TUBULAÇÃO INDUSTRIAL - Capítulos 1 e 2

Definição de tubulação
2. Características e tipos de tubos
1.
1. Definição de tubulação industrial
O termo tubulação é utilizado para designar um conjunto de
tubos e acessórios utilizados no transporte de fluidos em
processos industriais
O uso de tubulação na indústria nasceu da necessidade de
expansão das plantas produtivas, manipulação de novos produtos
e desvio de fluxos.
O transporte de fluidos por tubulação pode ser feito em diferentes
temperaturas e pressões de trabalho.
1. Definição de tubulação industrial
Tubo
Conexão/redução
Curva
Flanges
Registro
2. Características e tipos de tubos
2.1. Materiais para produção de tubos
Processamento
Estrutura
Propriedades
Desempenho
2.1.1. Tubos de aço-carbono
Em instalações industriais, 80% dos tubos são de aço-carbono.
Baixo custo, qualidades mecânicas, facilidade de ser trabalhado e
soldabilidade.
2.1.1. Tubos de aço-carbono
Aço-C eutetoide
Aço-C hipereutetoide
2.1.2. Tubos de aço liga
Denomina-se aço-liga, os aços que sofrem a adição de elementos
de liga, que tem como objetivo conferir a liga alguma propriedade
específica.
Classificação dos aço liga:
• Baixa liga: com adições de elemento de liga de até 5%;
• Média liga: com adições entre 5 e 10%;
• Alta liga: com adições superiores a 10%;
Características:
• Maior custo de produção, quando comparado aos aço-C;
• Maior custo e maior dificuldade de montagem;
2.1.3. Tubos de aços inoxidáveis
Aços inoxidáveis podem sem classificados
microestrutura como austeníticos e ferriticos.
conforme
a
Aços inoxidáveis austeníticos:
• Não magnéticos;
• Contém entre 16 e 26% Cr e entre 6 e 22% Ni;
• Apresentam resistência a fluência;
• Resistentes a oxidação;
• Apresentam comportamento ductil mesmo em altas e baixas
temperaturas;
• Empregados em altas temperaturas;
• Na presença de cloretos e hipocloretos pode apresentar
corrosão alveolar e sobtensão
2.1.3. Tubos de aços inoxidáveis
Aços inoxidáveis ferriticos:
• Possuem menor resistência a fluência e a corrosão, quando
comparados com os austeniticos;
• Possuem menores temperaturas de uso em função de maior
tendência a oxidação;
• Menor custo de produção e menor tendência a corrosão
alveolar e sobtensão, quando comparados com os
austeníticos;
• Inadequados para serviços em baixas temperaturas;
• Difícil soldabilidade;
2.1.3. Tubos de aços inoxidáveis
2.1.3. Tubos de aço galvanizado
• Consistem em tubos de aço que recebem uma penetração de Zn, através
do processo de galvanização por imersão a quente;
• Em atmosfera normal e em água marinha o Zn apresenta alta resistência à
corrosão;
• A ação conjunta de H2O e CO2 forma na superfície de Zn uma camada de
composição ZnCO3 Zn(OH)2 que cobre a superfície e protege o metal da
oxidação posterior.
• Em um meio úmido, o Zn atua como protetor de sacrifício, dissolvendo-se
eletroquimicamente quando a umidade penetra na superfície;
• Tubos galvanizados são empregados em atividades secundárias, de baixas
pressões e temperaturas, para água, ar comprimido;
• São fabricados sem costura (processo Mannesmann) e com costura.
2.1.3. Tubos de aço galvanizado
Características dos tubos galvanizados:
• Apresentam baixa resistência mecânica;
• Boa resistência à corrosão, resistindo ao contato com a água, ar
atmosférico e o solo;
• Recomenda-se evitar curvá-los ou soldá-los, para não prejudicar a
galvanização;
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
• Ligas de Fe-C-Si que se caracterizam por apresentarem reação eutética
durante a solidificação (Souza Santos et al, 1989);
• O percentual de C é superior a 2,14% (limite da solubilidade de C na fase
γ);
• São produzidos por meio de tratamentos de inoculação (Fe-Si 75%) e
nodulização (Mg);
• O C se apresenta na forma de nódulos grafíticos, distribuídos pela matriz;
• Apresentam matriz ferrítica, perlítica ou ferrítico-perlítica;
• Possuem LRT entre 380 e 500 MPa, e AR de 10-22% (ferríticos);
• Já os perliticos possuem LRT de até 900 Mpa, associado a AR de até 2%;
•
Empregados em saneamento básico, na adução de água e esgoto e
transporte de fluidos diversos em atividades industriais;
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Composição típica para ferro fundido nodular
%C
%Si
%Mn
%P
%S
%Ni
%Cu
%Cr
%Mo
%Sn
4 (max)
1,7-2,8
0,25-0,50
0,10(max)
0,01(max)
1,03,0
1,50
0,3
0,3
0,10
4 (max)
1,6-2.8
0,30
0,10(max)
0,01(max)
0,5
0,15
0,1
0,1
0,02
4 (max)
2,5 (max)
0,20
0,05(max)
0,01(max)
0,8
-
-
-
-
4 (max)
2,1 (max)
0,10(max)
0,03(max)
0,01(max)
-
-
-
-
-
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Técnicas de nodulização
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Nodulização por imersão de sino
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Propriedades mecânicas do ferro fundido nodular
2.1.5. Tubos de Cobre
• Tubos fabricados com ligas de Cu e cobre comercialmente puro;
• Principais ligas: Cu-Sn (bronze), Cu-Zn (latão), Cu-Ni-Zn (alpacas);
Características dos tubos a base de Cu:
• Excelente resistência a oxidação e ao ataque da atmosfera, da água e de
compostos orgânicos e fluidos corrosivos;
• Empregados em serviços contínuos a temperaturas entre 180º e 200º C.
• Possui boa ótima condutibilidade térmica;
2.1.6. Tubos plásticos
•
•
•
•
•
Construção civil;
Instalações de água potável;
Instalações de esgoto e de águas pluviais;
Tubos imunes a incrustações e à corrosão;
Possuem baixo atrito em função de ter paredes externas
polidas;
2.2. Definições
2.2.1. Diâmetro nominal (tubo)
• O ϕn não tem dimensões
físicas no tubo;
•
É aproximadamente
média entre ϕi e ϕe;
uma
• É usado para especificação ou
designação dos tubos;
• Para valores entre 14” e 36”
(355mm e 914mm) o ϕn
coincide com o ϕe;
2.2. Definições
2.2.2. Espessura de parede de um tubo
A espessura de um tubo (e) pode ser definida como sendo a
metade da diferença entre os diâmetros externo e interno.
∅𝑒 − ∅𝑖
𝑒=
2
Na especificação dos tubos, é importante indicar sua espessura,
a qual é feita normalmente segundo a norma ANSI B.36.10, que
estabelece padrões em “série” (Shedules, sch) para espessuras
de tubos.
Sch: 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, onde a espessura
da parede cresce proporcionalmente à série.
2.2. Definições
2.2.2. Espessura de parede de um tubo
• Para um mesmo diâmetro nominal existem várias “séries”
diferentes, isto é, várias espessuras diferentes, onde ϕi serão
sempre diferentes e os ϕe serão sempre fixos.
Ex.: Para um tubo de ϕn = ¾” (19mm), e ϕe = 27mm;
2.2. Definições
2.2.2. Espessura de parede de um tubo
• Espessura (e), ϕi, e ϕe se justificam como fatores de
segurança e resistência estrutural interna e externa do tubo;
• Esses parâmetros podem variar de acordo com o tipo de
material utilizado na construção do tubo e de acordo com
sua aplicação;
2.2. Definições
2.2.3. Faixas de pressão
A faixa de pressão ordena os diversos componentes de uma
conexão (tubos, joelho, flange, válvula, etc), em função da
pressão interna.
• Pressão nominal – é a responsável pela escolha do material
e a determinação da espessura;
• Pressão de trabalho permitida – é a maior pressão
permitida. Ela depende do tipo de material, da temperatura
e outros esforços;
• Pressão de ensaio – é a pressão sob a qual o fabricante
aplica ensaios. É sempre maior do que as pressões nominal
e de trabalho.
REFERÊNCIAS
- Vidal, D.F. Análise de estrutura e propriedades mecânicas
de um ferro fundido nodular em processo de fundição
produzido pela técnica de imersão de sino.
- Apostila de tubulação industrial – curso de mecânica da
Escola Técnica de Campos – ETC;
- Matlakhova, L.A. Apostila da disciplina de metais ferrosos e
não ferrosos e suas ligas. PPGECM;