CURSO DE TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS1

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS 1

Mdulo I Aula 01 - Tubos

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS

APRESENTAO

Esta apostila tem por objetivo instruir os alunos, de forma prtica e objetiva, a fim de obter conhecimentos na rea de tubulao industrial. Tem o intuito de ensin-los a escolher, definir e especificar corretamente os materiais e normas para a execuo dos projetos ligados rea qumica, petroqumica, alimentcia, etc. Tambm a instru-los quanto execuo de desenhos de fluxogramas, plantas, isomtricos, equipamentos e suportes de tubulaes.

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS SUMRIO: 1. Definio 2. Materiais 2.1. Caractersticas Principais dos Materiais para Tubos 2.1.1. Ao Carbono 2.1.2. Ferro Fundido 2.1.3. Aos-Liga Inoxidveis 2.1.4. Aos-Liga 2.1.5. Aos-Inoxidveis 2.1.6. Metais No Ferrosos 2.1.7. Cobres e suas Ligas 2.1.8. Alumnio e suas Ligas 2.1.9. Chumbo 2.1.10. Nquel e suas Ligas 2.1.11. Titnio, Zircnio e suas Ligas 2.1.12. No Metlicos 2.1.13. Ao com Revestimento Interno 3. Processo de Fabricao de Tubos 3.1. Tubos Sem Costura 3.2. Tubos Com Costura 4. Ligaes 5. Extremidades 6. Espessuras de Paredes 7. Dimensional 8. Normalizao 9. Referncias Bibliogrficas

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS 4

1.

DEFINIO:

Tubo de Conduo - so elementos vazados, normalmente de forma cilndrica e seo constante, com garantia de estanqueidade e resistncia presses internas ou externas, utilizadas como condutores de materiais slidos (granulados ou particulados), lquidos, pastosos ou gasosos. Utilizados nas indstrias de produo de petrleo e gs natural, bem como em refinarias e indstrias qumicas e petroqumicas, nos gasodutos e nas redes de gs, nos produtos derivados do petrleo, nas farmacuticas, nas alimentcias, etc.

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS 2. MATERIAIS:

H uma grande variedade de materiais para fabricao de tubos. Abaixo esto alguns dos principais mais usados:

Fatores que influenciam na seleo da escolha do material: > > > > > > > > Tipo de fludo; Resistncia ao escoamento do fludo; Estrutural; Custo e facilidade para instalao, Condies de temperatura e de presso; Resistncia corroso; Durabilidade; Disponibilidade do material.


2.1. Caractersticas Principais dos Materiais 2.1.1. Tubos de Ao Carbono Liga ferro-carbono contendo geralmente de 0,05% at cerca de 2,0% de carbono (C), alm de certos elementos residuais, como o mangans (Mn), o silcio (Si), o fsforo (P) e o enxofre (S) resultantes dos processos de fabricao. As principais caractersticas do ao carbono so: baixo custo, excelentes qualidades mecnicas, fcil de soldar e de conformar. o "material de uso geral" em tubulaes industriais. Nas indstrias de processamento, mais de 80% dos tubos so de ao-carbono, devido suas caractersticas.TUBOS DE AO CARBONO - CARACTERSTICAS GERAIS

2.1.2.

Tubos de Ferro Fundido So usados para gua, gs, gua salgada e esgotos, em servios de baixa presso, temperatura ambiente e sem grandes esforos mecnicos. tima resistncia corroso do solo. So padronizados pelo dimetro externo de 2" a 48" com as extremidades: Lisas, Flange Integral ou Ponta e Bolsa. Seguem as normas EB-43 e P-EB-137 DA ABNT e so testados para presses de at 3 mpa ( = 30 kgf/cm2) Ferro fundido nodular com adio de Si, Cr ou Ni, aumenta a resistncia mecnica.


2.1.3.

