráulico. 6 - Desenho Isométrico de Tubulações Projetos O projeto de uma rede ou de um sistema de tubulações pode ser um projeto isolado ou, como é mais freqüente, fazer parte de um projeto integrado de uma instalação industrial de processo completo, que inclui também várias outras especialidades de engenharia. Nos casos de um projeto global de uma instalação industrial, é prática corrente subdividi-lo em partes que são, por exemplo: projetos de processamento, de construção civil, de elétrica, de instrumentação e de tubulações, aí incluindo os fluxogramas, as plantas de locação, as plantas de tubulações propriamente ditas e os desenhos isométricos. É desses desenhos que trataremos neste segundo bloco de estudos, de modo que você possa esboçar planta baixa e fazer desenhos isométricos das tubulações corretamente Isométricos Chamamos de isométricos os desenhos feitos em perspectiva isométrica, segundo os princípios técnicos apresentados no material didático referente a desenho técnico e a partir da planta baixa. No desenho isométrico não são usadas escalas, embora seja mantida uma determinada proporção entre as dimensões. Geralmente, faz-se um isométrico para cada tubulação individual de um grupo de tubulações próximas. Os tubos e as curvas, quaisquer que sejam seus diâmetros, são representados por um traço único, na posição de sua linha de centro Aplicação dos Desenhos Isométricos Os isométricos são aplicáveis para trechos da tubulação onde ocorram, conjuntamente, mudanças de direção, bifurcação, bloqueio etc. impossíveis de serem representados em plantas. Normalmente, os isométricos não são aplicados em trechos retos de tubulações. 41

42 Os desenhos isométricos fornecem dimensões de trechos de tubos, ângulos, raios, curvaturas, elevações de todos os tubos, localização e orientação de todos os bocais de vasos e equipamentos ligados à tubulação representada. Eles dão uma visão espacial de um segmento de tubulação, que deve ser tomada como base para verificação de controle dimensional. Um dos principais objetivos e aplicações dos desenhos isométricos é o de orientar a construção do spool e do desenho isométrico simplificado, que veremos adiante. Desenho de Spools - São desenhos fabricados a partir dos desenhos isométricos, sendo, portanto, trechos da tubulação contida num isométrico. Cada spool representa a ligação de um certo número de acessórios e de trechos de tubos em tubulação soldada. Dentre outros desenhos auxiliares de montagem, o spool permite que todos os trechos da tubulação que contêm pedaços pequenos de tubos e de conexões sejam pré-fabricados, isto é, ligados fora do local de montagem. Veja desenho típico de spool. 1) Distância entre faces de flanges, entre linhas de centro e de face de flange e linha de centro ± 3mm 2) Raio de curvatura de tubos curvados ± 3% do diâmetro nominal 3) Deslocamento do flange ou da derivação ± 1,5mm 4) Rotação do flange (medida como indicado) ± 1,5mm 5) Paralelismo da face do flange ± 1,5 mm ou ± ½º ( o menor) 6) Desalinhamento entre linhas de centro ± 1,5mm 7) Comprimento a mais nas soldas de campo: até ϕ4 : 100mm, mais de ϕ 4 : 150 à 200mm Obs.: as tolerâncias não são cumulativas Figura Tolerâncias de pré-montagem de tubulações. Isométrico Simplificado - Essa é outra aplicação do isométrico, empregado para montagem de instrumentos. Folha Típica de Desenho Isométrico - Nas empresas que executam projetos, os isométricos são desenhados em folhas de papel especiais, com as linhas isométricas (30 ) bem claras que já estão traçadas, de modo a facilitar o desenhista. Veja um exemplo reduzido de uma folha típica para desenhos isométricos, com linhas traçadas na horizontal e na vertical. 42

43 Figura 118. Como você deve ter observado, a folha para isométrico possui um espaço para a legenda e também um espaço para a lista de componentes, tubos, conexões, flanges etc., contidos no trecho de tubulação ali representado. Observe, na figura a seguir, um modelo de lista de material e legenda. 43

44 Figura 119. Toda folha de isométrico tem uma numeração que deve ser combinada com a numeração das plantas, de maneira que seja fácil identificar em qual planta está representada uma linha que aparece em determinado isométrico e vice-versa. Por exemplo, a planta n 42 corresponde à série de isométricos começada pelo n Já a planta n 52 corresponde à série começada pelo n 5.201, e assim por diante. 44

45 As folhas de desenhos isométricos (assim como as plantas) também devem apresentar a indicação da orientação, isto é, o Norte de Projeto (NP), para possibilitar a localização dos tubos e equipamentos no terreno. Torne a observar o exemplo de folha de isométrico mostrada anteriormente e veja que o NP está assinalado em seu canto superior direito. Há símbolos especiais para indicar o Norte do Projeto - NP ou N. Nas figuras que seguem você pode observar a simbologia empregada em plantas e em isométricos. Figura Para plantas. E agora veja os símbolos empregados para indicar o NP, quando se trata de desenhos isométricos. Figura Para isométricos Simbologia de Tubulações para Desenhos Isométricos Agora, neste item, vamos ver como os diferentes elementos de uma tubulação - tubos, acessórios e válvulas - são representados em desenhos isométricos Representação de Tubos em Isométricos Nos desenhos isométricos, os tubos verticais são representados por traços verticais, e os tubos horizontais são representados por traços inclinados a 30 para a direita ou para a esquerda, dependendo da orientação no Norte do Projeto (NP). Agora veja, nas seis figuras que seguem, exemplos de isométricos acompanhados da planta correspondente. Observe as cotas. Figura

46 Figura 123. Figura 124. Figura

47 Figura 126. Figura 127. Tubos Fora das Direções Ortogonais - Os tubos fora de qualquer uma das direções ortogonais são representados por traços inclinados com ângulos diferentes de 30º. No desenho deve ser indicado o ângulo verdadeiro de inclinação do tubo, com qualquer uma das três direções ortogonais básicas. Para facilitar o entendimento, é comum desenhar, em traços finos, o plano do ângulo ou do paralelogramo do qual a direção inclinada do tubo seja diagonal. Vamos analisar o exemplo ilustrado a seguir, em que vemos o tubo com mudança de direção, porém dentro do plano vertical. Observe que na anotação 45º V, a letra V significa vertical. Figura

48 Agora, nesta outra figura, veja o tubo com mudança de direção dentro do plano horizontal. Na anotação 45º H, a letra H significa horizontal. Em qualquer dos dois planos, então, é necessário cotar os dois catetos e o ângulo seguido das letras V ou H, de acordo com o caso. Figura 129. Quando um trecho do tubo muda de direção e de plano, ficando também fora das direções ortogonais, a representação é feita envolvendo-se a linha por um polígono, como mostrado neste exemplo. Figura 130. Método de Cotagem para Tubos Fora dos Planos Ortogonais - São várias as situações em que os tubos estão fora dos planos ortogonais, exigindo métodos de cotagem diferentes. Vejamos essas situações e esses métodos. Trecho inclinado de 45 no mesmo plano (horizontal) - Nesse caso, deverão ser cotados o ângulo acompanhado da letra H e um dos catetos. Tanto o ângulo como o cateto podem ser cotados em qualquer lado. Observe o exemplo a seguir que ilustra tubos com mudança de direção 45 na horizontal. 48

49 Figura 130. Trecho inclinado de 45 no mesmo plano vertical - Quando o trecho está no plano vertical deverão ser cotados o ângulo acompanhado da letra V e um dos catetos. Na figura temos um exemplo desse caso. Figura 131. Trecho inclinado de ângulos diferentes de 45 - Se o trecho estiver no plano horizontal ou vertical, então é preciso cotar os dois catetos e o ângulo de 60º, seguido das letras H ou V, de acordo com o caso. Veja o exemplo da figura que mostra tubos com mudança de direção de 60º, horizontal e vertical. Figura

50 Trecho inclinado com mudança de direção e de plano - Nesse outro caso devem ser indicados os ângulos a e b, além das dimensões A, B e C, como vemos nessa figura, em que o tubo está inclinado. Figura Representação de Curvas e Joelhos em Isométricos Tubos curvados, curvas ou joelhos são representados em desenhos isométricos por curvas em perspectivas, como você pode ver neste exemplo. Figura134. Essas curvas, quando os desenhos isométricos são pequenos, são feitas à mão livre ou, então, com gabaritos. Vale lembrar que os tubos curvados, curvas ou joelhos também podem ser representados por ângulos retos. Observe. 50 Figura 135.

51 Nos isométricos, assim como nas plantas de tubulações, as conexões são representadas pela mesma simbologia. Analise esses exemplos de simbologia para conexões soldadas, rosqueados e flangeadas. Figura Representação de Acessórios em Isométricos Vamos analisar, agora, a representação de alguns tipos de acessórios de tubulações em desenhos isométricos, tais como flanges, reduções, uniões e luvas, etc. Reduções - Observe as duas figuras que mostram a representação de reduções em desenhos isométricos. Figura 137. Flanges - Agora vejamos como diferentes tipos de flange são representados em desenhos isométricos. Figura 138. Outros Acessórios - Vários outros acessórios também são representados de modo especial em desenhos isométricos, como mostramos a seguir. Observe cada um com atenção. 51

52 Figura Representação das Válvulas em Isométricos Veja agora como é feita a representação de diferentes tipos de válvulas em desenhos isométricos. 52

53 Figura 140. Posição das Hastes das Válvulas - Em relação à posição das hastes das válvulas, vamos destacar aqui algumas situações e a respectiva representação em desenhos isométricos. Observe as figuras em cada caso. Tubos horizontais com as hastes na vertical Figura 141. Tubos horizontais com as hastes na horizontal Figura

