1. definição de tubulação 2. características e tipos de tubos
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TUBULAÇÃO INDUSTRIAL
1. Definição de tubulação2. Características e tipos de tubos
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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.
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1. Definição de tubulação industrial
Tubo
Flanges
Conexão/redução
Curva
Registro
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2. Características e tipos de tubos
2.1. Materiais para produção de tubos
Processamento Estrutura Propriedades Desempenho
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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.
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2.1.1. Tubos de aço-carbono
Aço-C eutetoide
Aço-C hipereutetoide
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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;
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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
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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
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2.1.3. Tubos de aços inoxidáveis
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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.
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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;
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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;
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2.1.4. Tubos de 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) 1,0-3,0 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
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Técnicas de nodulização
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Nodulização por imersão de sino
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
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2.1.4. Tubos de Ferro fundido nodular
Propriedades mecânicas do ferro fundido nodular
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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;
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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;
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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;
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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.
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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;
2.2.2. Espessura de parede de um tubo
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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;
2.2.2. Espessura de parede de um tubo
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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.
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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;