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FIRJAN
                      CIRJ
                      SESI
                     SENAI
                       IEL




TUBULAÇÕES
INDUSTRIAIS
  CONTROLE DIMENSIONAL
      Caldeiraria e tubulação


             versão preliminar




   SENAI-RJ • Metrologia
TUBULAÇÕES
   INDUSTRIAIS
                CONTROLE DIMENSIONAL
                    Caldeiraria e tubulação

Referente   à   norma   PETROBRAS   N-2109,   set./98
FIRJAN−Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira
Presidente

Diretoria Operacional Corporativa
Augusto Cesar Franco de Alencar
Diretor

Diretoria Regional do SENAI-RJ
Fernando Sampaio Alves Guimarães
Diretor

Diretoria de Educação
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora
TUBULAÇÕES
INDUSTRIAIS
  CONTROLE DIMENSIONAL
      Caldeiraria e tubulação




               SENAI-RJ
                  2004
Tubulações Industriais
2004

SENAI – Rio de Janeiro
Diretoria de Educação

Ficha Técnica

Gerência de Educação                   Luís Roberto Arruda
Gerência de Produto                    Newton Martins
Produção editorial                     Vera Regina Costa Abreu
Pesquisa de Conteúdo e Redação         Nilo de Souza e Silva
Revisão Pedagógica                     Maria Leonor de Macedo Soares Leal
Revisão Gramatical                     Alexandre Rodrigues Alves
Revisão Editorial                      Maria Angela Calvão da Silva
Colaboração                            Marcelo Oliveira Gaspar de Carvalho
Projeto Gráfico                        Artae Design & Criação



Edição revista do material Desenho para Curso Técnico de Instrumentação, publicado pelo
SENAI-DN, 1988.




SENAI – Rio de Janeiro
GEP – Gerência de Educação Profissional
Rua Mariz e Barros, 678 – Tijuca
20270-903 – Rio de Janeiro – RJ
Tel.: (21) 2587-1116
Fax: (21) 2254-2884
E-mail: GEP@rj.senai.br
http://www.rj.senai.br
Sumário
    APRESENTAÇÃO ............................................................................11

    UMA PALAVRA INICIAL ................................................................13

1   TUBOS, ACESSÓRIOS E VÁLVULAS ...........................................17

           Tubos............................................................................................................................. 19

           Acessórios de tubulações ........................................................................................ 34

           Válvula .......................................................................................................................... 66

           Praticando .................................................................................................................... 79




2   DESENHO ISOMÉTRICO DE TUBULAÇÕES ...........................81

           Isométricos.................................................................................................................. 83

           Simbologia de tubulações para desenhos isométricos ...................................... 88

           Exemplos de desenhos isométricos ..................................................................... 101

           Identificação dos elementos da tubulação em desenhos isométricos ......... 103

           Praticando .................................................................................................................. 105



    ANEXOS ........................................................................................ 113



3   REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................ 129
Prezado aluno,


   Quando você resolveu fazer um curso em nossa instituição, talvez não soubesse que, desse momento
em diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação profissional do país: o SENAI. Há
mais de sessenta anos, estamos construindo uma história de educação voltada para o desenvolvimento
tecnológico da indústria brasileira e da formação profissional de jovens e adultos.

   Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode continuar com uma
visão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de você, além do domínio do conteúdo
técnico de sua profissão, competências que lhe permitam decidir com autonomia, proatividade,
capacidade de análise, solução de problemas, avaliação de resultados e propostas de mudanças no
processo do trabalho. Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes,
assim como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com os
resultados.

   Soma-se, ainda, que a produção constante de novos conhecimentos e tecnologias exigirá de você a
atualização contínua de seus conhecimentos profissionais, evidenciando a necessidade de uma formação
consistente que lhe proporcione maior adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem.

   Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de educação se
organizem de forma flexível e ágil, motivos esses que levaram o SENAI a criar uma estrutura
educacional, com o propósito de atender às novas necessidades da indústria, estabelecendo uma
formação flexível e modularizada.

   Essa formação flexível tornará possível a você, aluno do sistema, voltar e dar continuidade à sua
educação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infra-estrutura necessária ao seu
desenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnico-pedagógico da equipe de educação dessa
escola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto.

   Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos.

   Seja bem-vindo!



                                                                Andréa Marinho de Souza Franco

                                                                             Diretora de Educação
Tubulações Industriais – Apresentação




                                                  Apresentação

   A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmo
as áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafios
renovados a cada dia, e tendo como conseqüência para a educação a necessidade de encontrar novas
e rápidas respostas.

   Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, exigindo que os profissionais busquem atualização
constante durante toda a sua vida - e os docentes e alunos do SENAI/-RJ incluem-se nessas novas
demandas sociais.

   É preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educação profissional, as
condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo o
trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suas
possibilidades de atuar com autonomia, de forma competente.

   A partir dessa perspectiva é que também elaboramos mais este material didático do conjunto
especialmente destinado a você, aluno do Curso de Controle Dimensional. Assim como os demais, ele
tem o objetivo primordial de apoiar seus estudos e favorecer a sua participação nas aulas.

   O estudo dos conteúdos tratados no primeiro bloco do material e a realização dos exercícios propostos
vão capacitar você para classificar e interpretar corretamente tubos, acessórios e válvulas. E os
assuntos abordados no segundo bloco irão prepará-lo para elaborar esboços de planta baixa e fazer
desenhos isométricos de tubulações.

   Esperamos, desse modo, que o material contribua efetivamente para o enriquecimento de sua formação
profissional, tornando-o mais capacitado para enfrentar o seu dia-a-dia de trabalho com desembaraço e




                                                                                       SENAI/RJ - 11
Tubulações Industriais – Uma Palavra Inicial




                              Uma palavra inicial
competência.

   Meio ambiente...

   Saúde e segurança no trabalho...

   O que é que nós temos a ver com isso?

   Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entre
o processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho.

   As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços
necessários, e dão acesso a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usar
recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente decorrem do tipo
de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz.

    É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre
retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambiente
natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio
dos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis
ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à capacidade
da natureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os
impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar
com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que
vive ao redor delas.

   Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema
da poluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa,
pois as emissões poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos
ventos, do curso da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a
origem do problema. No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os
resíduos, quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam
danos ao meio ambiente.

   O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a falha básica

                                                                                       SENAI/RJ - 13
Tubulações Industriais – Uma Palavra Inicial



de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos
de produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos. Fabricam-se produtos de utilidade
limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens
dessa forma, obviamente, não é sustentável.

    Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”) são absorvidos
e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias não tem aproveitamento
para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente pode
absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui uma
capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduos também é
restrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente não existe.

   Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerem
a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isso quer dizer que se devem adotar
práticas que incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso de matérias-primas
e energia, diminuam os resíduos e impeçam a poluição.

   Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos
é importante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de
conserto e vida útil dos produtos.

   As empresas precisam não só continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formas
de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas.
Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.

    É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios
diferentes e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público,
as empresas, as cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar
com elas.

   Infelizmente, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão as suas práticas quando
acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios - sejam estes financeiros, para sua
reputação ou para sua segurança.

   A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoas
bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a
capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável.

    Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana provocados
pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos
à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma questão que preocupa os
empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos.

   De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho,
usando os equipamentos de proteção individual e coletiva; de outro, cabe aos empregadores prover a
empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva
e a adequação dos equipamentos de proteção.

   A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um - trabalhador, patrão e governo
14 - SENAI/RJ
Tubulações Industriais – Uma Palavra Inicial



- assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos.

   Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e, portanto, é
necessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente,
sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas
que possam levar à melhoria de condições de vida para todos.

   Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países, empresas e
indivíduos que, já estando conscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que
contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas isso ainda não é suficiente...
faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em tal
direção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre meio ambiente, saúde e segurança
no trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosa
com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho.

   Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, saúde e segurança no trabalho - o
que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável.
Vamos fazer a nossa parte?




                                                                                          SENAI/RJ - 15
Tubos, acessórios e
           válvulas
                   Nesta Seção...

                             Tubos

           Acessórios de tubulações

                            Válvula

                        Praticando




                              1
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas




Tubulação
   É o nome dado ao conjunto de tubos, acessórios, válvulas e dispositivos que participam de um
processo em uma área ou unidade, constituindo uma de suas partes mais importantes. Eles compõem,
juntamente com os equipamentos como torres, permutadores, tanques e bombas, um complexo
necessário ao funcionamento de uma unidade de processo.

   Este é, pois, o assunto de que trataremos neste primeiro bloco de estudos. Lembramos que, devido
à grande variedade dos acessórios, aqui apresentaremos apenas aqueles necessários para você ter
uma visão geral desses elementos, tanto de modo isolado como em conjunto com o restante dos
equipamentos.




