Embed Size (px)
Citation preview
Cálculo de Estruturas e Tubulações Industriais
PROF.: KAIO DUTRA
AULA 2 – MEIOS DE LIGAÇÃO DE TUBOS
Meios de Ligação de Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs diversos meios, usados para conectar tubos, servem nãosó para ligar as varas de tubos entre si, como também paraligar os tubos às válvulas, às conexões e demais acessórios.
oOs principais meios de ligação são os seguintes:oLigações rosqueadas;
oLigações soldadas;
oLigações flangeadas;
oLigações de ponta e bolsa.
Meios de Ligação de Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oA escolha do meio de ligação a usar depende de muitos fatores, entre os quais:oMaterial;oDiâmetro da tubulação;oLocalização da ligação;oCusto;oGrau de segurança;oPressão;oTemperatura;oFluido contido;oNecessidade ou não de desmontagem.
Meios de Ligação de Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oExistem basicamente, em quase todas as tubulações, trêsclasses de ligações:oLigações correntes de emenda entre dois tubos;
oLigações entre um tubo e uma conexão de tubulação (curva,joelho, tê, redução etc.);
oLigações extremas da tubulação, onde a mesma se liga a umequipamento ou a uma máquina (tanque, filtro, vaso, bomba,compressor etc.)
Ligações Rosqueadas
Prof.: Kaio Dutra
oSão um dos mais antigosmeios de ligação usados paratubos. Em tubos de pequenodiâmetro essas ligações são debaixo custo e de fácil execução.
oPara ligações das varas detubos entre si emprega-se doistipos de peças, as luvas e asuniões.
Ligações Rosqueadas
Prof.: Kaio Dutra
oEmbora existam vários padrões derocas, as normas indicambasicamente dois tipos: BSP e NPT.Nestes padrões existem sempre umaconicidade, de maneira que, com oaperto, há interferência entre os fiosdas roscas, garantindo a vedação.Para auxiliar na vedação, tambémsão usadas fitas e colas.
Ligações Rosqueadas
Prof.: Kaio Dutra
oO rosqueamento enfraquece sempre a parede dos tubos,por esta razão, quando há ligações rosqueadas usam-setubos de parede espessa (série 80, ou maior).
oAs ligações rosqueadas são as únicas usadas para tubosgalvanizados, pois a soldagem em tubos galvanizados geradefeitos.
oEmpregam-se também ligações rosqueadas em tubos deaço-carbono, aços-liga, ferro fundido e materiais plásticos,sempre limitadas até o diâmetro nominal de 4”. Para tubosde aço inox e de metais não-ferrosos, o rosqueamento émuito raro, devido as baixas espessuras.
Ligações Soldadas
Prof.: Kaio Dutra
oEm tubulações industriais, a maior parte das ligações é soldada. São usadosbasicamente dois tipos:oSolda de topo;oSolda de encaixe..
oEssas ligações têm as seguintes vantagens:oResistência mecânica;oEstanqueidade perfeita e permanente;oBoa aparência;oFacilidade na aplicação do isolamento térmico e pinturas;oPraticamente nenhuma manutenção.
oAs principais desvantagens, pouco importantes na maioria dos casos, são adificuldade de desmontagem da tubulação, a necessidade de mão de obraespecializada para a sua execução e o fato de ser um trabalho a quente.
Solda de Topo e Solda de Encaixe
Prof.: Kaio Dutra
oSolda de Topo:oA solda de topo é o sistema mais usado para as ligações entre tubos
de 2”, ou maiores, em tubulações de qualquer tipo de aço: aços-carbono, aços-liga e aços inoxidáveis. Pode ser empregada em toda afaixa usual de pressões e de temperaturas, inclusive para serviçosseveros. Excepcionalmente, a solda de topo poderá ser empregadaem diâmetros menores de 2”, quando for exigida total segurançacontra vazamento (explosivos, hidrogênio).oAs ligações de solda de topo são também empregadas em tubos de
metais não-ferrosos soldáveis.
Solda de Topo e Solda de Encaixe
Prof.: Kaio Dutra
oSolda de Topo:oOs tubos e demais acessórios para uso com solda de topo devem ter
suas extremidades com chanfros para solda, de acordo com a normaASME.B.16.25.
Solda de Topo e Solda de Encaixe
Prof.: Kaio Dutra
oSolda de encaixe (soquete):oEsse tipo de ligação soldada é usada na maioria
dos tubos industriais com diâmetros até 1.1/2”de aço de qualquer tipo, em toda faixa usual depressão e de temperatura. A solda de encaixe éempregada também, embora nãoexclusivamente, em tubos de 4”, de metais não-ferrosos e de plásticos.oAs varas são ligadas umas às outras por meio
de luva ou uniões. As uniões são empregadasquando se deseja facilidade de desmontagem.