Tubos de Aos-Liga e Inoxidveis Aos-ligas so todos os aos que possuem qualquer quantidade de outros elementos, alm dos que entram na composio dos aos carbonos. Os tubos de aos-liga ou de aos inoxidveis so bem mais caros que os aos-carbono, alm do que a soldagem, conformao e montagem tambm so mais difceis e mais caras. Casos onde se justificam o uso: > altas temperaturas (acima de 400C); > baixas temperaturas (abaixo de 0C); > alta corroso; > no contaminao (alimentcias e farmacuticas); > segurana (inflamveis, txicos e explosivos).

2.1.4.

Tubos de Aos-Liga Existem duas classes gerais de aos-liga: > aos-liga molibdnio (Mo) e cromo molibdnio (Cr-Mo); > os aos-liga nquel (Ni). As principais especificaes da ASTM so: A-333, A-335, A-671 e A-672. Especificao ASTM e grau - Tubos sem Costura > > > > > > A-335 Gr. P1 A-335 Gr. P5 A-335 Gr. P1 1 A-335 Gr. P22 A-33 Gr. 3 A-33 Gr. 7

2.1.5.

Tubos de Aos-Inoxidveis Existem duas classes gerais de aos-inoxidveis: > austenticos (no magnticos) - AISI304, 304L, 316, 316L, 321 e 347; > ferrticos e martensticos - AISI 405.

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAISTUBOS DE AO INOX - CARACTERSTICAS GERAIS

2.1.6.

Tubos de Metais No-Ferrosos De um modo geral so de pouca utilizao, devido ao alto custo. Comparando com o Ao Carbono temos: > Melhor resistncia corroso; > Preo mais elevado; > Menor resistncia mecnica; > Menor resistncia s altas temperaturas; > Melhor comportamento em baixas temperaturas.

2.1.7.

Cobre e suas Ligas Excelente resistncia ao ataque: > Da gua, inclusive salgada; > Dos lcalis e dos cidos diludos; > De muitos compostos orgnicos; > De numerosos outros fluidos corrosivos.

Severo efeito de corroso sob-tenso, quando em contato com: > Amnia; > Aminas; > Compostos Nitrados. Observaes:

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS 9 o Devido ao alto coeficiente de transmisso de calor so muito empregados em serpentinas, como tubos de aquecimento ou refrigerao. o No devem ser empregados para produtos alimentares ou farmacuticos pelo fato de deixarem resduos txicos pela corroso. o Principais especificaes ASTM so: Cobre B-88, Lato B-1 11, Cupronquel B-466. 2.1.8. Alumnio e suas Ligas Excelente resistncia ao contato com: > A atmosfera; > A gua; > Muitos compostos orgnicos, inclusive cidos orgnicos, Observaes: o A resistncia mecnica muito baixa (a adio de Si, Mg ou Fe melhora a resistncia mecnica). o Devido ao alto coeficiente de transmisso de calor so muito empregados em serpentinas, como tubos de aquecimento ou refrigerao. o Os resduos resultantes da corroso no so txicos. o Principal especificao a ASTM B. 111 2.1.9. Chumbo > Baixa resistncia mecnica; > Pesado; > excepcional resistncia corroso; > Pode trabalhar com H2SO4 (cido sulfrico) em qualquer concentrao. Usado para tubulao de esgoto, sem presso, tanto predial, quanto industrial. 2.1.10. Nquel e suas Ligas Apresentam, simultaneamente, excepcional resistncia corroso, e muito boas qualidades mecnicas e de resistncia s temperaturas, tanto elevadas como baixas. O custo muito elevado desse material, restringe o seu uso a poucos casos especiais.

Principais Tipos: > Nquel Comercial; > Metal Monel (67% Ni, 30% Cu); > Inconel (80% Ni, 20% Cr).


10

2.1.11. Titnio, Zircnio e suas Ligas Materiais com propriedades extraordinrias tanto de resistncia corroso, como resistncia s temperaturas e qualidades mecnicas; alm disso, o peso especfico cerca de 2/3 do peso dos aos. A principal desvantagem o preo extremamente elevado.PROPRIEDADES DOS ACOS-LIGA EM FUNO DA COMPOSIO QUMICA

2.1.12. Tubos No-Metlicos Plsticos (grupo mais importante) O uso de tubos de plstico tem aumentado nos ltimos anos, principalmente como substitutos para os aos inoxidveis.