Tubos
   Os tubos são elementos vazados, normalmente de forma cilíndrica e seção constante, utilizados no
transporte de fluidos, os quais podem ser líquidos, gasosos ou mistos.

   Observe.




                                               Fig. 1

                                                                                     SENAI/RJ - 19
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



   Para auxiliar o deslocamento dos fluidos entre os equipamentos (vasos, torres, permutadores etc.) e
para os tanques de armazenamento, ao final do processo, são utilizadas máquinas como bombas e
compressores.



Entidades normalizadoras
   Os métodos e o processo de fabricação de tubos, assim como os materiais empregados, as dimensões
a serem observadas e as possíveis aplicações estão normalizados por entidades como as seguintes:



   ASA - American Standard Association

   ANSI - American National Steel Institute

   MSS - Manufacture Standartization Society

   ASME - American Society Mechanical of Engenier

   DIN - Dentsh Industrie Normen

   ASTM - American Society for Testing Material

   ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

   API - American Petroleum Institute

   ISA - Instrumentation Standard of American



   Os principais objetivos das normas elaboradas por essas entidades são:

   - orientar os executores dos projetos mediante a criação de especificação e serviços adequados;

   - trabalhar pela criação de métodos e padrões de fabricação;

   - delimitar as responsabilidades e fixar tolerâncias de fabricação;

   - estabelecer materiais e especificações de aplicações de determinadas matérias na fabricação de
tubos e seus acessórios.



Tipos de materiais dos tubos
    Embora a fabricação de tubos empregue mais de 200 tipos de materiais, somente uns 40 tipos são
utilizados na produção comercial.

   Os tubos mais usados são os de materiais ferrosos como o aço-carbono, o aço-liga e o aço inoxidável.
Os tubos de ferro fundido são restritos às instalações de utilidade como de água, de esgoto etc.


20 - SENAI/RJ
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



   O aço-carbono é uma liga de ferro de carbono. A percentagem de carbono, que pode variar de 0,15
a 0,5%, determina o grau de dureza do aço. Quanto maior a percentagem de carbono na liga, maior
será a dureza e também maior a dificuldade de soldagem do aço. E a soldagem é um dos processos de
maior utilização na união de tubos a acessórios.

   Nas indústrias de processamento, principalmente nas petroquímicas e petrolíferas, os tubos de aço-
carbono são os mais utilizados, devido às suas excelentes qualidades mecânicas, à boa soldabilidade e
ao baixo custo. Além disso, eles podem trabalhar com água, vapor condensado, gás e óleo a pressões
e temperaturas elevadas.

    Mas o aço-carbono também apresenta algumas restrições. Em temperaturas abaixo de -30°C, ele
se torna quebradiço. E, acima de 500°C, está sujeito a deformações lentas. Outras desvantagens são
a baixa resistência a fluidos e à corrosão, quando exposto a ambiente úmido. Quando é necessária a
utilização de tubulações nessas situações, o projeto estabelece a utilização de aços-ligas ou inoxidáveis.

   Os aços-ligas e os inoxidáveis podem conter cromo, níquel, molibdênio ou titânio, dificultando a
ação dos agentes que atacam o aço. Outra modalidade de defesa contra esses agentes é a utilização
de tubos galvanizados, desde que os projetistas assim o determinem.

   Outros materiais empregados na fabricação dos tubos são, por exemplo:

   - cobre e suas ligas;

   - alumínio;

   - chumbo;

   - materiais plásticos (PVC, Teflon, polietileno, epoxi, etc.);

   - vidros, cerâmicas, barro, concreto;

   - borracha.



   O cobre e suas ligas trabalham numa faixa de temperatura de 180°C até 200°C, sendo materiais de
ótima resistência à oxidação e a inúmeros fluidos corrosivos. Os tubos fabricados com esses materiais
são empregados na indústria em feixes tubulares, serpentinas para refrigeração e serpentinas para
aquecimento a vapor de baixa pressão.

   Já na instrumentação, os tubos de cobre ou de ligas de cobre são aplicados em ar comprimido e
para sinais de instrumentos.




                                                                                         SENAI/RJ - 21
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



   A figura 2 mostra a aplicação de tubos de cobre em instrumentos.




                                                              instrumento




                                                                            tubulação para instrumentação




                                                                              tubulação de processo




                                                Fig. 2



    No caso do alumínio, os tubos produzidos com esse material são empregados para troca de calor e
os tubos de chumbo são utilizados em tubulações de esgoto sem pressão.

   Já os tubos de plástico têm utilização em casos de baixa temperatura e pressão, uma vez que
apresentam a vantagem de serem de baixo peso, baixo custo e de grande resistência a muitos produtos
corrosivos, quando comparados a materiais metálicos. Dizemos que, em geral, os plásticos substituem
os metais onde eles são fortemente atacados.

   Os ácidos diluídos, por exemplo, não atacam os plásticos, mas afetam fortemente os metais. Já os
álcalis concentrados, no entanto, atacam os plásticos mas não afetam muitos os metais. No caso dos
componentes de produtos do petróleo, por exemplo, eles podem ser conduzidos por tubos metálicos,
mas nem todos por tubos plásticos.

   A escolha do material empregado nos tubos está diretamente relacionada ao projeto e às
características das variáveis do processo como: pressão, temperatura, vazão, viscosidade e outros. Os
fatores que também influenciam na escolha dos materiais dos tubos são a segurança, as cargas
mecânicas, a corrosão e os custos, entre outros.




22 - SENAI/RJ
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



Métodos de fabricação de tubos
   Há duas grandes classes de fabricação de tubos: a sem costura e a com costura. Vejamos, então,
o que caracteriza cada um desses métodos.



Fabricação de tubos sem costura
   Diz-se que um tubo é sem costura quando ele é fabricado sem emendas longitudinais ou transversais.

   Os processos industriais de fabricação dos tubos sem costura são em número de quatro: fundição,
forjamento, extrusão e laminação, que descreveremos a seguir. Por meio desses processos, os
tubos tomam-se de qualidade superior e próprios para juntarem pressões elevadas.



   • Fundição

   O tubo é fabricado em um molde no qual o material é despejado em estado líquido. Ao se solidificar,
o tubo estará com sua forma definida. Por esse processo são fabricados tubos de ferro fundido, de
barro, borrachas, concretos etc.

   • Forjamento

   É um processo de pouca aplicação, em que um lingote de aço aquecido ao rubro é martelado contra
um mandril central, até que a forma e a espessura desejada sejam obtidas. Durante a martelagem, o
lingote vai aumentando o comprimento.

   • Extrusão

   O material em estado pastoso é pressionado por êmbolo através de um furo de uma matriz e por
fora do mandril. Ao sair, ele já tem a forma de tubo. Após essa operação o tubo, ainda curto, passa por
laminadores que vão dando as formas e dimensões definitivas. Por extrusão fabricam-se tubos de
pequenos diâmetros, como os de alumínio, cobre, chumbo e plástico.

   • Laminação

   É o processo de fabricação mais importante dos tubos sem costura, que consiste em passar um
lingote de aço aquecido a 1200°C num laminador. O lingote, ao passar entre os rolos do laminador, é
prensado fortemente, ao mesmo tempo que um mandril abre um furo, transformando-o em tubo.



Fabricação de tubos com costura
   Os tubos com costura são fabricados pelos processos de soldagem, a partir de chapas enroladas.
Esses tipos de tubos, apesar de possuírem menor resistência que os sem costura, são de uso mais
freqüente, pelo fato de terem um custo mais baixo, devido à facilidade do processo de soldagem.

   Por meio da soldagem os tubos podem ser fabricados de dois modos distintos:


                                                                                       SENAI/RJ - 23
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



   - enrolando uma chapa em espiral e soldando a emenda (em espiral);

   - enrolando (por calandragem) a chapa no sentido longitudinal e soldando a emenda (longitudinal).



    Dentre os processos de fabricação dos tubos soldados, a soldagem a arco elétrico é a mais
utilizada. Por esse processo, o calor para produzir a fusão do metal de base (tubo) é gerado por arco
elétrico produzido entre dois eletrodos, ou entre um eletrodo e a peça que está sendo soldada.

   A soldagem é utilizada na fabricação dos tubos e também na montagem das tubulações.

  Os processos de soldagem industrial são automatizados ou semi-automatizados, sendo a solda
manual raramente utilizada. Dentre esses processos, os mais importantes são:



   - soldagem com eletrodo revestido;

   - soldagem com arco submerso;

   - soldagem com gás inerte e eletrodo de tungstênio - TIG e MIG/MAG.



Significado das normas ASTM para identificação do
material
   As normas ASTM são as mais utilizadas em relação aos materiais empregados na fabricação de
tubos, embora as normas DIN e as normas ABNT também apresentem especificações a esse respeito.

   Vamos entender o que significa cada elemento que aparece na especificação de uma norma,
analisando esses dois exemplos:



                ASTM A-161 gr. A                                         ASTM B-247



   Os elementos que aparecem nessas duas especificações e seus respectivos significados são os
seguintes:



   • ASTM

   Indica as iniciais da entidade normalizadora: American Society Testing of Material.




24 - SENAI/RJ
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



    • A ou B

    Essas são as letras que aparecem nos exemplos, logo depois das iniciais da entidade, e que indicam
o tipo de material. São quatro letras possíveis, sendo cada uma para um material diferente, como
especificado a seguir:



   A → indica material aço (aço-carbono baixo ou alto, aço-liga, aço forjado, inox ou outros);

   B → indica genericamente o material cobre, ligas, latão, alumínio, níquel e outros;

   C → indica genericamente o material cerâmica ou fibrocimento;

   D → indica genericamente o material plástico (PVC, acetato de celulose e outros).



   • 161 ou 247

   Esses são os números que, nos exemplos dados, vêm logo depois da letra que indica o tipo de
material. Os números sinalizam as características de construção (por exemplo: se é com costura ou
sem costura), as faixas de temperaturas de trabalho e ainda, em alguns casos, a indicação específica
para determinada espécie de trabalho (por exemplo: para caldeiras, para produtos petrolíferos etc.).
Nos exemplos dados, os números significam o seguinte:



   161 → significa tubos de aço-carbono e molibdênio sem costura para emprego em refinarias, nas
instalações do cracking;



   247 → significa tubo de alumínio forjado em matriz.



   • gr. A ou gr. B

   Essa anotação que aparece em seguida ao número caracteriza pequenas variações nas aplicações
para um mesmo material.



Dimensões de tubos
   De acordo com a Normas ANSI B.36.10, todo tubo de aço, qualquer que seja seu processo de
fabricação, é designado por um número denominado diâmetro nominal. Esse diâmetro nominal não
tem dimensões físicas assinaladas no tubo, sendo usado somente como indicação.




                                                                                       SENAI/RJ - 25
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         Veja, nessa figura, as dimensões de um tubo.




                                                                    de
                                                               di
                                      e




                                                      Fig. 3

         onde:

         di → diâmetro interno

         de → diâmetro externo

         e → espessura da parede



   Na especificação dos tubos, é muito importante que a sua espessura seja indicada porque essa
indicação, aliada ao tipo de material empregado na fabricação, permite que o profissional calcule a
dimensão adequada para resistir às cargas mecânicas previstas em projeto.

   A espessura dos tubos, segundo a Norma ANSI B.36.10, é estabelecida em séries denominadas
schedule, que é abreviado por SCH. A série de schedules é apresentada pelos seguintes números:

         SCH - 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160.



   Para um mesmo diâmetro nominal existem várias schedules diferentes. No exemplo ilustrado nessa
figura, em que o diâmetro (Ø) nominal é de 10" (dez polegadas), observamos que quanto maior o
número do SCH, maior é a espessura do tubo.
de=273




                                    e=18,2                               e=12,7            e=7,7




                      sch:100                           sch:60                    sch:30

                                                      Fig. 4


  Conheça agora a tabela de dimensões de tubos de aço-laminado ou soldados, segundo a Norma
ANSI B.36.10

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Tabela de tubos de aço e carbono, segundo a norma ANSI B.36.10




   T = Espessura das partes dos tubos

                                             Tabela 1



Extremidades dos tubos
   Numa unidade de processo, em decorrência do posicionamento dos equipamentos, os tubos
necessitam se interligar, mudar de direção e de nível ou, ainda, se conectar à válvula e aos próprios
equipamentos. Prevendo essa necessidade, os fabricantes fornecem tubos com 4 tipos de extremidades.
Vejamos quais são eles.



   • Extremidade lisa

   Ou simplesmente esquadrejada, permite uniões com bolsa, flanges sobrepostos ou de encaixe e de
bolsa.




                                               Fig. 5

                                                                                      SENAI/RJ - 27
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   • Extremidade biselada

   É freqüentemente usada em uniões com solda de topo.




                                                Fig. 6



   • Extremidade rosqueada

   É muito usada em tubos galvanizados de ferro forjado e de aço. É limitada até o diâmetro nominal
de 4", nos schedules 80 a 160. As roscas utilizadas são normalmente cônicas NPT (National Pipe
Thead) ou roscas de gás BS (Whitworh). Esses tipos de extremidades não são recomendadas para
temperaturas elevadas.




                                                Fig. 7



   • Extremidade com bolsas

   É restrita a condutos de água, esgoto e alguns produtos corrosivos, sendo raramente utilizada em
processo.




                                                Fig. 8


   A escolha de uma dessas extremidades é feita de acordo com o tipo de ligação estabelecida no
projeto e é determinada em função das dimensões dos tubos, da pressão de trabalho, da temperatura
etc. Maiores detalhes sobre os tipos de uniões citados aqui você encontrará no item relativo aos
acessórios.



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Identificação das tubulações no projeto
   Todos os projetos industriais adotam um sistema de identificação para todas as tubulações, vasos,
tanques, máquinas e instrumentos.

   No caso das tubulações, elas são identificadas por siglas que englobam:

   - o diâmetro nominal da linha, que geralmente é fornecido em polegadas;

   - a abreviatura do tipo de fluido que circula na linha (água, vapor, gás etc.);

   - o número da unidade de processo;

   - o número da linha;

   - a especificação da linha quanto aos materiais de sua composição (característica da firma);

   - o tipo de isolamento, se houver.



   Veja este exemplo.
                                                                   6” –     A.       320 – B




        diam. nominal da linha

        tipo de fluido

        número da linha e da área

        especificação do material


   Vamos agora comentar sobre cada um desses elementos que compõem a identificação da tubulação
no projeto.



   • Diâmetro nominal

   É geralmente fornecido em polegadas. No exemplo apresentado ele é de 6".



   • Tipo de fluido

    A letra indicativa dos fluidos é estabelecida pela empresa executora dos projetos. Essa letra pode
vir sozinha ou acompanhada de outra, para melhor definição do tipo de fluido.




                                                                                        SENAI/RJ - 29
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   Dentre as várias letras utilizadas e os fluidos que elas indicam, destacamos alguns exemplos:

   C - combustível

   G - gases

   V - vapor

   O - óleo

   SW - água salgada

   H - ácido

   N - cáustico

   W - água

   Ai - ar de instrumentos

   HW - água quente



   • Número da linha

   Nesse número, o primeiro ou os primeiros algarismos indicam a área em que a tubulação se encontra.
E os últimos indicam o número de ordem da linha. Por exemplo: o número 243 indica área 2 e tubulações
no 043.



   • Especificação do material

   Essa especificação é feita de acordo com as normas, sendo apresentada no projeto executado
exclusivamente para cada classe de serviço e para cada projeto ou instalação. A letra especifica o
material, como vimos no exemplo anterior.

   Finalmente vale lembrar que, assim como ocorre com as tubulações, os equipamentos também são
indicados por siglas, como podemos ver nesses exemplos:



                     B – 304                                                    T – 401
                     ↓                                                          ↓
                  Bomba                                                       Torre


                     P - 405                                                    V - 302
                     ↓                                                          ↓
               Permutador                                                     Vaso



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Representação gráfica dos tubos nos desenhos de
tubulações
   Nos desenhos de tubulações, os tubos devem ser representados de modo específico, como
determinam suas respectivas normas. Essa representação pode ser relativa a tubos de processo ou a
tubos para instrumentação.

   Vejamos cada caso.



Representação dos tubos de processo
   A norma NB-59 rev.C - set.99 da Petrobras estabelece duas formas de representação dos tubos de
processo, que variam em função do diâmetro desses tubos.



   • Para tubos de φ a ≥ 12"

   Observe, nas figuras que seguem, a vista frontal e a vista de perfil, respectivamente, da representação
de um tubo de processo.


                             sinal de interrupção




                                  vista frontal                     vista de topo ou lateral

                                                    Fig. 9


   • Para tubos acima de 12"

   Nesse caso, a representação é feita com linha dupla, num pequeno trecho somente, como vemos
na figura 10. Veja os sinais que aparecem nas extremidades das linhas e que indicam a interrupção no
desenho.




                                  vista frontal                     vista de topo ou lateral


                                                    Fig. 10

                                                                                               SENAI/RJ - 31
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Representação dos tubos para instrumentação
   A representação dos tubos para instrumentação também é feita de acordo com a simbologia das
normas ISA, para instrumentação, como mostrado a seguir.



   • Ar para instrumentação (geral)




   • Sinal pneumático




   • Sinal hidráulico




   • Linha de vapor




   É importante lembrar que, no desenho, a espessura das linhas dos tubos para instrumentação deve
ser mais fina do que a utilizada para os tubos de processo.



Anotação da identificação da tubulação no desenho
   A indicação que individualiza cada trecho da tubulação é utilizada em plantas de tubulações,
isométricos e fluxogramas, sendo anotada na parte superior da linha do tubo.

   Na parte inferior do tubo é anotada a altura ou elevação (EL.) em que está localizado o tubo em relação
ao grade da planta. Essa altura pode ser expressa em unidades do sistema métrico ou do sistema inglês.

   A figura 11 mostra as anotações de identificação que são feitas nas linhas do desenho. Observe com
atenção.

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              2” O 415 – A

              EL 104.000

                                                                  4” O 401 – BV
              EL 104.000

                                                                  EL 10.000


                                                Fig. 11



   Agora analise alguns exemplos de anotações que são feitas para identificação da tubulação em
planta, isométrico e fluxograma.



   • Representação em planta


                                            4” – A – 302 – B

                                              EL 102.000




                                            3” – A – 302 – A

                                              EL 101.000
                    B32


                                                Fig. 12


   • Representação em isométrico

                                                 B
                                            2–
                                       –  30
                                                 0         A
                                    A         .00        –
                                4”–       102       302
                                      EL         –       00
                                            –
                                               A      1.0
                                         3”        10
                                                EL




                                        2
                                   B3


                                                Fig. 13


                                                                                        SENAI/RJ - 33
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   • Representação em fluxograma




                                                        3” O 304 - B
                                                                       3” O 305 - B




                                4” O 302 - B
                                               4” O 303 - B

                                2” 302 - B




                                                                                  B - 31 - B
                                                   B - 31 - A
        4”- V301 - BV


        4” - F301 - A


                                                       Fig. 14




Acessórios de tubulações
   Acessórios de tubulações são peças utilizadas nas tubulações de modo a permitir mudanças de
direção, de nível, derivações, redução ou ampliação do diâmetro da tubulação.

   Os materiais das conexões são os mesmos utilizados na fabricação dos tubos. E as normas que
regulam a fabricação desses acessórios são as seguintes:



   - para dimensões e especificação → Norma ANSI 3.31, B 16.9, B 10.11, B 16.5

   - para fabricação → Norma ASTM A-232, A105, A.197, A-126

   - para especificação de materiais → Norma ASTM P.B 15, PB 15, PB.PB 157

   - para símbolos gráficos para desenho de tubulação → Norma N-59 rev.C - set.99



Tipos de conexões
    As conexões das tubulações são de diferentes tipos, com diferentes finalidades, como podemos ver
a seguir.




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   • Curvas e joelhos

   Para mudança de direção.

   • Tês, cruzetas e Y

   Para derivações ao mudar de direção da tubulação.

   • Luvas, niples e uniões

   Para ligar tubos entre si ou com algum outro acessório.

   • Tampões, bujões e flanges cegos

   Para fechamento de extremidades de tubos ou equipamentos.

   • Reduções

   Para mudar, seja para maior ou menor, o diâmetro da tubulação.

   • Flanges

   Para fazer a ligação entre tubos ou entre tubos e acessórios.

   • Válvulas

   Para controlar e interromper o fluxo de uma tubulação.



   Todos esses acessórios são fabricados de acordo com o tipo de ligação empregada, ou seja, com o
procedimento adotado para unir tubos entre si, ou tubos com algum acessório ou algum equipamento.



   Os procedimentos para ligação podem ser de seis tipos, a saber:



   - por solda, de topo ou de encaixe;

   - rosqueada;

   - flangeada;

   - ponta e bolsa;

   - compressão.



   Vamos analisar, com mais detalhes, cada uma das conexões aqui apresentadas.




                                                                                      SENAI/RJ - 35
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Curvas e joelhos
  As finalidades das conexões do tipo curva e joelho, como já vimos anteriormente, é propiciar
mudanças de direção da linha. Esses acessórios podem ser dos seguintes tipos:

   - joelhos;

   - curvas de raio curto;

   - curvas de raio longo;

   - curva em gomos.



   As figuras que seguem mostram algumas conexões desse tipo.

          curva de raio longo
                               curva de raio curto




       90 o           90 o             45 o             180 o            com redução       em gomos (90o)

                                                     Fig. 15


   As ligações dessas conexões com os títulos podem ser:

   - rosqueadas;

   - por solda de topo;

   - por solda de encaixe;

   - flangeadas.



   Curvas e joelhos rosqueados

   As curvas e joelhos rosqueados, que vemos nas figuras a seguir, são utilizados para instalações de
água e ar condensado de baixa pressão até 4".
                                                                                   rosca

                                                                joelho



                                                                                   tubos

                             joelho de 90o       joelho de 45o                  MONTAGEM

                                                     Fig. 16

36 - SENAI/RJ
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   Os materiais usados na fabricação de curvas e joelhos rosqueados são os seguintes:

   - aço maleável, como especificado na Norma ASTM-A197;

   - ferro fundido, latão ou aço-carbono forjado, como determina a Norma ASTM A.105 a 181, nas
classes de pressão de 125, 150, 300, 2000, 3000 e 6000, com variações de diâmetro de 1/4 a 4".

  As dimensões das roscas das curvas e joelhos são normatizados pela Norma API B.2.1 e Norma
API 6A.

   Nos desenhos de tubulação, a representação gráfica das curvas e joelhos rosqueados é feita de
acordo com a simbologia do sistema ASA. Vejamos como é feita essa representação em diferentes
vistas e, depois, um exemplo de como ela é aplicada em desenhos de tubulação.



   • Representação por símbolos gráficos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixa
para plantas de tubulação


                                                                       VISTAS
                                                                       a - vista frontal (elevação)
                                                                       b e c - vistas laterais (perfil)
         b                                                             d - vista superior (planta)
                                a             c




                            d



                                                  Fig. 17


   • Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixe em plantas de
tubulações
                            tubo
                                                     joelho




              vista frontal (elevação)

                                                                          vista lateral (perfil)




                           vista superior (planta)

                                                  Fig. 18

                                                                                           SENAI/RJ - 37
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   Curvas e joelhos para solda de encaixe

   Esses acessórios são utilizados para tubulações que variam de 1/8" a 4", nas classes 200, 3000,
4000 e 6000. Observe as duas figuras.




                                                                 encaixe




                                               Fig. 19




                                              joelho ou curva
                                                                 solda de encaixe




                 solda de encaixe                        tubos




                                               Fig. 20




  Os materiais empregados nos joelhos e curvas para solda de encaixe são normalizados pela Norma
ASTM A.105 e A-181 (referente a aços-liga, inox e aço-carbono forjado).

  A representação gráfica desse tipo de acessório, para emprego em desenhos de tubulações, é a
mesma empregada para os joelhos rosqueados.



   Curvas e joelhos flangeados

   As curvas e joelhos flangeados são acessórios bem mais raros do que os de outros tipos, sendo
fabricados com diâmetro de 1" a 24" em ferro fundido e em aço fundido. As duas figuras exemplificam
esse tipo de acessório.


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                                              furos para colocação dos parafusos ou estojos




                                                                      flange




                                                 Fig. 21




                estojos ou parafusos com porca                     tubo




                                                   tubo



                                                 Fig. 22



   As curvas e joelhos flangeados devem obedecer às determinações da Norma ABNT P-PB-15 e
da Norma 16.5, que normalizam esses acessórios em dimensões, pressões e temperaturas de trabalho.

   De acordo com a simbologia da Norma N-59 rev.C - set.99 da Petrobras, a representação gráfica
das curvas e joelhos flangeados é feita como ilustramos a seguir. Veja depois um exemplo de desenho
de tubulação, em que essa representação é empregada.



   • Representação gráfica para desenho de tubulações



                                                                       VISTAS
                                                                       a - vista frontal (elevação)
          b                   a           c
                                                                       b e c - vistas laterais (perfil)
                                                                       d - vista superior (planta)

                          d

                                                 Fig. 23

                                                                                           SENAI/RJ - 39
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   • Aplicação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos flangeados para desenho de tubulações




             vista frontal                                             vista lateral


                                               Fig. 24

   Curvas e joelhos para solda de topo

    Esses acessórios são empregados em tubulações acima de 2" e fabricadas em aço-carbono, aço-
liga e aço inox forjado, sendo de 30°, 45°, 180°.

   A Norma ANSI B.16.9 identifica esse tipo de acessório. E os materiais com que eles são fabricados
são normalizados pela Norma ASTM. A-234, no caso do aço-carbono.

   Observe as curvas e joelhos para solda de topo nessas duas figuras.



                                                   biséis      tubo




                                               Fig. 25


                                                            solda     tubo



                                    joelho




                                tubo                  solda




                                               Fig. 26


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   Como você pode ver, as extremidades dessas conexões já são preparadas com um chanfro próprio
para solda de topo, como também a extremidade dos tubos.

