sms - aplicado a projetos de tubulação

FUNCEFET – Pós-Graduação Lato Sensu – Construção Naval e Offshore

QSMS – Aplicado QSMS – Aplicado em Projetos de em Projetos de

TubulaçãoTubulação

QSMS – Aplicado QSMS – Aplicado em Projetos de em Projetos de

TubulaçãoTubulação

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Indice Desenho de Projeto.

Tubulações Industriais.

Flexibilidade de Tubulações.

Suportes de Tubulações.

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Corte com Jato de Água

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Corte com Jato de Água

1. entrada de água a alta pressão;

2. "jóia" (rubi ou diamante);

3. Abrasivo;

4. Tubo de mistura;

5. Guarda;

6. Jato de água cortantematerial a ser cortado.

Diagrama de um cortador a jato de agua.

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Corte com Jato de Água

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Corte a Plasma

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Corte a Plasma

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Corte a Plasma

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Processo de Corte a Laser(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

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Goivagem

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Corte oxi-acetilênico;

Corte a plasma;

Corte automatizado;

Máquinas com controle numérico, dados de entrada

obtidos de programas de otimização do corte;

Pode dispor de mesas transportadoras ou de pontes

rolantes.

Oficinas de Corte

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Oficinas de Corte

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Softwares NAPA e FORAN

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Softwares NAPA e FORAN

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Softwares NAPA e FORAN

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Softwares NAPA e FORAN

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Projeto do Navio Projeto de processo: (em plataformas) projeto básico

de funcionamento da instalação como um todo, incluindo-se seleção do processamento químico, estudo dos balanços de massa e energia, seleção dos tipos e dimensionamento básico dos equipamentos principais e determinação das tubulações de processo.

Projeto de máquinas: seleção e especificação de bombas, compressores, turbinas, motores de combustão interna (MCP´s), motores elétricos (MCA´s), máquinas transportadoras, condicionadores de ar e outros.

Projeto de tubulações: contém todos os equipamentos, tubulações, apoios e acessórios de uma determinada área do navio e da instalação industrial.

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Documentação Técnica de um Projeto de Tubulações

De uma forma simplificada, podemos dizer que o projeto de tubulações é composto por uma série de desenhos (projetivos e não-projetivos) dispostos na seguinte estrutura hierárquica.

PPAR

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Diagrama do Processo

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Fluxograma de Engenharia

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Tubulações Industriais

Tubulações são condutos fechados destinados ao

transporte de fluidos. As tubulações são constituídas de

tubos de tamanhos padronizados, colocados em série.

Na prática, são chamados de tubos, somente os

condutos rígidos. Os condutos flexíveis recebem a

denominação de tubos flexíveis, mangueiras ou

mangotes.

Definição:

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Distribuição de vapor para força e/ou para aquecimento;

Distribuição de água potável ou de processos industriais;

Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes;

Distribuição de ar comprimido;

Distribuição de gases e/ou líquidos industriais;

Distribuição de materiais pastosos.

Tubulações Industriais

Aplicações:

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Hoje em dia emprega-se uma variedade muito grande de

materiais para a fabricação de tubos.

Só A,S.T.M (American Society for Testing and Materiais)

especifica mais de 500 tipos diferentes de materiais.

A seguir será mostrado um resumo dos principais

materiais usados:

Tubulações Industriais

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Tubos metálicos ferrosos:Tubulações Industriais

Aços carbono (carbon steel);

Aços liga (low and high alloy steel);

Aços inoxidáveis (stainless-steel);

Ferro fundido (cast iron);

Ferro forjado (wrought iron);

Ferros ligados (alloy cast iron);

Ferro modular ( nodular cast iron).

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Tubulações Industriais

Cobre (copper);

Latões (brass);

Cupro-níquel (cupronickel);

Alumínio (aluminum);

Níquel e ligas (nickel);

Metal monel (nickel-copper alloy);

Chumbo (lead);

Titânio (titanium), Zircônio (zirconium).

Tubos metálicos não ferrosos:

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Tubulações Industriais

Cloreto de poli-vinil (PVC);

Polietileno;

Acrílicos;

Acetato de celulose;

Epóxi;

Poliésteres;

Fenólicos, etc.

Tubos plásticos:

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Tubulações Industriais

Cimento-amianto (transite);

Concreto Armado (reinforced concrete);

Barro vibrado (clay);

Borrachas (rubber);

Vidro (glass);

Cerâmica (ceramic), porcelana (porcelain), etc.

Tubos não metálicos:

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Tubos de aço carbono:

Representam a maior parte das tubulações utilizadas

nos navios, plataformas e refinaria. São usados para

transferir hidrocarbonetos, vapor, água, gases,

materiais pastosos, etc.;

Suas limitações são, no que diz respeito, a produtos

químicos corrosivos e ao fator temperatura.

Tubulações Industriais

Usos dos principais tipos de tubos:

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Tubos de aço liga e aço inoxidáveis:

São usados para serviços especiais tais como fluidos

corrosivos, fluidos à altas temperaturas, etc.;

Os elementos de liga mais usados são: Cr e Mo, para

altas temperaturas e Ni para baixas temperaturas.

Tubulações Industriais

cont...:

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Tubos metálicos não ferrosos:

São usados geralmente para fins específicos, que

envolvem pequenos diâmetros (ar de instrumento,

tubos de permutador e sistemas hidráulico, entre

outros).

Tubulações Industriais

cont...:

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Materiais:

Zinco (zinc);

Materiais plásticos;

Elastômeros (borrachas), ebonite, asfalto;

Concreto;

Vidro, porcelana, etc,.

Tubulações Industriais

Revestimento interno para tubos de aço:

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Finalidade:

Revestimento anti-corrosivo, ou para evitar a

contaminação do fluido conduzido;

Revestimento anti-abrasivos e anti-erosivos;

Revestimentos refratários (isolamento térmico interno).

Tubulações Industriais

cont...:

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Razões:

Custos;

Resistência Mecânica;

Possibilidade de Fabricação.

Tubulações Industriaiscont...:

Montagem;

Soldagem.

Dificuldades:

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Tubulações IndustriaisIsolamento térmico de tubulações:

Motivo Econômico;

Proteção Pessoal.

Os isolamentos térmicos, com freqüência, têm por finalidade,

reduzir as trocas de calor do tubo para o meio ambiente, ou

vice-versa. São constituídos, geralmente, de material à base

de cálcio ou lã de rocha.

Os isolamentos térmicos podem ser utilizados por duas

razões, com finalidades específicas diferentes:

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Classificação das tubulações:

Tubulações dentro das instalações industriais:

Tubulações de processos;

Tubulações de utilidades;

Tubulações de instrumentação;

Tubulações de drenagem.

Tubulações Industriais

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cont...:

Tubulações fora das instalações industriais:

Tubulações de transporte;

Tubulações de distribuição;

Tubulações Industriais

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Fluido conduzido:

Natureza e concentração do fluido; Impurezas ou

contaminantes; pH; Velocidade; Toxidez; Resistência à

corrosão; Possibilidade de contaminação.

Tubulações IndustriaisFatores que influenciam a seleção do material:

Condições de serviço:

Temperatura e pressão de trabalho (consideradas as

condições extremas, mesmo que sejam condições

transitórias ou eventuais.)

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Nível de tensões do material:

O material deve ter resistência mecânica compatível

com a ordem de grandeza dos esforços presentes.

(pressão do fluido, pesos, ação do vento, reações de

dilatações térmicas, sobrecargas, esforços de

montagem, etc.).

Tubulações Industriaiscont...:

Condições de serviço:

Tração; Compressão; Flexão; Esforços estáticos ou

dinâmicos; Choque s; Vibrações; Esforços cíclicos etc.

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Disponibilidade dos materiais:

Com exceção do aço-carbono os materiais tem

limitações de disponibilidade.

Tubulações Industriaiscont...:

Sistema de ligações:

Adequado ao tipo de material e ao tipo de montagem. Segurança:

Do maior ou menor grau de segurança exigido

dependerão da resistência mecânica e do tempo de

vida.

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Custo dos materiais.

Fator freqüentemente decisivo. Deve-se considerar o

custo direto e também os custos indiretos

representados pelo tempo de vida, e os conseqüentes

custos de reposição e de paralisação do sistema.

Tubulações Industriaiscont...:

Tempo de vida previsto.

O tempo de vida depende da natureza e importância da

tubulação e do tempo de amortização do investimento.

Tempo de vida para efeito de projeto é de

aproximadamente 15 anos.

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Facilidade de fabricação e montagem:

Entre as limitações incluem-se a soldabilidade,

usinabilidade, facilidade de conformação etc.

Tubulações Industriais

cont...:

Experiência previa:

É arriscado decidir por um material que não se conheça

nenhuma experiência anterior em serviço semelhante.

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Os tubos são identificados por um número chamado

“diâmetro nominal” (DN). A unidade é a polegada

(símbolo: "). Uma polegada equivale a 2,54 cm.

De DN 1/8" até 12", esse valor não corresponde a

nenhuma dimensão física dos tubos; ede DN 14" a 36" o

diâmetro nominal coincide com o diâmetro externo (D.

Ext.) dos tubos.