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS Principais vantagens: > Pouco peso; > Alta resistncia corroso; > Coeficiente de atrito muito baixo; > Facilidade de fabricao e manuseio; > Baixa condutividade trmica e eltrica; > Cor prpria e permanente. Principais desvantagens: > Baixa resistncia ao calor; > Baixa resistncia mecnica; > Pouca estabilidade dimensional; > Insegurana nas informaes tcnicas; > Alto coeficiente de dilatao; > Alguns plsticos podem ser combustveis.

11

Observaes: o Resistem aos cidos e lcalis diludos; o No resistem aos cidos e lcalis concentrados; o A maioria dos plsticos sofre um processo de decomposio lenta, quando expostos por muito tempo luz solar ( ao dos raios U.V.). 2.1.13. Tubos de Ao com Revestimento Interno Revestimento anti-corrosivo, ou para evitar a contaminao do fludo conduzido. Finalidades: > Revestimento anti-abrasivos e anti-erosivos; > Revestimentos refratrios (isolamento trmico interno). Alguns Materiais de Revestimento: > Concreto; > Plsticos (teflon, epxi, fenlicos, etc.); > Borrachas; > Grafita; > Porcelana; > Asfalto. Observao: o Para servios com alta corroso, importante que o revestimento seja absolutamente perfeito e contnuo para que no haja um ponto de corroso localizada, pois o efeito poder ser pior do que se o tubo estivesse sem revestimento.


12

3.

PROCESSOS DE FABRICAO DE TUBOS:

3.1. Processo de Fabricao: Tubo sem Costura a) Laminao:

Laminador Oblquo (Mannesmann)Figura 1.1 - livro texto (pg. 04)

Laminadores de Acabamento

b) Extruso e Fundio


13

Figura 1.3- livro texto (pg. 06)

3.2. Processo de Fabricao: Tubo com Costura a) Costura Soldada - Longitudinal e Espiral:

4.

LIGAES:


14

Existem basicamente quatro tipos de ligaes de tubos: > Ligaes soldadas; > Ligaes rosqueadas; > Ligaes flangeadas; > Ligaes de ponta e bolsa. 5. EXTREMIDADES:

Existem quatro tipos de extremidades: > Lisa - tubos so simplesmente esquadrejados, permitindo unies com solda de topo ou solda de encaixe, unies com bolsa e unies por compresso.

>

Com chanfro - tubos com ponta chanfrada tm uso freqente em unies com solda de topo.

> Com rosca - tubos com ponta rosqueada, so muito empregados para tubos galvanizados de ferro forjado e de ao. Os tipos de roscas devero ser cnicas, normalmente NPT, BSP ou WHITWORTH (as paredes destes tubos devero ser grossas - sch 80 e sch160 - face o enfraquecimento do tubo pelo rosqueamento).

>

Com bolsa - tubos com ponta e bolsa, so usados nas instalaes de utilidades (gua, esgoto e lquidos corrosivos), como os tubos de ferro fundido, cimento amido, pvc e de concreto.

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS 6. ESPESSURAS DE PAREDES:

15

Todos os tubos so designados por um nmero chamado "dimetro nominal ips" (iron pipe size) ou "bitola nominal". At 12" o dimetro nominal no corresponde nenhuma dimenso fsica do tubo; a partir de 14" o dimetro nominal coincide com o dimetro externo dos tubos.

Norma dimensional ABNT Pela norma ANSI.B.36.10, foram adotadas as "sries" (Schedule Number) para designar a espessura ou peso dos tubos. O nmero de srie, o nmero obtido aproximadamente pela seguinte expresso:

P= Presso interna de trabalho em psig

S= Tenso admissvel do material em psig

As sries padronizadas por esta norma so: 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160, onde a espessura da parede cresce proporcionalmente srie (sch). Para o mesmo dimetro nominal, existem vrias "sries" diferentes, isto , vrias espessuras diferentes, onde os dimetros internos sero diferentes e os externos sero sempre iguais.

