Apostila de Tubulação Aula 02

TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 2 Prof. Clélio

AULA 2 Volume I do Livro Texto

CONTEÚDO: • Capítulo 3

Meios de Ligação de Tubos. • Capítulo 5

Conexões de Tubulação.

• Capítulo 6 Juntas de Expansão

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Ligações de compressão OUTROS SISTEMAS Ligações patenteadas

INTERNO NO TUBO

SÃO LIGAÇÕES DE BAIXO CUSTO E DE FÁCIL EXECUÇÃO UTILIZADAS EM PEQUENOS DIÂMETROS (Até 2”)

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TÉRMICO E DE PINTURA

SOLDA DE TOPO – PARA DIÂMETROS DE 2” OU MAIORES

SOLDA DE ENCAIXE (soquete) – PARA DIÂMETROS DE ATÉ 1/2”

A NORMA ANSI/ASME B 31.3 CONTÉM INUMERAS RECOMENDAÇÕES SOBRE SOLDAGEM DOS TUBOS, ICLUINDO SEQÜÊNCIA DE SOLDAGEM, TRATAMENTOS TÉRMICOS, QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES, TESTES DE INSPEÇÃO E ACEITAÇÃO ETC..

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DIÂMETROS DE 2” OU MAIORES

UTILIZAÇÃO 1. Ligação de tubos com válvulas e equipamentos e também nos pontos da tubulação que for necessário desmontagem;

2. Ligações correntes em tubulações de aço que possuam revestimento interno anticorrosivo.

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A norma dimensional de uso mais generalizado no Brasil é a ANSI B. 16.5 que abrange flanges de aço forjado de todos os tipos, nos diâmetros nominais de até 24”.

Essa norma define 7 séries de flanges denominadas de “classe de pressão” e designadas pelos números adimensionais 150#, 300#,

A partir da edição de 1981, a norma ANSI/ASME B.16.5 inclui também as tabelas de dimensões e pressões admissíveis em unidades SI,

Para cada uma dessas classes de pressão tem-se uma curva de interdependência entre a pressão admissível e a temperatura de cada material TABELA DE DIMENSÕES DE FLANGES – ANEXO 1/AULA2

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CURVAS DE TENSÃO ADMISSÍVEL x TEMPERATURAS (Para Flanges de Aço Carbono)

PRESSÃO ADMISSÍVEL PARA FLANGES DE AÇO – ANEXO 2/AULA2

PARA ENCOMENDA OU REQUISIÇÃO DE FLANGES SÃO NECESSÁRIAS AS SEGUINTE INFORMAÇÕES: • QUANTIDADE (Número de peças)

• DIÂMETRO NOMINAL ( do Tubo) • TIPO DE FACE

Obs.: Para os flanges de pescoço e flanges de encaixe é necessário especificar a espessura de parede do tubo a ser soldado. Para os flanges rosqueados é necessário especificar o tipo de rosca.

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• Borracha Natural – Usada para água, ar e condensado até 60 °C.

• Borracha Sintética – Usada para óleos até 80 °C.

• Materiais Plásticos – Usados para fluidos corrosivos em baixas pressão e temperatura ambiente.

• Papelão Hidráulico (juntas de amianto comprimido, grafitado e com aglutinante) Existem vários tipos normalizados que podem trabalhar em temperaturas de até 500 °C e resistem a ácidos, álcalis e hidrocarbonetos

APERTO INICIAL – Tem a finalidade de adaptar as juntas às faces do flange, amoldando-a às imperfeições.

Valores do Aperto Inicial:

• Juntas de Borracha de 2,5 a 4 MPa • Juntas de Papelão Hidráulico de 8 a 12 MPa

• Juntas Metálicas de 20 a 40 MPa

APERTO RESIDUAL – Tem o objetivo de combater o efeito da pressão interna (Pi)na tubulação tendendo a separar os flanges.

Valor do Aperto Residual

1,5 a 2 vezes Pi

APERTO FINAL – Para compensar os efeitos de dilatações devido a variações de temperatura

Tubulações de Ferro Fundido

Tubulações de Barro Vidrado e Cimento Amianto

UTILIZADAS EM Tubulações de Concreto Tubulações de Materiais Plásticos

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1- JUNTA “GIBAULT”

2 – JUNTA “DRESSER”

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Diâmetros até 4” Ligações rosqueadas com luvas

Serviços de baixa responsabilidade, ou não-severos Diâmetros de 6” ou maiores Solda de topo

Diâmetros até 1/2”

Ligações de solda de encaixe com luvas

Ligações corrente ao longo da tubulação

Serviços severos

Diâmetros de 2” ou maiores Solda de topo

Diâmetros até 4” Ligações rosqueadas com uniões Serviços de baixa responsabilidade, ou não-severos Diâmetros de 6” ou maiores

Ligações flangeadas

(flanges rosqueados ou sobrepostos)

Diâmetros até 1/2”

Ligações de solda de encaixe com uniões

Ligações nos extremos da tubulação, ou onde for exigido facilidade de desmontagem

Serviços severos

Diâmetros de 2” ou maiores

Ligações flangeadas

(flanges de pescoço ou do tipo anel)

Serviço não-severo Fluido não perigoso, pressão de até 0,7 MPa e temperatura de até 100°C

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1 - Fazer mudanças de direção em tubulações

- Curvas de raio longo

- Curvas de raio curto - Curvas de redução

- Joelhos

- Joelhos de redução

3 – Fazer ligações de tubos entre si

- Luvas

- Uniões - Flanges

- Niples

- Virolas (Uso em flanges soltos)

4 – Fazer mudanças de diâmetro em tubulações

- Reduções concêntricas - Reduções exentricas

- Reduções bucha 2 - Fazer derivações em tubulações

- Tês normais (de 90°)

- Tês de 45º - Tes de redução

- Peças em Y

- Cruzetas

- Cruzetas de redução

- Selas - Colares

- Derivações soldadas

5 – Fazer o fechamento da extremidade do tubo

- Tampões

- Bujões - Flange cego

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Ambos os extremos rosqueados

Ambos os extremos lisos

Um extremo rosqueado e outro liso

Ambos os extremos rosqueados

Ambos os extremos lisos

Extremo maior rosqueado e menor liso

Extremo maior liso e menor rosqueado

O COMPRIMENTO DOS NIPLES VARIA DE 50 a 150 m

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Em diâmetros acima de 20”, devido ao alto custo e dificuldade de obtenção de outros tipos de curvas.

Em diâmetros acima de 8”, em tubulações com pressão e temperatura moderadas (Classes de pressão 150# a 400#), por motivo econômico

CÁLCULO DA ESPESSURA DE PAREDE DA CURVA EM GOMOS A espessura mínima (T) de uma curva em gomos deve ser tal que a pressão máxima admissível (Pm) seja igual ou maior que a pressão de projeto da tubulação.

Para ângulo α até 2,5° e com uma única solda;

CTrtgCT CTr

Para ângulo α maior que 2,5° e com uma única solda;

CTrtgCT CTr

2225,1α Para ângulo α até 2,5° e com mais de uma solda;

Onde:

Pm: pressão interna máxima admissível (MPa) S: tensão admissível do material (MPa)

E: coeficiente de eficiência de solda

E=1 para tubos sem costura e tubos com costura totalmente radiografada

E=0,9 para tubos com costura parcialmente radiografada E=0,8 para tubos com costura sem radiografia

T,C: espessura mínima e sobreespessura para corrosão (m)

R1, r2, α, D: dimensões da figura acima

Em qualquer caso deve-se ter onde o coeficiente empírico A tem os seguintes valores, para T e C em polegadas:

T-C (pol.)	A
até 0,5	1,0
	0,5<(T-C)<0,8 2(T-C)

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DERIVAÇÕES SOLDADAS ( Boca-de-Lobo)

Para ramais de 2” ou mais, desde que o diâmetro do tubo tronco seja maior que o do ramal, o sistema mais usado em tubulações industriais é a solda direta de um tubo no outro (Boca-de-Lobo)

- Baixo Custo - Fácil de executar - Não requer peças especiais

- Baixo Custo

- Fácil de executar - Não requer peças especiais

- Resistência mecânica melhor - Concentração de tensões mais atenuadas

- Baixa resistência

- Concentração de tensões - Perda de carga elevada - Difícil radiografar

DESVANTAGENS - Perda de carga elevada

- Difícil radiografar

Embora tenham menor resistência mecânica, são empregadas na maioria dos casos porque são mais baratas, mais fácil de executar e dão menores tensões residuais de soldagem.

Tem maior resistência, porem, resultando em maiores tensões residuais de soldagem.

São utilizadas em tubulações de parede espessa, para pressões altas.