Solda de Topo e Solda de Encaixe
Prof.: Kaio Dutra
oSolda de encaixe (soquete):oPara tubulação de qualquer tipo de aço
emprega-se sempre solda elétrica, comconsumíveis de mesmo material dos tubos.oPara metais não-ferrosos pode-se empregar
solda elétrica ou brasagem.oEm tubulações de materiais termoplásticos
pode-se soldar pele aquecimento ecompressão, ou com o uso de adesivosapropriados.
Ligações Flangeadas
Prof.: Kaio Dutra
oUma ligação flangeada é composta de dois flanges, um jogo de parafusos ouestojos com porcas e uma junta de vedação.
oAs ligações flangeadas, que são facilmente desmontáveis, empregam-seprincipalmente para tubos de 2” ou maiores, em dois casos específicos:o Para ligar os tubos com válvulas e os equipamentos (bombas, compressores,
tanques, vasos etc.)o Para ligação corrente de um tubo no outro, em dois casos:o Tubulações de aço que possuam revestimento interno anticorrosivo, porque permitem a
perfeita continuidade do revestimento;o Algumas tubulações de aço, ferro fundido e plásticos em casos que seja necessária a futura
desmontagem.
oComo regra geral, em qualquer caso, as ligações flangeadas devem ser usadasno menos número possível, pois são possíveis pontos de vazamentos, e porserem peças caras, pesadas e volumosas.
oOs flanges podem ser integrais com o tubo, ou independentes, soldados ourosqueados.
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges são osdescritos a seguir:oFlange integral: São usados apenas em
alguns casos raros de tubulação de ferrofundido ou de alguns plásticos laminados,sempre para diâmetros de 2”, ou maiores. Éo tipo mais antigo de flange e também oque proporcionalmente mais resistente;
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges são osdescritos a seguir:oFlange de pescoço: É o tipo mais usado em
tubulações industriais para qualquerpressões e temperaturas, para diâmetrosde 2”, ou maiores. De todos os flanges não-integrais é o mais resistente, este é ligadoao tubo por uma única solda de topo;
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges são osdescritos a seguir:oFlange sobreposto: É um flange mais
barato e mais fácil de se instalar do que oanterior, porque a ponta do tubo encaixano flange, facilitando o alinhamento. Esteé ligado ao tubo por duas soldas emângulo, uma interna ou externa. Esseflange só pode ser usado para tubulaçõesem serviços não severos.
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges são osdescritos a seguir:oFlange rosqueado: Em tubulações
industriais esses flanges são usadosapenas para tubulações de metais não-soldáveis (ferro fundido, aço galvanizado,ferro galvanizado etc.), e para algumastubulações de materiais não metálicos.
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges sãoos descritos a seguir:oFlanges de encaixe: Esse flange é
semelhante ao sobreposto, porém é maisresistente e tem um encaixe completopara a ponta do tubo, dispensando-sepor isso a solda interna. É o tipo deflange usado para a maioria dastubulações de qualquer tipo de aço, empequeno diâmetro, até 1.1/2”.
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges são osdescritos a seguir:oFlange solto: Esses flanges não ficam, como
os demais , presos à tubulação, e simsoltos, capazes de deslizar livremente sobreo tubo. Quando se empregam essesflanges, solda-se a topo na exterminada dofluido uma peça especial denominada“pestana”, ou “virola”, que servirá debatente para o flange. Sua vantagem é onão contato direto com o fluido.
Tipos de Flanges para Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oOs tipos mais usuais de flanges sãoos descritos a seguir:oFlange cego: São flanges fechados em
forma de disco, usados paraextremidades de linhas ou fechamentode bocais flangeados.
Faceamento dos Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oA face do assentamento dos flanges podeser de vários tipos, dos quais os mais usuaissão os descritos a seguir:oFace com ressalto: É o tipo mais comum para flanges
de aço, aplicável a quaisquer condições de pressão etemperatura. O ressalto tem 2,0mm de altura parapressão baixas e moderadas e 7mm de altura parapressões mais elevadas;oFace plana: É o Faceamento usual nos flanges de ferro
fundido e de outros materiais frágeis. O aperto dajunta é inferior em comparação ao flange comressalto. É importante observar que, para acoplar comos flanges de face plana das válvulas e equipamentosde ferro fundido, só se devem usar flanges de faceplana.
Faceamento dos Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oA face do assentamento dos flanges podeser de vários tipos, dos quais os maisusuais são os descritos a seguir:oFace para junta de anel: Esse tipo de face é usado
em flanges de aço para serviços severos, de altaspressões e temperatura. A face desses flanges temum rasgo circular profundo de seção trapezoidalonde se encaixa uma junta em forma de anelmetálico.oFace de macho fêmea: Esses faceamentos, bem
mais caros que os anteriores, são usados paraserviços especiais com fluidos corrosivos, porqueneles a junta está confinada, não havendo quasecontato da mesma com o fluido.