   Veja agora a representação gráfica das curvas e joelhos para solda de topo e respectiva aplicação em
desenhos de tubulações.



   • Representação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos para solda de topo para desenho
de tubulações



                                                                      VISTAS
                                                                      a - vista frontal (elevação)
                                                                      b e c - vistas laterais (perfil)
                (b)        (a)                    (c)
                                                                      d - vista superior (planta)




                           (d)



                                               Fig. 27



   • Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos para solda de topo em desenho de tubulações




                                               Fig. 28




   Tês, cruzetas e Y

   Observe as figuras que mostram, respectivamente, um tê, uma cruzeta e um Y em 45º, acessórios
de tubulações que têm a finalidade de fazer derivações, vínculos e mudar direções.

                                                                                          SENAI/RJ - 41
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                      Fig. 29

                                                                       Fig. 30




                                               Fig. 31



   Os tês, cruzetas e Y admitem diferentes tipos de ligações, que podem ser rosqueadas, solda de
topo, solda de soquete e flangeada. Veja exemplos desses tipos de ligações nas figuras que seguem.



   • Tê rosqueado


                                      tubo                      tubo




                                                Fig. 32


   • Cruzeta para solda de encaixe


                                      tubo                    solda




                                       solda                  tubo


                                                Fig. 33


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   • Tê ou Y 45º flangeado


                                           flange                 tubo




                                                     tubo


                                                Fig. 34


    As normas para cada um desses acessórios e de seus tipos de ligações são as mesmas dos acessórios
já trabalhados até aqui.

   A representação gráfica dos tês, cruzetas e Y, de acordo com a simbologia da norma N-59
rev.C - set.99 da Petrobras, é mostrada nas figuras que seguem.

   Observe com atenção.



   • Representação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenho de tubulações


                                     tês            cruzetas             “Y” a 45o
             solda de encaixe
             rosqueado e
                     solda de topo
                      flangeadas




                                                Fig. 35




                                                                                        SENAI/RJ - 43
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   • Aplicação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenhos de tubulações




          cruzeta com rosca ou solda de encaixe                “Y” com solda do topo




                    cruzeta flangeada                         tê com solda do topo


                                                  Fig. 36



Luvas, niples e uniões
   As luvas, niples e uniões têm a finalidade de fazer a ligação de tubos entre si ou com algum
equipamento. Esses acessórios, quanto ao tipo de ligação, podem ser: rosqueados, solda de encaixe, e
solda de topo (só acima de 2"). Veja alguns exemplos nas figuras que seguem.



   • Luva rosqueada


                                           tubo




                                           luva




                                          tubo


                                                  Fig. 37


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• Luva para solda de encaixe



                                                          tubo




                          solda                            luva




                                                          tubo



                                          Fig. 38




• Meia-luva




                                          Fig. 39



• Niple



                                  tubo


                                  niple



                                  tubo




                                          Fig. 40


                                                                                SENAI/RJ - 45
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  • União montada


                                   tubo                         tubo




                                                união

                                              Fig. 41


  • União desmontada

                                 tubo


                                                   união




                                                               tubo




                                             Fig. 42


   Agora observe alguns exemplos de montagem de instrumentos com o emprego de luvas, niples e
uniões, entre outros acessórios.




                                                             bucha de red.   φ 2” x 3/4”
                                                              material de acordo com
                                                              especificação da tubulação
                                                                   luva de redução




                                                              niple φ 2” x 50mm
                                                             tubo tê φ 2”
                                                             tubo φ 2” x 100mm




                                             Fig. 43


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                                                  redução concêntrica ou
                                                    excêntrica conforme
                    luva   φ   3/4 x 300         conveniência da tubulação




                                                         curva   φ 3”




                                              Fig. 44




                                                              luva   φ   3/4 3000 (pela tubulação)

                                                                  tubo    φ 4”
                                                                              redução concêntrica ou
                                                                              excêntrica conforme
                                                                              conveniência da tubulação




                                              Fig. 45


   Também no caso das luvas e das uniões, a representação gráfica a ser empregada nos desenhos de
tubulações é feita de acordo com a simbologia da norma N-59 rev.C de set.99 da Petrobras.
Lembramos que não há uma representação isolada para os niples, mas somente em planta.

   Então vejamos a representação gráfica das luvas e das uniões e, também, alguns exemplos em que
essa representação é aplicada.


                                                                                          SENAI/RJ - 47
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  • Representação dos símbolos gráficos de luvas e uniões para desenhos de tubulações

                                       luva                              união


                                         tubo


             rosqueado
             e solda de
             encaixe
                                         tubo
                                                                     planta e elevação

                                  meia luva soldada



                solda de
                topo              não é aplicável
                                                                     planta e elevação



                                                 Fig. 46



  • Aplicação dos símbolos de luvas, niples e uniões em desenhos de tubulações


                                                                                  tubo




                                                                                         meia luva soldada
                                luva                                                     niple
                                                                               válvula

                                                 Fig. 47



                                  plug




                                                             união




                                          luva


                                                 Fig. 48


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                                                          união




                                             Fig. 49



Tampão (ou caps) e bujões ou plugs
   Os tampões, também chamados de caps, e os bujões, conhecidos por plugs, têm a finalidade de
fechar as extremidades de tubos, válvulas, instrumentos ou equipamentos. O tipo de ligação desses
acessórios pode ser rosqueado, por solda de encaixe e solda de topo.

   Veja alguns tampões com diferentes tipos de ligação.




                                            Fig. 50

   Agora observe um bujão.



                                                          bujão

                                tubo
                                                                  tubo




                                            Fig. 51


   Os bujões podem ser de diferentes tipos, de acordo com o tipo de cabeça, como mostrado nesta
outra figura.


                                                                                     SENAI/RJ - 49
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                   cabeça cilíndrica                   cabeça sextavada        cabeça quadrada

                                                           Fig. 52


   A representação dos tampões e dos bujões, em conformidade com a norma N-59 rev.C da
Petrobras, bem como a sua aplicação em desenhos de tubulações é o que veremos a seguir.



  • Representação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações


                                               tampões ou caps         bujões ou plugs
                       solda de encaixe
                       rosqueado ou




                                                                           plugs
                               solda de topo




                                                                       não é aplicável




                                                           Fig. 53


  • Aplicação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações

                                                                                            tampão




                     plug
                                                       redução – 4” x 3”
                                  3 – 0 – 32


                                                                             luva soldada
                                                                             niple
                                                                             válvula

                                                                             plug

                                                           Fig. 54


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Exemplos de desenhos típicos para montagem de instrumentos

                                                  instrumento (P1)




       niple                                      união

          luva                                    niple


                                                  tê




                                                                                            p/instr.
   tubo
                                                  niple




                                                                                            p/tub
                                                  válvula

                                                  bujão



                 p/tub           p/instr.



                                               Fig. 55




Reduções
   As reduções têm a finalidade de mudar, para maior ou para menor, o diâmetro de uma tubulação,
podendo utilizar os seguintes tipos de ligações: rosqueadas, soldas de encaixe, solda de topo e flangeada.

   São vários os tipos de redução, dentre os quais destacamos: tês, curvas ou joelhos de 90°e de 45°,
luvas, reduções concêntricas e excêntricas, niples e buchas.



Tê de redução
   Essas reduções são fabricadas para ligações com rosca, com solda de topo, solda de encaixe e
flange. Os materiais mais utilizados nos tês de redução são o aço-carbono ASTM A.234 e o aço
forjado. A Norma ANSI B.16.9 e a Norma ANSI B.31 estabelecem a faixa de pressão até 2000.


  Na figura que segue podemos ver alguns tês de redução, cada qual com um tipo distinto de ligação.
Observe com atenção.


                                                                                         SENAI/RJ - 51
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                    rosqueado                                    flangeado


                                               Fig. 56



Curvas ou joelhos de redução
  São fabricados para ligações rosqueadas, com solda de topo ou solda de encaixe, segundo a Norma
ANSI B 16.9, Norma ANSI B 16.11 e a Norma ASTM A 105 a 181.

   Nesta figura você pode ver um joelho de redução (90°).


                                                       redução                            tubo   φ   menor




                                                                              solda   φ maior




                                                                       tubo   φ   maior




                                               Fig. 57


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Luvas de redução
   Esse tipo de redução é empregado em ligações rosqueadas e nas ligações com solda de encaixe.
São fabricadas com diâmetro de 1/4" a 6" em ferro maleável e em aço forjado, de acordo com as
determinações da Norma ASTM A. 197, Norma ASTM A - 105 e Norma ANSI B 16.11.

   Veja, na figura, uma luva de redução rosqueada.




                                             Fig. 58



   E agora, nessa outra figura, temos uma luva de redução para solda de encaixe.