TUBO DE

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NOMOGRAMA (Necessidade de Anel de Reforço) – ANEXO 3/AULA2 CÁLCULO DO ANEL DE REFORÇO

Sobre espessura p/ corrosão (Cp) Sobra

Espessura da pressão (t)1 Espessura nominal (En)

D = Raio do Anel de reforço d = diamêtro interno da derivação

D = d

Área de Reforço

Anel de Reforço

Sobre Espessura para corrosão

Espessura da pressãoEspessura do tubo d D

PD t21=; Onde t1 = Espessura da parede P = Pressão interna

D = Diâmetro externo Sh = Tensão admissível do material na temperatura de projeto

- Utilizada para ramais de até 1/2”, sem limite de pressão e temperatura, desde que a relação entre os diâmetros nominais do tubo-tronco e da derivação seja igual ou superior a 4.

- A resistência da luva tem que ser compatível com a pressão de trabalho

VANTAGENS:

Boa resistência mecânica,

melhor distribuição de tensões, não há limitações de serviço ou de pressão e temp..

DESVANTAGENS: Custo alto e necessidade de estoque de uma grande quantidade de peças

VANTAGENS: Excelente resistência mecânica, baixa perda de carga, melhor distribuição de tensões, não há limitações de serviço ou de pressão e temperatura.

DESVANTAGENS: Custo elevado (peças importadas), montagem difícil.

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PEÇAS “Figura 8” RAQUETAS

São empregadas quando se deseja um bloqueio rigoroso e absoluto na tubulação.

São empregados para proteger a tubulação contra sobrepressões internas

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1- Quando o espaço disponível for insuficiente para se ter um traçado da tubulação com flexibilidade. 2- Em serviços de baixa responsabilidade (CONDENSADO,

VAPOR DE BAIXA PRESSÃO, ÁGUA QUENTE ETC.), quando a junta representar uma alternativa mais econômica, em relação ao traçado não retilíneo da tubulação. 3- Em tubulações de diâmetro grande (ACIMA DE 20”) ou de material caro, onde haja interesse econômico de se ter um trajeto mais curto 4- Em tubulações que por exigência de serviço precisam ter trajetos retilíneos. 5- Em tubulações sujeitas a vibrações de grande amplitude, ou ligadas a equipamentos que não possam sofrer esforços transmitidos pela tubulação.

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JUNTA TELESCÓPICA DUPLA (Movimento Axial e Lateral)

PODEM SER USADAS EM SERVIÇOS SEVEROS E COM FLUIDOS PERIGOSOS (Inflamáveis, tóxicos etc.)

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COM DOBRADIÇAS (movimento angular no plano) CARDAM

(movimento angular em qualquer plano)

(cria forças de igual módulo e direção, porém em sentido oposto aos esforços axiais)

AS JUNTAS DE EXPANSÃO SEMPRE DEVEM SER INSTALADAS ENTRE DOIS PONTOS FIXOS (Ancoragens)

A1 e AP ANCORAGENS (Pontos fixos) G1 e G2 GUIAS (Garantem somente movimento axial)

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1- Natureza e propriedades do fluido conduzido 2- Pressão e temperatura de operação e de projeto

3- Variações possíveis da pressão e da temperatura, com indicação dos valores máximos e mínimos e da duração destas variações

4- Diâmetro nominal do tubo

5- Tipo de ligação da junta à tubulação 6- Material da tubulação

7- Condições especiais de corrosão, de abrasão ou de erosão 8- Valores dos movimentos axiais

9- Cargas que estejam agindo sobre a junta

FOLHA DE CATÁLAGO DE JUNTAS – ANEXO 4/AULA2

AULA 2 Referente aos Capítulos 3,5 e 6 do Livro Texto

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ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 118) Folha 1 de 2

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ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 119) Folha 2 de 2

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ANEXO 2 – Livro de Tabelas (pág. 123) Folha 1 de 1

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ANEXO 3 – Livro de Tabelas (pág. 156) Folha 1 de 3

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DERIVAÇÕES SOLDADAS (BOCAS DE LOBO) – Continuação

ANEXO 3 – Livro de Tabelas (pág. 157) Folha 2 de 3

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DERIVAÇÕES SOLDADAS (BOCAS DE LOBO) – Continuação c) Coeficientes “R” e “C” do nomograma (ANEXO 3 – Folha 2 de 3)

ANEXO 3 – Livro de Tabelas (pág. 158) Folha 3 de 3

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ANEXO 4 – Catálogo da NIAGARA Folha 1 de 3

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ANEXO 4 – Catálogo da NIAGARA Folha 2 de 3

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ANEXO 4 – Catálogo da NIAGARA Folha 3 de 3