Exemplo:

SCH. 20

SCH. 40

SCH. 80


16

Exemplo de especificao para requisio de tubos: > > > > > > > Dimetro nominal; Espessura da parede ou srie (sch); Tipo de extremidade (lisa, chanfrada e rosqueada) Processo de fabricao (com ou sem costura); Especificao do material; Tipo de acabamento ou de revestimento; Quantidade

Observao: Normalmente indica-se a quantidade total em unidade de comprimento ou em peso. A indicao do comprimento da barra de tubo pode variar em funo do processo de fabricao (tamanho padro normalmente de 6 metros).

Exemplo: 18 metros de tubo, DN 4", sch 40, pontas chanfradas, sem costura, ASTM-A-106 Gr B, conforme ASMEB36.10. Interpretao da norma ASTM Exemplo: ASTM-A-106 Gr. B ASTM - AMERICANSOCIETY TESTING MATERIALS A - Define o tipo de material, no caso o "A" indica o material no ferroso. 106 - Define geralmente a forma de apresentao do material. o nmero de ordem de especificaes. No caso o tubo e ao carbono sem costura para emprego a alta temperatura. Gr. B - Define as propriedades dos materiais.

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAIS 7. DIMENSIONAL

17

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAISTubos de Ao - Dimenses Normalizadas (Continuao)

18

Notas: 7.1. Esta tabela inclui tubos de todos os tipos de aos: ao-carbono e aos de baixa liga (norma ANSI B.36.10), e aos inoxidveis (norma ANSI B.36.19). 7.2. A norma ANSI B.36.19 s abrange tubos at o dimetro nominal de 12". 7.3. As designaes "Std", "XS" e "XXS" correspondem s espessuras denominadas "standart", "extra-forte" e "duplo extra-forte" da norma ANSI B.36.10. As designaes 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120 e 160 so os "nmeros de srie" (schedule number) dessa mesma norma. As designaes 5S, 10S, 20S, 40S e 80S so da norma ANSI B.36.19 para os tubos de aos inoxidveis. 7.4. As espessuras em mm indicadas na tabela so os valores nominais, as espessuras mnimas correspondentes dependero das tolerncias de fabricao, que variam com o processo de fabricao do tubo. Para tubos sem costura a tolerncia usual 12,5% do valor nominal. 7.5. Nesta tabela esto omitidos alguns dimetros e espessuras no usuais na prtica. Para a tabela completa, contendo todos os dimetros de espessuras, consulte as normas ANSI B.36.10 e ANSI B.36.19. 7.6. Os pesos indicados nesta tabela correspondem aos tubos de ao-carbono ou de aos de baixa liga. Os tubos de aos inoxidveis ferrticos pesam 5% menos, e os inoxidveis austenticos cerca de 2% mais. 7.7. Esses mesmos nmeros apresentam tambm a vazo em l/seg. para a velocidade de 1m/seg.

Anexo I-livro de tabelas (pg. 18 e 19)


19

DIMENSES E PESOS PARA TUBOS DE AO INOX COM E SEM COSTURA- PADRO OD

8.

NORMALIZAO

Norma ANSI.B.31 - AMERICAN NATIONAL STANDARD CODE FOR PRESSURE PIPING (Norma Norte-Americana, para tubulaes pressurizadas). Principais Especificaes Tcnicas para Tubos: ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

CURSO DE TUBULAES INDUSTRIAISASTM - American Society for Testing and Materials

20

DIN - Deutsches Institut fr Normung

API - American Petroleum Institute

AWWA American Water Works Association


21

9.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

TELLES, Pedro Carlos Silva, Tubulaes Industriais: Materiais, Projetos e Montagens. 6.ed. So Paulo: LTC, 1982. 252p. TELLES, Pedro Carlos Silva; BARROS, Darcy G. de Paula, Tabelas e grficos para Projetos de tubulaes. 6.ed. Rio de Janeiro: Intercincia, 1992. 191p.

Catlogos de Fabricantes: > > > > > > Ciwal Vlvulas; Conexes Tupy; Ermeto; Flacon; Flaminas; Sfay-Filtros.

Documents

CURSO DE TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS1