Tubulações Industriais

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Tubos 07/12/2012 2

Geração Produção e / ou Tubulação Utilização Armazenagem Utilização Líquidos Pastosos Com suspensão Gases 07/12/2012 3

Conduto rígido tubos; Conduto flexível tubo fexível, mangeira, mangote. Normas Americanas Pipe (conduzir fluidos) Tubing (trocar calor, conduzir sinais, etc) 07/12/2012 4

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. 07/12/2012 5

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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) 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. 07/12/2012 8

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Tubos Industriais 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 prédeterminados. 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. 07/12/2012 12

Tubos de FoFo 07/12/2012 13

Tubos de PVC 07/12/2012 14

Tubos de PVC 07/12/2012 15

Tubos de Cobre e Suas Ligas Tubulações Industriais 07/12/2012 16

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Processos de Fabricação Tubulações Industriais Laminação Tubos sem costura Extrusão Fundição Tubos com costura Laminação + Soldagem 07/12/2012 18

Laminação (Parte I) 07/12/2012 19

Laminação (Parte II) 07/12/2012 20

Extrusão 07/12/2012 21

Fabricação de Tubos c/ Costura (FRW) 07/12/2012 22

Fabricação de Tubos c/ Costura (SAW) 07/12/2012 23

Fabricação de Tubos c/ Costura (ERW) 07/12/2012 24

Fabricação de Tubos c/ Costura Helicoidal (SAW) 07/12/2012 25

Dados para Pedido/Aquisição Tubulações Industriais Quantidade (peso ou comprimento); Diâmetro nominal; Espessura/série; Norma dimensional; Material; Processo de fabricação (tipo); Extremidade; Acabamento/revestimento. 07/12/2012 26

Meios de Ligação dos Tubos 07/12/2012 27

Meios de Ligação Conectar tubos entre si; Ligar tubos às válvulas, acessórios e equipamentos. Principais sistemas de ligação/fixação Ligações rosqueadas; Ligações soldadas; Ligações flangeadas; Ligações ponta e bolsa; Ligações de compressão; Ligações patenteadas. Escolha depende de: material, diâmetro, finalidade, segurança, custo, pressão e temperatura, fluido, necessidade de desmontagem. 07/12/2012 28

LIGAÇÕES CORRENTES AO LONGO DA TUBULAÇÃO SERVIÇOS NÃO- SEVEROS SERVIÇOS SEVEROS DIÂMETROS ATÉ 4 DIÂMETRO DE 6 OU MAIORES DIÂMETRO ATÉ 1½ LIGAÇÕES ROSQUEADAS COM LUVAS SOLDA DE TOPO LIGAÇÕES DE SOLDA DE ENCAIXE COM LUVAS DIÂMETROS DE 2 OU MAIORES SOLDA DE TOPO DIÂMETROS DE 4 LIGAÇÕES ROSQUEADAS COM UNIÕES LIGAÇÕES NOS EXTREMOS DA TUBULAÇÃO, OU ONDE FOR EXIGIDA FACILIDADE DE DESMONTAR SERVIÇOS NÃO- SEVEROS SERVIÇOS SEVEROS DIÂMETRO DE 6 OU MAIORES DIÂMETROS ATÉ 1½ LIGAÇÕES FLANGEADAS (FLANGES ROSQUEADOS OU SOBREPOSTOS) LIGAÇÕES DE SOLDA DE ENCAIXE COM FLANGES DE ENCAIXE DIÂMETROS DE 2 OU LIGAÇÕES FLANGEADAS 07/12/2012 MAIORES (FLANGES DE PESCOÇO) 29

Ligações Rosqueadas Domiciliares/Comerciais Industriais, em ramos secundários; Vantagens Desvantagens Custos Fácil execução; Fácil desmontagem D 4 Vazamentos; Resistência mecânica Rosca em tubos: Sch 30 a 100 (preferencialmente) ANSI/ASME B1.20.1 07/12/2012 30

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Ligações Soldadas Solda por fusão Solda de topo Solda de encaixe ou soquete Vantagens Resistência Estanqueidade Aparência Manutenção Fácil de pintar e isolar Desvantagens Desmontagem Mão de obra 07/12/2012 35

Solda de topo para tudo com diâmetro acima de 2. ASME B16.25 07/12/2012 36

Solda de topo para tudo com diâmetro inferior a 1 1/2 07/12/2012 37

Ligações Flangeadas Tubulações Industriais Válvulas; Equipamentos e instrumentos; Desmontagem (quando tubulação não flangeada); Tubos entre si (quando não pode soldar); Desvantagens: Vazamento Pesadas Volumosas Caras 07/12/2012 38

Ligações Flangeadas Tubulações Industriais 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#. Obs: # = psi = lbf/pol². 07/12/2012 39

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Tipos de Flanges 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. 07/12/2012 43

Tipos de Flanges A) Integral Equipamentos Ferro fundido + Resistente B) Pescoço Uso geral Resistência Aperto Tensões residuais Montagem: - Tubo chanfrado - Comprimento certo C) Sobreposto Menos custo Facilidade de montagem Aperto Tensões residuais 07/12/2012 44

Tipos de Flanges Não soldáveis Tubos Não - metálicos D) Rosqueado Aperto tensões residuais Rosca: tensões, vazamentos E) Encaixe 1½ + Facilidade na montagem F) Lap-joint Soltos,virola Sem contato G) cego Bocais de equipamentos Extremidade Futura expansão 07/12/2012 45

Tipos de Flanges 07/12/2012 46

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. 07/12/2012 47

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Juntas para Flanges 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. Compressão aperto Cisalhamento pressão Interna Material Acomodação Deformável P, t Elástico Resistente fluido, t 07/12/2012 51

Juntas para Flanges Espessura Dureza F = P x A P a (espess. ) Dureza Acabamento das faces P. Interna pode Aperto Inicial - p/ acomodar o material da junta sem pressão; Residual - p/ compensar a pressão Interna; A quente - p/ compensar a dilatação dos parafusos. 07/12/2012 52

Juntas para Flanges 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 07/12/2012 53

Materiais para Juntas Tubulações Industriais 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. 07/12/2012 54

Juntas Planas (ANSI/ ASME B 16.21) Tubulações Industriais ENCHIMENTO NÃO METÁLICO Juntas de Anel (ANSI/ ASME B 16.20) 07/12/2012 55 OVAL

Parafusos e Estojos (AC) AC 10.000 psi AL 60.000 psi (AL) APERTO 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#. 07/12/2012 56

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Parafusos e Estojos 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 07/12/2012 59

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. 07/12/2012 60

Ligação de Compressão Tubulações Industriais 07/12/2012 61

Ligação de Ponta e Bolsa Tubulações Industriais 07/12/2012 62

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Ligação de Ponta e Bolsa Tubulações Industriais 07/12/2012 64

Ligações Patenteadas Tubulações Industriais Junta Dresser Junta Vitaulic Junta Gibault 07/12/2012 65

Conexões 07/12/2012 66

Para solda de topo Para solda de encaixe Sistemas de Conexões Rosqueados Flangeados De ponta e bolsa De compressão 07/12/2012 67

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 2. Para derivações Tês normais (de 90º) Tês de 45º Tês de redução Peças em y Cruzetas Cruzetas de redução Selas Colares 07/12/2012 68

3. Para mudanças de diâmetro Reduções concêntricas Reduções excêntricas 4. Para ligação 5. Para fechar extremidades Luvas Uniões Flanges Niples Virolas Tampões Bujões Flanges cegos 07/12/2012 69

Conexões Flangeadas (ANSI/ASME B 16.5) 07/12/2012 70

Conexões Flangeadas Sanitárias (ASME BPE 2002) 07/12/2012 71

Conexões para Solda de Encaixe (ANSI/ASME B16.11) 07/12/2012 72

Conexões Rosqueadas (ANSI/ ASME B 16.11, B 2.1) 07/12/2012 73

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Para Tubo Reforçados c/ Fibra de Vidro (FRP) 07/12/2012 75

Conexões Para Ligação De Compressão (Fittings) 07/12/2012 76

Conexões Para Ligação De Compressão 07/12/2012 77

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Conexões Para Solda De Topo (ANSI/ ASME B 16.9) 07/12/2012 79

Emprego das Conexões de Grande Porte 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 07/12/2012 80

Curvas em Gomo e Derivações Soldadas 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. 07/12/2012 81

Boca de Lobo (Ramal de 2 ou maior) 07/12/2012 82

Derivações Soldadas 07/12/2012 83

Derivações Soldadas 07/12/2012 84

Derivações Soldadas 07/12/2012 85

Derivações Soldadas 07/12/2012 86

Derivações Soldadas (Weldolet) Tubulações Industriais 07/12/2012 87

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Derivações Soldadas 07/12/2012 89

Curvas em Gomo 07/12/2012 90

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Isolamento 07/12/2012 92

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Fim!!! 07/12/2012 95