54 Tubos verticais com as hastes horizontais e inclinadas Figura 143. Ainda em relação às hastes das válvulas, vale observar que, quando elas são pequenas, como as válvulas de drenos ou ventes, por exemplo, as hastes não devem ser desenhadas, como mostram esses dois exemplos. Nos desenhos isométricos também devem aparecer todas as válvulas e todos os acessórios de tubulação, tais como flanges, reduções etc., bem como a localização de todas as emendas soldadas, rosqueadas ou flangeadas. Figura 144. Veja isso no exemplo ilustrado a seguir, que mostra, primeiramente, um isométrico de uma linha com válvulas em diversas posições. E depois uma planta correspondente a esse isométrico. Figura

55 Figura Planta Indicação de Fluxo em Isométricos Em todas as linhas de um desenho isométrico devem aparecer as setas indicativas de sentido do fluxo. Essas setas, de preferência, devem ser colocadas antes de toda mudança de direção, tomando o cuidado para não colocá-las sobre uma conexão. Observe este exemplo. Figura Exemplos de Desenhos Isométricos Agora que já analisamos a representação de diferentes componentes de tubulações em isométricos, vamos ver alguns exemplos gerais de aplicação dessa representação. 55

56 Exemplo de isométrico cotado e respectiva planta baixa Figura

57 Exemplo de isométrico com nomenclatura dos componentes Figura 149. Exemplo de isométrico com observações para desenho Figura

58 6.5 - Identificação dos Elementos da Tubulação em Desenhos Isométricos Os tubos, vasos, bombas, compressores e demais equipamentos aparecem indicados nos isométricos apenas pela sua identificação, posição de linha de centro e pelos bocais de ligação com as tubulações. As válvulas são usualmente designadas por siglas convencionais, como, por exemplo, 2" VGA 4" VGA. Essa identificação é a mesma empregada em plantas de tubulação. Nos isométricos devem figurar, detalhadamente, inclusive os acessórios pequenos e secundários que existam nas tubulações, tais como: válvulas de dreno e de respiro, bocais para retirada de amostras etc. Os conjuntos formados pelas válvulas de controle e respectivas tubulações de contornos e válvulas de bloqueio e regulagem são mostrados peça por peça. Nos desenhos que aparecem a seguir podemos identificar algumas dessas informações. Observe. Exemplo 1 Figura

59 Exemplo 2 Figura

60 6.6 - Praticando 1. Desenhe o isométrico correspondente às plantas apresentadas em cada caso a seguir. Represente as conexões conforme as indicações. Caso 1 Figura 153. Caso 2 Figura

61 Caso 3 Figura Observe o desenho e depois escreva as denominações e o tipo de ligação dos acessórios nele indicados. Figura

62 3. Desenhe os isométricos correspondentes às plantas básicas a seguir, e cote. Planta 1 Figura 157. Planta 2 Figura

63 Planta 3 Figura Represente em planta, num só desenho, o isométrico apresentado para as tubulações do VASO 310. Figura

64 5. Execute as plantas das linhas 3" B e 3" 0334-B do isométrico apresentado. Figura Desenhe o isométrico correspondente às linhas G3" 1003Ca e G3 1004Ca da planta e da elevação apresentadas a seguir. Figura

65 7. Assinale com um X a representação gráfica que julgar correta. 65

66 8. Assinale com um X a representação gráfica que julgar correta. 66

67 Figura

68 7 - Referências ABNT. Norma NBR NB126 12: Projeto de tubulações de ferro fundido dúctil centrifugado, para condução de água sob pressão. Rio de Janeiro: ABNT, ABNT. Norma NBR SB124 10: Simbologia de instrumentação. Rio de Janeiro: ABNT, ABNT. Norma NBR SB88 08: Linhas e símbolos em desenhos de estruturas navais. Rio de Janeiro: ABNT, ABNT. Norma NBR : Desenho técnico - representação simplificada em estruturas metálicas. Rio de Janeiro: ABNT, PETROBRAS. Norma N-0058: Subsídios gráficos para fluxogramas de processo e de engenharia. Rio de Janeiro: Petrobras, Norma N-0381: Execução de desenhos e outros documentos técnicos em geral. Rio de Janeiro: Petrobras, Norma N-1521: Identificação de equipamentos industriais. Rio de Janeiro: Petrobras, Norma N-1522: Identificação de tubulações industriais. Rio de Janeiro: Petrobras, Norma N-1745: Folha para isométrico de tubulação. Rio de Janeiro: Petrobras, SENAI/Departamento Nacional. Módulos industriais - Desenho de tubulações industriais. Rio de Janeiro: SENAI/DN, TELES, Pedro C. Silva. Tubulações industriais. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico,