2.4 TUBULACOES INDUSTRIAIS

2.4.1 Introducao

As tubulacoes industriais sao utilizadas em industrias de processamento, qumicas, petroqumicas, refinarias

de petroleo, alimentcias e farmaceuticas, bem como para transportar fluidos de uma entrada (bomba), para

uma sada (reservatorio).

Tubulacao e um conjunto de tubos e acessorios voltados ao processo industrial, principalmente para

distribuicao de gases, oleos, vapores, lubrificantes e demais lquidos industriais e, chegam a representar 70%

do custo dos equipamentos, ou 25% do custo total da instalacao.

As tubulacoes industriais podem ser divididas em 02 classes distintas: tubulacoes dentro de instalacoes

industriais e tubulacoes fora de instalacoes industriais.

As tubulacoes dentro de instalacoes industriais abrangem tubulacoes de processo, utilizadas em instru-

mentacao, transmissao hidraulica e de drenagem. As tubulacoes fora de instalacoes industriais abrangem

tubulacoes de transporte (aducao, transporte e drenagem) e tubulacoes de distribuicao (distribuicao e co-

leta).

2.4.2 Aplicacoes

Distribuicao de vapor para forca e/ou para aquecimento;

Distribuicao de agua potavel ou de processos industriais;

Distribuicao de oleos combustveis ou lubrificantes;

Distribuicao de ar comprimido;

Distribuicao de gases e/ou lquidos industriais.

2.4.3 Classificacao

Quanto ao emprego:

77

Quanto ao fluido conduzido:

2.4.4 Materiais

E muito grande a variedade de materiais utilizados nas tubulacoes. A selecao e especificacao adequada do

material para uma determinada aplicacao depende, dentre outros fatores, de:

Condicoes de servico: Temperatura e pressao. Devem ser consideradas condicoes extremas, mesmoque sejam eventuais ou transitorias.

Fluido conduzido: aspectos de resistencia a` corrosao, impurezas, agentes contaminadores, ph, toxidez,etc.

78

Resistencia mecanica: O material deve ter resistencia compatvel com os esforcos (sobrecargas externas,reacoes de dilatacao termica, vento, peso, etc.)

Disponibilidade dos materiais: Com excecao do aco carbono, os materiais utilizados na fabricacao dostubos tem limitacoes e disponibilidade.

Custo dos materiais: Consideram-se os custos diretos e os indiretos que sao o tempo de vida e os custosde reposicao e paralisacao do sistema.

Grau de Seguranca: O grau de seguranca dependera da resistencia mecanica e do tempo de vida.

Resistencia ao escoamento: Perdas de carga. Deve ser transmitida a maior potencia possvel com amenor perda.

A seguir, apresentamos um resumo dos principais materiais usados, separados por categoria, ou seja,

materiais metalicos, materiais nao metalicos e materiais revestidos.

79

2.4.5 Processos de fabricacao

Os tubos sao divididos em dois grupos: tubos sem costura e tubos com costura. Os tubos sem costura sao

fabricados por tres tipos de processos industriais: laminacao (para tubos grandes diametros), extrusao (para

tubos com pequenos diametros) e o processo de fundicao. Ja os tubos com costura sao fabricados por solda.

Os processos industriais de maior importancia na fabricacao de tubulacoes sao os de laminacao e solda.

Atraves desses processos sao fabricados mais de 2/3 dos tubos usados em instalacoes industriais.

Tubos sem costura

Laminacao: os processos de laminacao sao os mais importantes para a fabricacao de tubos de aco

sem costura; empregam-se para a fabricacao de tubos de acos-carbono, acos-liga e acos inoxidaveis,

desde cerca de 80 ate 650 mm de diametro.

A construcao do tubo por esse processo e feita a partir de uma barra circular macica de aco,

que e empurrada por dois cilindros oblquos que o rotacionam e transladam contra um mandril

fixo. Obtem-se um tubo bruto, que sofrera conformacao de acabamento atraves de laminadores

perfiladores.

Figura 2.57: Processo de laminacao

Extrusao: na fabricacao por extrusao, um tarugo cilndrico macico do material, em estado pastoso,

e colocado em um recipiente de aco debaixo de uma poderosa prensa. Em uma unica operacao,

a peca e empurradacontra a matriz conformadora, com reducao da sua secao transversal.

Para qualquer aco, essa operacao se processa a uma temperatura de 1.200 oC, as prensas sao

sempre verticais e o esforco sobre a peca pode chegar a 1.500 ton. Em geral, fabricam-se por

extrusao tubos de aco de diametro abaixo de 80 mm, bem como tubos de alumnio, cobre, latao,

chumbo e outros metais nao ferrosos, alem dos tubos de materiais plasticos.

80

Figura 2.58: Processo de extrusao

Fundicao: No processo de fundicao o material do tubo e despejado em estado lquido, nos moldes

especiais, onde se solidifica adquirindo a forma final. Sao fabricados por esse processo os tubos de

ferro fundido, de alguns acos nao forjaveis, grande parte dos materiais nao metalicos tais como:

barro, concreto, cimento-amianto, borrachas, entre outros.

Figura 2.59: Processo de fundicao

Tubos com costura

Fabricacao por solda: Existem duas formas de aplicar o processo de solda na fabricacao de tubos

industriais:

longitudinal: e a forma mais empregada. A materia-prima pode ser uma bobina de chapaenrolada ( para pequenos diametros) ou chapas planas avulsas ( para grandes diametros).

No caso das bobinas, o tubo e formado por meio de rolos conformadores que comprimem a

chapa sucessivamente, a soldagem e feita por resistencia eletrica com posterior tratamento

termico e, em seguida o tubo passa por rolos de calandragem e desempeno.

Os tubos fabricados a partir de chapas planas sao conformados em prensas ou em calandras,

a soldagem aplicada e a de topo (externa e internamente) e em seguida o tubo e submetido

a um processo de expansao a frio para corrigir a circularidade.

helicoidal: A materia-prima nesse caso e sempre uma bobina. Qualquer que seja o diametrodo tubo, a soldagem pode ser feita por arco submerso ou por resistencia eletrica

81

Figura 2.60: Tubos com costura

Fabricam-se por este processo com costura tubos de acos-carbono, acos-liga, acos inoxidaveis e

ferro forjado.

2.4.6 Meios de ligacao dos tubos

Os meios de ligacao servem para ligar tubos entre si, bem como conecta-los a equipamentos e acessorios

instalados, tais como bombas, filtros, valvulas, instrumentos de medicao, tanques, etc.

Os principais meios sao:

ligacoes flangeadas

ligacoes rosqueadas

ligacoes soldadas

ligacoes de ponta e bolsa

A escolha do meio de ligacao depende de alguns fatores, a saber:

material e diametro da tubulacao

finalidade e localizacao da ligacao

custo

grau de seguranca exigido

pressao e temperatura de trabalho

fluido contido

necessidade de desmontagem

a) Ligacoes flangeadas:

Um ligacao flangeada e composta de dois flanges, um jogo de parafusos ou estojos com porcas e uma

junta de vedacao.

As ligacoes flangeadas sao facilmente desmontaveis, usadas para maioria dos diametros de tubos nas

ligacoes com valvulas, bombas, compressores, tanques, vasos e ate entre dois tubos.

Os principais tipos de flanges utilizados em tubulacao sao:

82

Figura 2.61: Ligacao flangeada entre tubos

flange integral

flange de pescoco

flange sobreposto

flange rosqueado

flange de encaixe

flnage solto

flange cego

flange tipo anel

b) Ligacoes rosqueadas:

As ligacoes rosqueadas sao das mais antigas formas de ligacao para tubos. Para pequenos diametros,

sao de baixo custo e facil execucao.

Costumam utilizar dois tipos de conexoes rosqueadas para ligar dois tubos entre si: atraves de uma

uniao ou atraves de luvas.

Figura 2.62: Ligacao rosqueada entre tubos

83

c) Ligacoes soldadas:

Em tubulacoes industriais, a maior parte das ligacoes soldadas e realizada atraves de solda de topo e

solda de encaixe.

Suas principais vantagens sao a boa resistencia mecanica, estanqueidade perfeita, boa aparencia e faci-

lidade para a aplicacao de pintura ou revestimento.

A solda de topo e feita atraves de chanfros, enquanto que a solda de encaixe utiliza luvas e unioes.

Figura 2.63: Ligacao soldada entre tubos

d) Ligacoes de ponta e bolsa:

A ligacao de ponta e bolsa e um sistema muito antigo, mas ainda usado para algumas classes de tu-

bulacoes:

tubulacoes de ferro fundido e ferro-ligados para agua, esgotos e lquidos corrosivos

tubulacoes de ferro fundido para gas

tubulacoes de barro vidrado e de cimento-amianto

tubulacoes de concreto

Nesta ligacao, as extremidades dos tubos sao assimetricas, tendo uma ponta lisa em um extemo e uma

bolsa em outro, para proporcionar um encaixe perfeito. Para dar estanqueidade ao conjunto, sao utlizados

elementos de vedacao com caractersticas elasticas, aderentes e nao contaminantes.

Figura 2.64: Ligacao ponta e bolsa

84

2.4.7 Acessorios e Conexoes

Acessorios:

Valvulas

Filtros

Instrumentos de medicao

Purgadores

Juntas de expansao

Retentores

Conexoes:

Para mudanca de direcao: curvas e joelhos

Para derivacoes: tes, cruzetas, selas e aneis de reforco

Para mudanca de diametros: reducoes (concentricas e excentricas)

Para ligacoes entre tubos: luvas, unioes, flanges e niples

Para fechamento de extremidades: tampoes, bujoes e flanges cegos

2.4.8 Suportes

Para sustentar o peso da tubulacao: fixos, semimoveis e moveis

Para limitar os movimentos: ancoragens, guias, batentes e contraventos

Para absorver vibracoes: amortecedores

2.4.9 Outros criterios para montagem de tubulacao

Dilatacao termica

Flexibilidade

Tratamento termico

Isolamento termico

Pintura

Ensaios nao destrutivos

Protecao

85

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VT 4

1. Explique resumidadamente todas as etapas dos processos de fabricacao de tubos ( extrusao, laminacao,

trefilacao, fundicao), com e sem costura.

2. Sobre as tubulacoes de aco-carbono, descreva suas principais caractersticas e aplicacoes. Em com-

paracao com as tubulacoes de alumnio, quais as vantagens e desvantagens da utilizacao de cada

uma delas? Que influencias os tratamentos termicos podem exercer sobre os acos para melhorar suas

propriedades mecanicas?

3. Quais os principais criterios utilizados para a selecao de uma tubulacao de aco-liga? E conveniente

utiliza-la para substituir uma tubulacao de cobre?

4. As tubulacoes nao metalicas possuem faixas de diametro, caractersticas e aplicacoes especficas. Ela-

bore um resumo sobre essas propriedades para os principais tipos de materiais nao metalicos utilizados

em tubulacoes.

5. Quais as principais vantagens e desvantagens das ligacoes rosqueadas, soldadas e flangeadas?

6. A instalacao de uma tubulacao bem sucedida requer, dentre outros criterios, um estudo minucioso

para a montagem dos suportes de fixacao. Como se caracterizam esses suportes e qual a influencia da

flexibilidade da tubulacao sobre eles?

7. Purgadores, juntas de expansao e retentores sao alguns dos acessorios comumente encontrados nas

tubulacoes industriais. Cite os principais tipos, as principais caractersticas e as aplicacoes de cada

um desses acessorios.

8. As tubulacoes sao construdas e instaladas de acordo com diversas normas. Em alguns casos, sao

exigidos alguns tipos de ensaios nao destrutivos para comprovar algumas exigencias. Quais os principais

tipos de ensaios e qual o objetivo de cada um deles?

9. A dilatacao termica e um fator preocupante nas tubulacoes que trabalham em alta temperatura, em

baixa temperatura e em ambientes de grande variacao de temperatura. Como ocorre essa dilatacao e

qual a maneira adequada de corrigir seus efeitos?

10. Quais os criterios utilizados para selecionar a pintura das tubulacoes industriais?

86