Curso de Tubulações Industriais - aula06 - arranjo e detalham

Curso de Tubulações Industriais - aula06 - arranjo e detalham

(Parte 1 de 2)

TUBULAÇÕES INDUSTRIAS AULA 6 Prof. Clélio

AULA 6 Volume I do Livro Texto

• Capítulo 9

Disposição das Construções em uma Instalação Industrial. • Capítulo 10

Arranjo e Detalhamento de Tubulações.

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DISPOSIÇÃO DAS CONSTRUÇÕES EM UMA INSTALAÇÃO INDUSTRIAL (Lay-out)

Nas indústrias de processo, onde as interligações dos equipamentos de processo são feitas por tubulações, a disposição das construções e dos equipamentos estão intimamente ligados com o traçado das tubulações.

SEQÜÊNCIA DAS ETAPAS PARA ESTUDO DO “LAY-OUT” 1 – Listagem das atividades básicas

• Unidades de processo (quantas forem)

• Áreas de armazenagem (matéria prima, produtos intermediários e produtos finais) • Utilidades: casa de força, subestações elétricas, tratamento de água e de efluentes, torre de resfriamento etc.

• Áreas de recebimento, de manuseio de matérias primas e de despacho de produtos finais.

• Oficinas, almoxarifados, laboratórios, casas de controle etc.

• Escritório e outros prédios administrativos

2 – Cálculo das áreas para cada atividade 3 – Diagrama de bloco de circulação de materiais

4 – Direções ortogonais básicas

- o traçado das ruas e avenidas - limites de áreas de processamento e de armazenagem

- diques, valas de drenagem etc.

- o alinhamento de prédios e bases de equipamentos

- o traçado das tubulações horizontais

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3 PLANTA DE ARRANJO GERAL

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5 – Disposição geral das áreas

• Fluxos de grande vazão • Fluxos de alta pressão e/ou altas temperaturas

• Tubos de materiais de alto custo

• Natureza do subsolo do terreno. • Topografia do terreno

• Locais de abastecimento de água e de despejo de água e outros efluentes

• Local de abastecimento de energia elétrica • Direção dos ventos predominantes

6 – Traçado de ruas para subdivisão de áreas

DEVE-SE PROCURAR GARANTIR QUE QUALQUER PONTO DO TERRENO TENHA SEMPRE DOIS CAMINHOS DE ACESSO (Evitar bloqueio em caso de acidente)

7 – Faixa de passagem de tubulações

Em trincheiras (pipe-waytubovias)
Elevadas (pipe-rackpontes de tubulação)

Podem ser:

Devem ser paralelas e adjacentes às ruas

8 – Fixação dos níveis de projeto

• Terraplanagem (minimizar os movimentos de terra e compensar os aterros com cortes – cota econômica)

• Drenagem das águas pluviais • Necessidades das linhas de sucção de bombas

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1 – Recomendações para disposição dos equipamentos 1. Dispor as máquinas e equipamentos em linhas paralelas.

2. Colocar os equipamentos de grande porte na parte central da área de processo.

3. Para diminuir o comprimento das tubulações, aproximar os equipamentos interligados, mas não esquecer a flexibilidade das tubulações.

4. Os equipamentos de grande risco potencial (como é o caso de fornos) devem ficar sempre no limite da área e longe dos outros equipamentos.

5. As bombas são dispostas em filas às margens das pontes de tubulação, onde fique garantido acesso para montagem e manutenção.

6. Se possível agrupar bombas, compressores e outras máquinas em galpões cobertos.

7. Os permutadores de calor deverão ser colocados próximos às ruas ou passagens, com a saída dos feixes tubulares para fora.

8. As válvulas de controle deverão ficar em locais de fácil acesso. 2 – Cota de elevação dos equipamentos

ELEVAÇÕES MÍNIMAS RECOMENDADAS (em relação ao piso da unidade) Tipo de Equipamento Altura (m)

Bombas, turbinas, compressores etc. 0,3

Vasos horizontais diversos 1 a 1,3 Permutadores de calor 1 a 1,5 Torres e vasos verticais 1,2

NADA DEVE HAVER A MENOS DE 0,15m DO PISO, INCLUSIVE DRENOS

Necessidade de colocar a tubulação de saída do equipamento em suporte elevado

Necessidade de aumentar o valor do NPSH (net positive suction head)

Necessidade de escoamento por gravidade

Necessidade de termo-sifão

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6 PLANTA DE LOCAÇÃO

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4 – Faixa de tráfego e de passagem das tubulações

SÃO ORGANIZADAS EM SUPORTES ELEVADOS (ponte de tubulações - “pipe-rack”) LOCALIZADOS NA PARTE CENTRAL DA ÁREA.

