1. definição de tubulação 2. características e tipos de tubos

TUBULAÇÃO INDUSTRIAL

1. Definição de tubulação2. Características e tipos de tubos

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

Flanges

Conexão/redução

Curva

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 conforme a microestrutura como austeníticos e ferriticos.

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

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 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;


%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) 1,0-3,0 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) - - - - -

Composição típica para ferro fundido nodular


Técnicas de nodulização


Nodulização por imersão de sino


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 uma média entre ϕi e ϕe;

• 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.

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

• 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

• 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

• Pressão nominal – é a responsável pela escolha do material e a determinação da espessura;

A faixa de pressão ordena os diversos componentes de uma conexão (tubos, joelho, flange, válvula, etc), em função da pressão interna.

• 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;

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