Faceamento dos Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oA face do assentamento dos flangespode ser de vários tipos, dos quais osmais usuais são os descritos a seguir:oFace de flange com virola: Esse tipo de face
aplica-se somente aos flanges soltos. A face doflange deve ter a borda interna arredondada enão precisa ter acabamento fino, porque oassentamento da junta de vedação fica na faceda virola.
Fabricação e Materiais de Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oIdealmente todos os flanges deveriam ser deconstrução forjada, que é o melhor sistema deconstrução. Na prática, devido ao alto custo eà dificuldade de obtenção de forjadosgrandes, podem-se permitir flanges laminadospara diâmetros de 10”-12”, ou maiores.
oOs flanges quase sempre são compradosprontas, de dimensões normalizadas, para asquais existem várias normas dimensionais queestabelecem não somente todas as dimensõescomo também as pressões admissíveis, emfunção da temperatura, para cada material.Todas os flanges são sempre designados pelodiâmetro nominal do tubo e sua espessura.
Classes de Pressão Nominal
Prof.: Kaio Dutra
oA norma dimensional de uso mais generalizado no Brasil é aASME.B.16.5, que define sete séries de flanges, denominadasde “classes de pressão” e designadas pelos númerosadimensionais: 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# e 2500#.Essas sete classes de pressão abrangem todos os tipos deflanges, desde o diâmetro nominal ½” até 24”.
oPara cada uma dessas classes de pressão tem-se, para cadamaterial, uma curva de interdependência entre a pressãoadmissível e a temperatura.
oA norma estabelece, para cada diâmetro nominal e cada classede pressão, todas as dimensões dos flanges. Desta forma, todosos flanges de mesmo diâmetro nominal e mesma classe terãotodas suas dimensões exatamente iguais e se adaptarão aomesmo tubo.
Classes de Pressão Nominal
Prof.: Kaio Dutra
Flanges de Outros Materiais
Prof.: Kaio Dutra
oAlém dos flanges de aço, existem ainda flanges de ferrofundido, ferro maleável, materiais não-ferrosos e váriosmateriais plásticos.
oOs flanges de ferro fundido são fabricados nas classes depressão nominal 125# e 250#, de 1” a 24” dos tiposrosqueados, cegos e integrais com o tubo.
oOs flanges de latão, bronze e alumínio são fabricados nasclasses 150# e 300#, de ½” a 4” de diâmetro. Os flangesde plástico PVC são fabricados na classe 150# de ½” a 8”de diâmetro, rosqueados, cegos e de encaixe, paracolagem ao tubo com adesivo apropriado.
Juntas para Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oEm todas as ligações flangeadas existem sempre uma juntaque é o elemento de vedação.
oQuando em serviço, a junta está submetida a uma fortecompressão provocada pelo aperto dos parafusos. Para quenão haja vazamento através da junta, é necessário que apressão exercida pelos parafusos seja bem superior àpressão interna do fluido, que tende a afastar os flanges. Poresse motivo, quanto maior for a pressão do fluido, tantomais dura e resistente terá de ser a junta.
oA junta também deverá ser suficientemente deformável eelástica para se moldar às irregularidades das superfícies dosflanges, garantido a vedação.
oCom flanges de face com ressalto usam-se juntas planas emforma de coroa circular, cobrindo apenas o ressalto dosflanges. As juntas para flanges de face plana cobrem a facecompleta dos flanges, inclusive a furação dos parafusos.
Juntas para Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oAs juntas para flanges podem ser:oJuntas não-metálicas: Empregadas com flanges de face com ressalto, ou
com flanges de face plana, sua espessura varia de 0,7 a 3mm, sendo1,5mm a espessura mais comum. Os principais materiais empregadossão:o Borracha natural: usada para água, ar, condensado até 60°C.o Borracha sintéticas: Usados para óleos até 80°C;oMateriais plásticos: Usados para fluidos corrosivos em baixas pressões e
temperatura ambiente;o Papelão hidráulico: É o nome genérico para designar diversas classes de juntas de
amianto comprimido grafitado com material aglutinante.
oJuntas semimetálicas: Essas juntas são construídas de uma lâminametálica torcida em espiral, com enchimento de amianto entre cadavolta. É prática usual emprega-se essas juntas nos seguintes casos:o Flanges de classe de pressão 600#, em qualquer temperatura;o Flanges de classe de pressão 150# e 300#, para temperaturas inferiores a zero °C
e superiores a 400 °C.
Juntas para Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oAs juntas para flanges podem ser:oJuntas metálicas folheadas: São juntas com uma capa metálica,
plana ou corrugada e enchimento de amianto. Dependendo dascondições de serviço, a capa metálica pode ser de aço-carbono,aço inoxidável, metal Monel etc.
oJuntas metálicas maciças: São juntas metálicas com faces planasou ranhuradas. Usam-se essas juntas com flanges de face comressalto (para pressões muito altas), e com flanges de facemacho e fêmea. Em todas as juntas metálicas é importante que omaterial da junta seja menos duro que o material dos flanges.
oJuntas metálicas de anel: São anéis metálicos maciços de seçãoovalada ou octogonal, sendo a ovalada a mais comum. Essesanéis são geralmente de aço inoxidável, fabricando-se tambémem aço-carbono, aços-liga, níquel e metal Monel.
Parafuso e Estojo para Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oPara a ligação de um flange no outro e apertoda junta, empregam-se dois tipos de parafusos:oParafusos de máquina: São parafusos cilíndricos
com cabeça integral sextavada ou quadrada. Anorma ASME permite o uso de parafusos demáquinas de aço-carbono, para flanges até classe300# com juntas não-metálicas e paratemperaturas até 200°C.oOs estojos são barras cilíndricas rosqueadas com
porcas e contraporcas independentes. Os estojospermitem melhor aperto do que os parafusos demáquinas, podendo ser usados para quaisquerpressões e temperaturas.
Parafuso e Estojo para Flanges
Prof.: Kaio Dutra
oNo aperto dos parafusos distingue-se o apertoinicial e o aperto residual. O aperto inicial tem porfinalidade fazer com que a junta se adapte às facesdo flange, o residual tem por objetivo combater oefeito da pressão interna na tubulação tendendo aseparar os flanges.
Ligação de Ponto e Bolsa
Prof.: Kaio Dutra
oA ligação de ponta e bolsa é um sistema muito antigo,mas ainda usado corretamente para as seguintes classesde tubulação:oTubulações de ferro fundido para água, esgoto, líquidos
corrosivos e gás;oTubulações de barro vidrado e de cimento-amianto;oTubulações de concreto simples ou armado.
oEmpregam-se também ligações de ponta e bolsa paraalgumas tubulações de materiais plásticos termoestáveisem diâmetros grandes.
oPara todas essas tubulações, emprega-se a ponta e bolsaem toda a faixa de diâmetros em que são fabricados.
Ligação de Ponto e Bolsa
Prof.: Kaio Dutra
oA ponta lisa de um tubo encaixa-se dentro da bolsa do outro tubo, no interior da qual coloca-seo elemento de vedação que servirá para dar estanqueidade ao conjunto.
oOs vedantes geralmente empregados são os seguintes:oTubos de ferro fundido: anéis retentores de borracha ou de materiais plásticos, que se alojam em
um encaixe por dentro da bolsa;oTubos de concreto ou de cimento-amianto: Argamassa de cimento com anéis de borracha;oTubos de barro vidrados: Argamassa de cimento;oTubos de plástico: As ligações são preenchidas com massa vedante do próprio plástico ou com
adesivos e resinas.
Outros Meios de Ligação de Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oAlém dos sistemas citados, existem váriosoutros meios de ligação, entre os quaispode-se citar:oLigações para tubos de plástico fibra de
vidro: Os tubos com extremidades lisas oucom bolsas são ligados um ao outro, ou aosdiversos acessórios, por meio de niplesespeciais, que são colocados com adesivoapropriado ao tipo de resina plástica. Aligação é depois coberta com camadassucessivas de resina.
Outros Meios de Ligação de Tubos
Prof.: Kaio Dutra
oAlém dos sistemas citados, existem vários outros meios de ligação, entre osquais pode-se citar:oLigação de compressão: As ligações de compressão são sistemas empregados
para tubos de pequeno diâmetro de aço-carbono, aços inoxidáveis e metaisnão-ferrosos, principalmente para serviços de alta pressão, com gases e comóleo, também em linhas de ar de instrumentação. Em todas essas ligações, avedação é obtida pela interferência metálica entre o tubo e uma luva, podendoa interferência ser conseguida de vários meios, mas sempre a frio.
Sistemas de Ligação para Tubulações de Aço
Prof.: Kaio Dutra
Exercícios:
Prof.: Kaio Dutra
1. Cite os principais meios de ligação de tubulação, comentesuas particularidades, aplicações e materiais.
2. Com relação as ligações por solda, cite e comente os doisprincipais métodos.
3. Cite os principais tipos de flanges e seus faceamentos,comente suas diferenças e explique com desenhosilustrativos.
4. Fale sobre as principais juntas para vedação de flanges,comente seu emprego nos tipos de flange.