5 - Distâncias, larguras e alturas recomendadas

Distâncias, larguras e alturas livres Valores usuais (m)

Distâncias mínimas entre: (ver Nota 1)

2. Trocadores de calor(de parede a parede)

1. Torres e outros vasos grandes

3. Vasos em geral 4. Bases de bombas (ver Nota 2)

5. Fornos até qualquer local sujeito a vazamento 6. Distância livre atrás da tampa desmontável de trocadores de calor

Vão entre suportes principais de tubulações elevadas 6,0

Larguras livres para tráfego:

1. Embaixo de pontes principais de tubulações elevadas 2. Idem secundárias

3. Plataformas e passagens de acesso de pessoas

Alturas livres para tráfego:

1. Embaixo de pontes principais de tubulações elevadas

2. Idem secundárias 3. Acima de plataformas e passagens de acesso de pessoas

Nota 1 Essas distâncias valem também como distâncias livres mínimas entre um equipamento e uma parede, coluna ou qualquer outro obstáculo.

Nota 2 Excetuam-se bombas pequenas, montadas em base única, com acesso livre por dois lados, pelo menos.

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6 – Facilidade para montagem, operação e manutenção

OS TROCADORES DE CALOR COM LINHA DE CENTRO SUPERIOR A 3,5 m ACIMA DO PISO DEVEM TER UM MEIO PERMANENTE (estrutura com calha, monovia etc.) PARA REMOÇÃO DO FEIXE TUBULAR

Deixar de

1 a 2 m além do comprimento do feixe tubular

Deixar espaço para remoção das tampas

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Devem ter acesso garantido, por meio de escadas ou plataformas quando não forem acessíveis do solo, os seguintes equipamentos:

• Válvulas de controle ou de segurança.

• Válvulas de operação manual, de 4” ou maiores, operadas com freqüência. • Peças “figura 8”, de 4” ou maiores.

• Bocas de visita em geral, situadas a mais de 3,0 m do solo • Resfriadores a ar

• Instrumentos de leitura local e tomadas de amostra

• Janelas de observação

• Queimadores e sopradores de fuligem.

AS PLATAFORMAS SEMPRE DEVEM TER DOIS ACESSOS POR LADOS OPOSTOS; UM DOS ACESSOS PODE SER UMA ESCADA VERTICAL (escada de marinheiro)

7 – Drenagem

8 – Unidades a céu aberto ou dentro de prédios

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1. Condições de serviço 2. Flexibilidade

3. Transmissão de esforços e vibrações 4. Acessibilidade 5. Construção e manutenção

6. Segurança 7. Economia

8. Aparência

1 – Grupos de tubos paralelos de mesma elevação

AS TUBULAÇÕES DE Ø > 20”, POR MOTIVO ECONÔMICO,

A determinação dos traçados das tubulações deve começar pelas linhas de maior diâmetro, pelas linhas tronco e também pelas áreas mais congestionadas.

2 – Tubulações nas direções ortogonais

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3 – Flexibilidade NÃO DEVE HAVER TRECHO DE TUBO RETO ENTRE DOIS PONTOS FIXOS

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13 4 – Espaçamento entre tubos paralelos

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1 – Fixação dos vãos entre suportes FATORES DETERMINANTES:

Momento resistente da seção transversal do tubo

1 - Resistência estrutural do tubo à flexão Tensão admissível do material do tubo

Peso próprio do tubo e do fluido contido 2 – Cargas atuantes no vão entre os suportes Peso do isolamento térmico e de outras cargas

3 – Flecha máxima admissível no meio do vão

TABELAS E ÁBACOS DE VÃOS – ANEXO 1 DA AULA 6

2 – Vão entre suportes para grupo de tubos paralelos

Passos:

1 - O VÃO ENTRE OS SUPÓRTES É FIXADO PELO DIÂMETRO

2 - OS TUBOS DE DIÂMETRO MAIOR FICARÃO COM FOLGA.

3 – OS TUBOS DE DIÂMETRO PEQUENO SÃO SUSTENTADOS, COM SUPORTES INTERMEDIÁRIOS, PELOS TUBOS DE GRANDE DIÂMETRO

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ARRANJO DE TUBULAÇÕES EM ÁREAS DE PROCESSO (onde o fluido passa por transformações físicas ou químicas)

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16 TUBULAÇÕES EM ÁREAS DE PROCESSO

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ARRANJO DE TUBULAÇÕES FORA DAS ÁREAS DE PROCESSO (tubulações de interligação e tubulações em áreas de armazenagem)

NORMALMENTE SÃO DISPOSTAS FORMANDO GRUPOS DE TUBOS PARALELOS EM SUPORTES DE PEQUENA ALTURA (dormentes)

DE TUBOVIA ( pipe-way)

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1 – Tubos de ligações aos equipamentos SEMPRE DEVE HAVER ESPAÇO LIVRE QUE PERMITA A DESMONTAGEM E REMOÇÃO

PESADOS DEVE HAVER UMA PEÇA FLANGEADA QUE POSSA SER REMOVIDA ANTES DA REMOÇÃO DO EQUIPAMENTO (uma redução, uma válvula ou um carretel)

2 – Operação de válvulas e instrumentos

(do solo ou de plataformas, escadas etc.)

3 – Posição de soldas e de roscas

DEIXAR UMA FOLGA MÍNIMA DE 70 M ENTRE UM FLANGE E QUALQUER OBSTÁCULO (coluna, estrutura, piso etc.)

OS FLANGES NÃO DEVEM ESTAR SUPORTANDO O PESO DO TUBO (facilitar a troca de juntas)

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GARANTIR ESPAÇO SUFICIENTE PARA EXECUÇÃO DAS SOLDAS (evitar soldas verticais ou sobrecabeça)

EM TUBULAÇÕES DE 3” OU MAIS DE DIÂMETRO NÃO É CONVENIENTE EXISTIR SOLDAS A MENOS DE 50 m DE DISTÂNCIA UMA DA OUTRA.

EM NENHUM CASO DEVE-SE TER SOLDAS A MENOS DE 20 m UMA DA OUTRA

TUBULAÇÕES E DE EQUIPAMENTOS (é uma das etapas mais importantes do detalhamento do projeto de tubulações)

Equipamentos entre os quais exista fluxo por gravidade Bombas que precisam ter a sucção afogada Tubulações que necessitem de declividade contínua Diferenças de cotas para garantir o NPSH da bomba

O PRIMEIRO PASSO é estudar as posições relativas dos equipamentos,

CONSIDERANDO: Quais os equipamentos que podem ser colocados em bases de alturas mínimas

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1 – Drenos e respiros

UTILIZADOS PARA ESVAZIAR COMPLETAMENTE A TUBULAÇÃO. (tubulações verticais requerem drenos imediatamente depois das válvulas de retenção)

OS DRENOS E RESPIROS SÃO OBRIGATÓRIOS EM TODAS AS TUBULAÇÕES (para líquidos ou para gases)

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2 – Curvas de tubos curvados

VANTAGENS: (comparado com joelhos)

• Menor perda de carga • Menor desgaste por corrosão ou erosão

• Menor risco de vazamento

• É possível ter menor custo

DESVANTAGENS: • Ocupam muito espaço (raio de curvatura = 5D)

• É limitado a pequenos diâmetros

• Não deve ser usado em tubos com costura

• Não há garantia de qualidade

3 – Emprego de curvas de 45°

4 – Tipo de reduções

1. Nas tubulações horizontais são utilizadas reduções excêntricas, niveladas por baixo para manter a elevação de fundo.

Exceções: Nas sucções de bombas são niveladas por cima para evitar bolsa de ar.

Nas sucções de bombas cuja linha é vertical descendente, nivelada por baixo para facilitar a drenagem da linha.

2. Nas tubulações verticais são usadas reduções concêntricas.

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5 – Posição das válvulas

6 – Posição das Derivações

7 – Tubos de contorno com bloqueio

Válvulas de controle, válvulas redutoras de pressão, filtros, medidores e alguns outros equipamentos cujo serviço possa ser temporariamente dispensado, devem ter um tubo de contorno (by-pass) com válvula de regulagem e válvula de bloqueio.

8 – Tubulações de grande diâmentro

Nas tubulações para líquidos com Ø ≥ 30” e velocidades elevadas, para diminuir os efeitos de variação de velocidade, mudança de direção e turbilhonamentos, costuma-se fazer:

• Bifurcações com peças em Y • Derivações a 45° com o sentido do fluxo

• Reduções ou ampliações nos pontos onde houver variação de vazão

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9 – Tubulações de pequenos diâmetros ou de materiais de baixa resistência mecânica (materiais plásticos, vidro etc.).

10 – Válvulas de bloqueio nos limites das áreas e de propriedade

1 – Válvulas em extremidades livres

12 – Válvulas de segurança e de alívio

QUANDO A DESCARGA SE DÁ PARA A ATMOSFERA A VÁLVULA DE SEGURANÇA DEVE FICAR A UMA ALTURA MÍNIMA DE 20 m DO SOLO, E PELO MENOS A 3 m ACIMA DE QUALQUER PISO SITUADO EM UM RAIO DE 8 m.

13 – Alívio de pressão em linhas bloqueadas

NAS TUBULAÇÕES COM LÍQUIDOS, COLOCAR VÁLVULAS DE ALÍVIO (calibradas para abrirem com pressão superior à máxima pressão de operação) ENTRE DUAS VÁLVULAS DE BLOQUEIO

14 – Bloqueio duplo com dreno

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15 – Instalação de instrumentos de medição de vazão

TABELAS E ÁBACOS DE VÃOS – ANEXO 2 DA AULA 6

16 – Tomadas de amostragem

AS TOMADAS DE COLETA DE AMOSTRAS DEVEM FICAR NO MÁXIMO A 1 M ACIMA DO PISO E NUNCA ACIMA DO NÍVEL DA VISTA DO OPERADOR.

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17 – Instalação de manômetros e termômetros.

18 – Extremidades de tubulações

QUANDO SE PREVÊ FUTURO PROLONGAMENTO DA TUBULAÇÃO, É USUAL A COLOCAÇÃO DE TAMPÃO NA SUA EXTREMIDADE (flange cego)

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19 – Travessia de paredes e de pisos

EM PRINCIPIO NÃO DEVE HAVER TUBOS EMBUTIDOS EM PAREDES E PISOS. (A travessia deve ser feita deixando uma boa folga em toda a volta do tubo.)

Exemplo: Tubulações que atravessam diques de contenção de tanques de armazenamento.

20 – Estações de serviço

Linhas de esgoto (pluvial, sanitário, industrial etc.) que na maioria dos casos funcionam por gravidade.

Algumas linhas de água potável e de ar comprimido. Tubulações de incêndio.

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A maioria das tubulações é de temperatura ambiente, e como a temperatura do solo é constante, as dilatações são desprezíveis.

Mesmo quando a tubulação trabalha um pouco quente, o solo permite pequenos movimentos.

PODE TER TRAÇADO RETO (sem flexibilidade)

Em caso de dilatações maiores deve ser utilizado juntas de expansão ou ligações que permitam pequenos movimentos (juntas “Dresser”, ligações ponta e bolsa etc.)

(facilitar pintura, inspeção e manutenção)

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Pontos de derivações importantes. Pontos de mudança de direção. Todos os pontos de mudança de elevação. Todos os pontos extremos.

Em determinados pontos ao longo de trechos retos e compridos

AULA 6 Referente aos Capítulos 9 e 10 do Livro Texto

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Vãos básicos máximos para tubulações dentro dos limites de unidades de processo

Margem para corrosão adotada:1,3 m Flecha máxima no meio do vão: 6 m

ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 109) Folha 1 de 9

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Vãos básicos máximos para tubulações dentro dos limites de unidades de processo

Margem para corrosão adotada:3,2 m Flecha máxima no meio do vão: 6 m

VEJA AS NOTAS DA FOLHA 1 DO ANEXO 1 - (Referente à página 109 do Livro de Tabelas)

ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 110) Folha 2 de 9

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Vãos básicos máximos para tubulações fora dos limites de unidades de processo

Margem para corrosão adotada:1,3 m Flecha máxima no meio do vão: 25 m

VEJA AS NOTAS DA FOLHA 1 DO ANEXO 1 - (Referente à página 109 do Livro de Tabelas)

ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 1) Folha 3 de 9

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Vãos básicos máximos para tubulações fora dos limites de unidades de processo

Margem para corrosão adotada:3,2 m Flecha máxima no meio do vão: 25 m

VEJA AS NOTAS DA FOLHA 1 DO ANEXO 1 - (Referente à página 109 do Livro de Tabelas)

ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 112) Folha 4 de 9

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ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 113) Folha 5 de 9

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ANEXO 1 – Livro de Tabelas (pág. 114) Folha 6 de 9

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