Tubulações Industriais

Diâmetros comerciais:

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DN 4" D. Ext. = 4,5"

DN 8“ D. Ext. = 8,6"

Assim, o valor fixo dos tubos de 1/8" a 12" é o diâmetro

externo, sempre maior que o diâmetro nominal.

Tubulações Industriais

Diâmetros comerciais:

Acima de 30", os tubos são padronizados, fabricados

com costura, sob encomenda.

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Para cada um dos diâmetros nominais, fabricam-se

tubos com diversas espessuras de parede.

Esta espessura é padronizada e recebe o nome de

“Schedule” (Sch). Quanto mais alto o Sch, maior será a

espessura da parede do tubo.

Tubulações Industriais

Espessura de paredes dos tubos:

DN 8” D. Ext. = 8,6” Sch 40 = 0,32”

DN 8” D. Ext. = 8,6” Sch 80 = 0,50”

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Conhecer os materiais disponíveis na prática e suas

limitações físicas e de fabricação;

Selecionar o grupo mais adequado para o caso tendo em

vista as condições de trabalho, corrosão, nível de tensão

etc.;

Comparar economicamente os diversos materiais

selecionados, levando em conta todos os fatores de

custo.

Tubulações Industriais

Rotina para seleção de materiais:

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Na comparação de custos dos materiais devem ainda ser

levados em consideração os seguintes pontos:

Tubulações Industriais

Custos de materiais

Resistência à corrosão (sobre espessura de sacrifício);

Maior ou menor dificuldade de solda;

Maior ou menor facilidade de conformação e de

trabalho;

Necessidade ou não de alívio de tensões.

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Suportes de mola;

Suportes de contrapeso.

Destinados a sustentar os pesos:

Suportes de Tubulações

Fixos;

Semimóveis;

Móveis:

Destinados a absorver vibrações:

Amortecedores.

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Destinados a limitar os movimentos:

Suportes de Tubulações

Ancoragens – Dispositivos de fixação total;

Guias – Dispositivos que permitem movimento em apenas

uma direção;

Batentes – Dispositivos que impedem o movimento em

um sentido;

Contraventos – Dispositivos que impedem os movimentos

laterais em tubos suportados por pendurais.

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Suportes de Tubulações

Ancoragens:

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Subdivisão de linhas longas;

Tubulações com juntas de expansão;

Limites de áreas;

Subdivisão de sistemas complexos;

Estações de válvulas de controle;

Tubulações de ponta e bolsa;

Isolar vibrações;

Válvulas de segurança.

Casos de emprego:Suportes de Tubulações

Ancoragens;

Obs: não se devem colocar ancoragens próximo de bocais de vasos e equipamentos.

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Suportes de Tubulações

Guias:

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Trechos retos e longos;

Proteção de equipamentos e outros pontos fracos;

Orientação de dilatações (juntas de expansão);

Estações de válvulas de controle.

Casos de emprego:

Suportes de Tubulações

Guias;

Obs: não se devem colocar guias próximo de pontos de mudanças de direção.

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Suportes de Tubulações

Batente:

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Dos tubos, válvulas e outros acessórios e conexões;

Dos fluidos contidos;

Dos isolamentos térmicos;

Sobrecargas diversas.

Cargas atuantes nos suportes:Suportes de Tubulações Pesos;

Força de atrito conseqüente dos movimentos do tubo;

Forças conseqüentes das dilatações térmicas;

Cargas devido a ações dinâmicas diversas (golpe de

aríete, vibrações, ação do vento etc.).

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Motivos para restringir o movimento das tubulações:

Suportes de Tubulações

Orientar e dirigir os movimentos causados pelas dilatações

térmicas;

Proteger pontos fracos do sistema (equipamentos);

Evitar que as tubulações, ao se dilatarem, se esbarrem uma

contra as outras, ou contra paredes, equipamentos etc.;

Evitar flechas exageradas (flambagem ou dilatação do

ramal);

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cont...:

Suportes de Tubulações

Ancorar as tubulações nos limites de área (evitar a

transmissão de esforço de um lado para o outro);

Subdividir sistemas muitos complexos (facilitar o estudo da

flexibilidade);

Isolar as vibrações ou aumentar a freqüência natural das

mesmas, para diminuir a amplitude e evitar ressonâncias.

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Suportes de Tubulações

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Prof. (M Sc) Jorge Guillermo Nikulin Aracena.

Arquiteto Naval, Engenheiro Naval

PETROBRAS – TRANSPETRO – PROMEF

Prof. (M Sc) Jorge Guillermo Nikulin Aracena.

Arquiteto Naval, Engenheiro Naval

PETROBRAS – TRANSPETRO – PROMEF