                                          luva de redução
         tubo   φ   maior
                                                                            tubo   φ   menor




                                             Fig. 59



Reduções concêntricas e excêntricas
   Essas reduções são fabricadas para ligações de solda de topo segundo a Norma ANSI B 16.9 e
a Norma B 16.31, para diâmetros (Ø) de 1/2" a 24".

   As reduções flangeadas, quando fabricadas em aço fundido de diâmetros compreendidos entre 2"
e 24", a pressões de 150° a 1500°, obedecem à Norma ANSI 13.16.5. Quando elas são de ferro
fundido, com diâmetro a partir de 1" até 24", a pressões de 125° a 250°, são normatizadas pela Norma
ABNT P.PB. 15.


                                                                                        SENAI/RJ - 53
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  Vamos ver, então, alguns tipos de reduções concêntricas e excêntricas. Nessa primeira figura temos
uma redução côncava para solda de topo.




                                                   Fig. 60


   E nessa outra, podemos observar uma redução excêntrica para solda de topo.


                                tubo   φ   maior
                                                        redução excêntrica

                                                                             tubo   φ   menor




                                                   Fig. 61


    Finalmente, nas duas figuras que seguem temos, respectivamente, uma redução flangeada excêntrica
e, depois, uma redução flangeada concêntrica.




                                                   Fig. 62




                                                   Fig. 63

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   A simbologia ASA aplicada na representação gráfica das reduções concêntricas e excêntricas
pode ser analisada logo a seguir, como também um exemplo de aplicação dessa representação em
desenhos de tubulações.



   • Representação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas para
desenho de tubulações



                         rosqueado e                                               flangeado
                                                     solda de topo
                         solda de encaixe
         concêntricas
         reduções




                                6x4                        4x2                       6x4
         excêntricas
         reduções




                                6x4                        4x2                       6x4




                                                     Fig. 64




   • Aplicação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas em desenhos
de tubulações
                        V31




                               redução concêntrica
                                     6”x 4”


                                             4”– A – 405



                    redução
                                                                     redução excêntrica   redução excêntrica
                   6”x 6”x 4”
                                                                           6”x 4”               6”x 4”




                                                      Fig. 65




                                                                                               SENAI/RJ - 55
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Niples de redução
   A aplicação mais comum dos niples de redução é para diâmetro de até 4", rosqueados ou com solda
de encaixe.

   De acordo com as extremidades, os niples de redução se diferenciam e recebem diferentes nomes,
que vamos ver agora, juntamente com a figura que ilustra cada um deles.



   • BET (Both End Thread)

   Para extremidades rosqueadas.




                                               Fig. 66




   • BEP (Both End Plain)

   Para extremidades lisas.




                                               Fig. 67



   • LET-SEP (Lang End Thread - Small And Plain)

   Para extremidade maior rosqueada e extremidade menor plana.




                                               Fig. 68


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   • LEP-SET (Lange And Plain - Small And Thred)

   Para extremidade maior lisa e extremidade menor rosqueada.




                                                   Fig. 69


   Nesta outra figura, você pode observar um exemplo de aplicação de niples de redução e de tê de
redução.


                              2"                    niple de redução 3" x 2" (LEP-SET)
Tê de red. 3" X 2"


                     3"




                                                                niple
                                                               normal
     3"                   niple 3"
                                        união 3"      válvula 2"      válvula
                                                                                   união 3"
                                                                     retenção



                                                   Fig. 70


   Os tês, luvas e niples de redução não têm uma simbologia específica para representação gráfica
em desenhos de tubulações. Por isso, são utilizados os símbolos normais, porém escrevendo-se as
especificações de reduções próximas aos diâmetros nominais.

  Veja os símbolos gráficos de tês e luvas de redução para desenhos de tubulação, de acordo com a
norma N-59 rev.C set.99 da Petrobras.



                                                                                         luva de redução
                                                                                              4" x 3"



                 redução 3" x 3" x 2"



                                                   Fig. 71


                                                                                           SENAI/RJ - 57
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Buchas de redução
   As buchas de redução são geralmente rosqueadas, com dimensões de 1/2" a 4", e de aço forjado,
segundo a Norma ASTM A. 105, com classe de pressão de 2000, 3000 a 6000.

   A título de exemplo, observe uma bucha de redução rosqueada.

                                   tubo   φ   menor
                                                                               tubo   φ     maior




                                     bucha de redução

                                                  Fig. 72



Flanges
   Os flanges são acessórios destinados a fixar tubos entre si ou tubos com válvulas ou, ainda, com
bocais de equipamentos como bombas, compressores, permutadores, torres e outros. Eles possibilitam
maior facilidade de desmontagem que os demais tipos de ligações.

   As normas ANSI B.16.5 (American National Standard Institute) padronizam dimensões nominais
de flanges de 1/2" até 24’ de diâmetro. As normas também estabelecem faixas de temperatura, que
variam de 100oC a 1000oC, a pressões de serviço que variam de 1000 a 2500PSI. As pressões são
agrupadas em 7 classes que são: 150, 300, 400, 600, 1500 e 2500PSI.



                                                      porca
                     parafusos



                                                                        tubo




                                                       flange
                                                                                      equipamento




                                                 flange
                            tubo
                                                              flanges




                                                  Fig. 73


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   Os tipos de flanges mais comum são:

   - integral;

   - de pescoço;

   - rosqueado;

   - sobreposto;

   - de encaixe;

   - solto;

   - cego;

   - flange com placa de orifício (para instrumentos).



   Vamos comentar e ilustrar alguns desses flanges.



Flange integral
    Esse tipo de flange é antigo, bastante resistente, e restrito ao tubo de ferro fundido. Veja um flange
integral na figura.



                                                                                furos para
                                                                                parafusos e porcas
                                       tubo




                                                 Fig. 74



Flange de pescoço (Welding Neck Wn)
   É o flange mais usado em tubulações industriais, sendo bastante resistente. Ele é ligado ao tubo por
uma solda de topo. Os tubos devem ter as extremidades biseladas para permitir a soldagem. Por isso,
esse tipo de flange é de custo maior que os demais.


                                                                                          SENAI/RJ - 59
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   Observe um flange de pescoço.



                                                 pescoço
                                                 pescoço      tubo




                                                      solda


                                               Fig. 75


   Veja um exemplo de aplicação de flange de pescoço.


                                flange A                       flange B

                           tubo A
                                                                 tubo B




                                                                parafusos
                                porcas



                                               Fig. 76


Flange rosqueado (Screwed Scr)
   É aplicado principalmente em tubos de materiais não-soldáveis, tais como ferro fundido e alguns
aços-ligas não-soldáveis. São bastante empregados em tubulações para água e ar comprimido.

   Nas duas figuras que seguem observe, primeiramente, um flange rosqueado. E, logo depois, um
exemplo de aplicação desse tipo de flange.

                                                flange   tubo




                                               Fig. 77

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                                    flange A                 flange B

                               tubo A                              tubo B




                                               Fig. 78



Flange sobreposto (Slip on - SO)
    É aplicado em serviço de baixas pressões e temperaturas. Tem custo baixo, sendo de fácil montagem
e alimento.

   A figura ilustra um flange sobreposto.



                                                            solda em ângulo




                                                           tubo



                                               Fig. 79



   E nesta outra figura podemos ver um exemplo de aplicação de flange sobreposto.

                                                 flanges


                                  tubo A                       tubo B




                                 solda                            solda



                                               Fig. 80


                                                                                        SENAI/RJ - 61
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Flange cego
   É o flange que tem a finalidade de fechar extremidades de tubos. É necessário que haja na
extremidade do tubo um flange qualquer, para que possa haver a fixação do flange cego.

   Veja um flange cego.




                                               Fig. 81



   Observe também um exemplo de aplicação do flange cego nesta outra figura.


                                 flange cego              flange



                                                                    tubo



                junta




                                                                   solda




                                               Fig. 82



    Vejamos agora como é feita a representação gráfica de flanges, de acordo com a simbologia do
sistema ASA; depois observe três exemplos de aplicação dessa representação em desenhos de
tubulações.


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 • Representação dos símbolos gráficos de flanges

 rosqueado ou
                    sobreposto             pescoço                 virola           cego
solda de encaixe




                                                                                        flange
                                                                                        de
                                                                                        pescoço


                                                                                 flange cego


                                           Fig. 83


 • Aplicação da representação dos símbolos gráficos de flanges para desenhos de tubulações


                                                     flange cego
                                      suporte
                                                       8” – AJ – 513 – 12 – A
                                     360




                                                       8” – AJ – 513 – 12 – A
                                     700




                                              400



                                           Fig. 84



                                                 flange
                                                 sobreposto




                                                flange de
                                                pescoço




                                      Fig. 85


                                                                                 SENAI/RJ - 63
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Flange com placa de orifício
   Esse tipo de flange é o flange sobreposto ou o de pescoço ou, ainda, o rosqueado que sofre adaptações
para permitir a colocação de uma placa de orifício, de modo a tornar possível a medição de vazão. Em
cada flange há 2 furos roscados para tomadas de pressão para os instrumentos.

   Fazer medição com placas de orifício é o meio mais sensível, barato e mais utilizado em planta de
processo. A placa com um orifício é inserida na linha, de forma que restringe a seção do fluxo,
causando uma variação de pressão que está em relação com o fluxo que circula. O tubo Venturi ou o
tubo de Pilot são similares em princípio, sendo utilizados quando são especificados pela engenharia de
instrumentação.

   As placas de orifício são colocadas entre dois flanges apropriados, denominados flanges de orifício,
e utilizadas em linha de processo de 2" a 12" de diâmetro. As normas ANSI B 16.20 regulam as
dimensões dos diversos tipos de flanges de orifício. A maioria dos materiais de fabricação dos flanges
é da norma ASTM A.105 gr.2. Os parafusos e porcas são ASTM A.307 gr.B, com dimensões e tipos
das normas ANSI 13.2.1. As juntas são idênticas às dos flanges comuns.

   A figura mostra um flange com placas de orifício.

                                                      placa de orifício

                                                                     flange

                  flange                                                                   tubo




                                                                                  tubulação de impulso
                                                                                        (tubing)




                   tubo




                                               Fig. 86



   A seguir você verá como os flanges com placa de orifício são representados graficamente e, logo
depois, vai analisar o exemplo de aplicação dessa simbologia.




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   • Representação gráfica de flanges com placa de orifícios para instrumentação




                                       placa de orifício conectado      placa de orifício com tomada
       placa de orifício (tomada
                                       a um indicador de fluxo          via contraída ou no tubo
       de pressão no próprio)
                                       tipo pressão diferencial




     placa de orifício com tomada       tomada de teste em via          placa de orifício e
     na via contraída ou no tubo        contraída ou no tubo            equipamento de troca rápida
     conectado a um transp. de          sem a placa de orifício
     fluxo tipo pressão diferencial



                                                  Fig. 87



   A norma ISA S 5.1 – Instrumentation Symbols and Identification é aplicada para simbologia e
identificação dos símbolos para instrumentação.



   • Flange de orifício (desmontado)

                                                                     parafuso

                                                        bujão

                            porca
                             arruela           juntas



                                                                                    tubo
             tubo


                                                    placa
                                                    de orifício


                         flange (de pescoço)

                                                  Fig. 88

                                                                                           SENAI/RJ - 65
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Exemplo de instalação típica de instrumentação em uma tubulação




                                                                                         válvula globo




                                                                           Fig. 89




                                                                                                         0 – 210 – 6" – 3BA

                                                                                                         0 – 210 – 6" – 3BA

                                                                0 – 215 – 3" – 2B
                                           0 – 212 – 2" – 3BA
          0 – 212 – 2" – 3BA




                               1 ½"
                                                                                     FE - Elemento primário do fluxo
                                2"                                                   FT - Transmissor ou fluxo

                                                                                     FIC - Indicador e controlador de fluxo
                                      FC                 ¾




                                                                           Fig. 90




Válvulas
   As válvulas são dispositivos que permitem controlar ou interromper o fluxo em uma tubulação,
sendo um dos acessórios mais importantes. Neste item vamos mostrar as diversas válvulas e seus
respectivos símbolos gráficos para o desenho de tubulações e fluxogramas, sem entrar em detalhes
sobre seu funcionamento ou aplicação.

66 - SENAI/RJ
Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas



   A inspeção e os testes de válvulas são normatizados pela Norma API-598. Já as dimensões, os
materiais de controle, as condições de trabalho, os testes de aceitação para refinarias de alguns tipos
de válvulas devem obedecer às determinações da Norma ABNT EB-141, Norma P-PB-37 e Norma
ANSI -B-16.10.



Classificação das válvulas
   Considerando a finalidade das válvulas nas tubulações de processo, elas são classificadas em três
grandes grupos, a saber:



   - válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção;

   - válvulas que permitem o fluxo em uma só direção;

   - válvulas controladoras de pressão.



   Cada uma dessas válvulas, por sua vez, podem ser de tipos variados, como vemos neste esquema.


                                                                            de gaveta
                                                de bloqueio                 de macho
                                                                            de esfera

        1. válvulas que controlam o
           fluxo em qualquer direção
                                                                            de   globo
                                                                            de   agulha
                                                de regulagem                de   borboleta
                                                                            de   diafragma
                                                                            de   controle




                                                de   retenção   de levantamento e de pé
        2. válvulas que permitem fluxo          de   retenção   de “portinhola”
           em uma só direção                    de   retenção   de “esfera”
                                                de   retenção   e fechamento




                                                                            redutiva de pressão
                                                a jusante
                                                                            reguladora de pressão

        3. válvulas controladoras de
           pressão
                                                                            de segurança e alívio
                                                a montante
                                                                            de contrapressão




                                                                                             SENAI/RJ - 67
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Tipos de ligações das válvulas
   As extremidades das válvulas devem estar em conformidade com a Norma ANSI 11.31. E as
extremidades dos tubos, para aplicação das válvulas, podem ser de diferentes tipos.



 Extremidade rosqueada
   É aplicada em válvulas de 4" ou menos, sendo empregada em tubulações em que as ligações
rosqueadas são permitidas.



Extremidade para solda de encaixe
   Aplicada em válvulas de aço de menos de 2", e empregada em tubulações por solda de encaixe.



Extremidade flangeada
  Esse tipo de extremidade é aplicada em quase todas as válvulas, de qualquer material, e empregada
em tubulações industriais de 2" ou maiores.



Extremidade para solda de topo
  Aplicadas em válvulas de aço de mais de 2", em serviços com pressões muito altas ou com fluidos
em que se exijam absoluta vedação e nenhum risco de vazamento.



Tipos de válvulas e respectivas simbologias para desenhos
   Vejamos agora, por meio de figuras, os diferentes tipos de válvulas que acabamos de analisar e a
simbologia empregada para representá-las em desenhos de tubulações.

   Observe cada caso com atenção.



Válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção
   A seguir apresentamos as válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção e, logo depois de
cada uma, você encontrará a simbologia adotada para representar graficamente essas válvulas em
desenhos de tubulações.




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• Válvula de gaveta (de bloqueio)




                                                                   gaveta
                                          tubo                         tubo




                                                                 gaveta

                                                         Fig. 91



                                     rosqueada ou        solda de topo             flangeada
                                     solda de encaixe
                planta/elevação




             Fig. 92 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras


• Válvula de macho (de bloqueio)


                                                                          alavanca
                                           flange
                                                                          flange


                                                                          macho
                                                                          orifício de passagem




                                                                      macho
                                  orifício de passagem



                                                         Fig. 93


                                                                                                 SENAI/RJ - 69
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                                            rosqueada ou         solda de topo   flangeada
                                            solda de encaixe




                        planta / elevação




                Fig. 94 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras



  • Válvula de esfera (de bloqueio)




                                              esfera




                                                               Fig. 95




                                            rosqueada ou         solda de topo   flangeada
                                            solda de encaixe
                      planta / elevação




                Fig. 96 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras


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• Válvula de globo (de regulagem)




                                                                    globo




                                                        Fig. 97



                                     rosqueada ou        solda de topo        flangeada
                                     solda de encaixe
                 planta / elevação




            Fig. 98 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras



• Válvula de agulha (de regulagem)




                                                                     agulha




                                                        Fig. 99




                                                                                             SENAI/RJ - 71
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                                             rosqueado ou
                                                                  solda de topo   flangeada
                                             solda de encaixe




                       planta/elevação




                Fig. 100 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras


  • Válvula de borboleta (de regulagem)




                                                                Fig. 101




                                             rosqueada ou
                                                                  solda de topo   flangeada
                                             solda de encaixe
                           planta/elevação




                Fig. 102 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras



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  • Válvula de diafragma (de regulagem)




                                                                      diafragma




                                                    fechado
                                                  aberto

                                                      Fig. 103



                                       rosqueada ou
                                                          solda de topo      flangeada
                                       solda de encaixe
                    planta /elevação




              Fig. 104 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras


   • Válvula de controle (de regulagem) - Norma ISA RP41 (para dimensões); norma S.51
(para simbologia)


                                                                          diafragma
                                                                          de ar




                                                                     haste




                                                      Fig. 105

                                                                                               SENAI/RJ - 73
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                                           rosqueado ou
                                                               solda de topo    flangeada
                                           solda de encaixe




                         planta/elevação




                Fig. 106 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras



   Ainda em relação às válvulas de controle, observe, nesta outra figura, os símbolos empregados
para a sua representação gráfica em fluxogramas.




       operada por                         operada por motor       operada por solenóide      válvula auto atuada
     êmbolo hidráulico                                                                           de diafragma




  transmissão pneumática entre                       controle manual em                     atuador manual
     instrumento e válvula de                         linha de processo
            diafragma



                Fig. 107 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras



Válvulas que permitem fluxo em uma só direção
   Agora, para esse grupo de válvulas, primeiro vamos apresentar a ilustração de cada uma delas
somente depois, ao final, apresentaremos a representação gráfica, uma vez que nesse grupo não há
uma simbologia específica para cada tipo em separado.


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Acompanhe as figuras com bastante atenção.



• Válvula de retenção de levantamento




                         entrada                                saída




                                                     tampão

                                          Fig. 108



• Válvula de retenção de portinhola


                              flange de      tampo     pino
                               entrada                         flange de saída




                        entrada                                   saída



                                          sede        tampão


                                          Fig. 109


• Válvula de retenção de esfera




                  entrada
                                                               saída
                             esfera


                                          Fig. 110

                                                                                  SENAI/RJ - 75
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  • 1. FIRJAN CIRJ SESI SENAI IEL TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS CONTROLE DIMENSIONAL Caldeiraria e tubulação versão preliminar SENAI-RJ • Metrologia
  • 2. TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS CONTROLE DIMENSIONAL Caldeiraria e tubulação Referente à norma PETROBRAS N-2109, set./98
  • 3. FIRJAN−Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira Presidente Diretoria Operacional Corporativa Augusto Cesar Franco de Alencar Diretor Diretoria Regional do SENAI-RJ Fernando Sampaio Alves Guimarães Diretor Diretoria de Educação Andréa Marinho de Souza Franco Diretora
  • 4. TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS CONTROLE DIMENSIONAL Caldeiraria e tubulação SENAI-RJ 2004
  • 5. Tubulações Industriais 2004 SENAI – Rio de Janeiro Diretoria de Educação Ficha Técnica Gerência de Educação Luís Roberto Arruda Gerência de Produto Newton Martins Produção editorial Vera Regina Costa Abreu Pesquisa de Conteúdo e Redação Nilo de Souza e Silva Revisão Pedagógica Maria Leonor de Macedo Soares Leal Revisão Gramatical Alexandre Rodrigues Alves Revisão Editorial Maria Angela Calvão da Silva Colaboração Marcelo Oliveira Gaspar de Carvalho Projeto Gráfico Artae Design & Criação Edição revista do material Desenho para Curso Técnico de Instrumentação, publicado pelo SENAI-DN, 1988. SENAI – Rio de Janeiro GEP – Gerência de Educação Profissional Rua Mariz e Barros, 678 – Tijuca 20270-903 – Rio de Janeiro – RJ Tel.: (21) 2587-1116 Fax: (21) 2254-2884 E-mail: GEP@rj.senai.br http://www.rj.senai.br
  • 6. Sumário APRESENTAÇÃO ............................................................................11 UMA PALAVRA INICIAL ................................................................13 1 TUBOS, ACESSÓRIOS E VÁLVULAS ...........................................17 Tubos............................................................................................................................. 19 Acessórios de tubulações ........................................................................................ 34 Válvula .......................................................................................................................... 66 Praticando .................................................................................................................... 79 2 DESENHO ISOMÉTRICO DE TUBULAÇÕES ...........................81 Isométricos.................................................................................................................. 83 Simbologia de tubulações para desenhos isométricos ...................................... 88 Exemplos de desenhos isométricos ..................................................................... 101 Identificação dos elementos da tubulação em desenhos isométricos ......... 103 Praticando .................................................................................................................. 105 ANEXOS ........................................................................................ 113 3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................ 129
  • 7. Prezado aluno, Quando você resolveu fazer um curso em nossa instituição, talvez não soubesse que, desse momento em diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação profissional do país: o SENAI. Há mais de sessenta anos, estamos construindo uma história de educação voltada para o desenvolvimento tecnológico da indústria brasileira e da formação profissional de jovens e adultos. Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode continuar com uma visão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de você, além do domínio do conteúdo técnico de sua profissão, competências que lhe permitam decidir com autonomia, proatividade, capacidade de análise, solução de problemas, avaliação de resultados e propostas de mudanças no processo do trabalho. Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes, assim como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com os resultados. Soma-se, ainda, que a produção constante de novos conhecimentos e tecnologias exigirá de você a atualização contínua de seus conhecimentos profissionais, evidenciando a necessidade de uma formação consistente que lhe proporcione maior adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem. Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de educação se organizem de forma flexível e ágil, motivos esses que levaram o SENAI a criar uma estrutura educacional, com o propósito de atender às novas necessidades da indústria, estabelecendo uma formação flexível e modularizada. Essa formação flexível tornará possível a você, aluno do sistema, voltar e dar continuidade à sua educação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infra-estrutura necessária ao seu desenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnico-pedagógico da equipe de educação dessa escola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto. Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos. Seja bem-vindo! Andréa Marinho de Souza Franco Diretora de Educação
  • 8. Tubulações Industriais – Apresentação Apresentação A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmo as áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafios renovados a cada dia, e tendo como conseqüência para a educação a necessidade de encontrar novas e rápidas respostas. Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, exigindo que os profissionais busquem atualização constante durante toda a sua vida - e os docentes e alunos do SENAI/-RJ incluem-se nessas novas demandas sociais. É preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educação profissional, as condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo o trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suas possibilidades de atuar com autonomia, de forma competente. A partir dessa perspectiva é que também elaboramos mais este material didático do conjunto especialmente destinado a você, aluno do Curso de Controle Dimensional. Assim como os demais, ele tem o objetivo primordial de apoiar seus estudos e favorecer a sua participação nas aulas. O estudo dos conteúdos tratados no primeiro bloco do material e a realização dos exercícios propostos vão capacitar você para classificar e interpretar corretamente tubos, acessórios e válvulas. E os assuntos abordados no segundo bloco irão prepará-lo para elaborar esboços de planta baixa e fazer desenhos isométricos de tubulações. Esperamos, desse modo, que o material contribua efetivamente para o enriquecimento de sua formação profissional, tornando-o mais capacitado para enfrentar o seu dia-a-dia de trabalho com desembaraço e SENAI/RJ - 11
  • 9. Tubulações Industriais – Uma Palavra Inicial Uma palavra inicial competência. Meio ambiente... Saúde e segurança no trabalho... O que é que nós temos a ver com isso? Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho. As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços necessários, e dão acesso a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usar recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente decorrem do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz. É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambiente natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à capacidade da natureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que vive ao redor delas. Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema da poluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissões poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos, do curso da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origem do problema. No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os resíduos, quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos ao meio ambiente. O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a falha básica SENAI/RJ - 13
  • 10. Tubulações Industriais – Uma Palavra Inicial de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos de produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos. Fabricam-se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens dessa forma, obviamente, não é sustentável. Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”) são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias não tem aproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui uma capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduos também é restrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente não existe. Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isso quer dizer que se devem adotar práticas que incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso de matérias-primas e energia, diminuam os resíduos e impeçam a poluição. Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos é importante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil dos produtos. As empresas precisam não só continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formas de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas. Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo. É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios diferentes e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, as cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas. Infelizmente, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão as suas práticas quando acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios - sejam estes financeiros, para sua reputação ou para sua segurança. A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoas bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável. Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos. De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho, usando os equipamentos de proteção individual e coletiva; de outro, cabe aos empregadores prover a empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de proteção. A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um - trabalhador, patrão e governo 14 - SENAI/RJ
  • 11. Tubulações Industriais – Uma Palavra Inicial - assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos. Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e, portanto, é necessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente, sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas que possam levar à melhoria de condições de vida para todos. Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países, empresas e indivíduos que, já estando conscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas isso ainda não é suficiente... faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em tal direção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre meio ambiente, saúde e segurança no trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosa com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho. Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, saúde e segurança no trabalho - o que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável. Vamos fazer a nossa parte? SENAI/RJ - 15
  • 12. Tubos, acessórios e válvulas Nesta Seção... Tubos Acessórios de tubulações Válvula Praticando 1
  • 13. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Tubulação É o nome dado ao conjunto de tubos, acessórios, válvulas e dispositivos que participam de um processo em uma área ou unidade, constituindo uma de suas partes mais importantes. Eles compõem, juntamente com os equipamentos como torres, permutadores, tanques e bombas, um complexo necessário ao funcionamento de uma unidade de processo. Este é, pois, o assunto de que trataremos neste primeiro bloco de estudos. Lembramos que, devido à grande variedade dos acessórios, aqui apresentaremos apenas aqueles necessários para você ter uma visão geral desses elementos, tanto de modo isolado como em conjunto com o restante dos equipamentos. Tubos Os tubos são elementos vazados, normalmente de forma cilíndrica e seção constante, utilizados no transporte de fluidos, os quais podem ser líquidos, gasosos ou mistos. Observe. Fig. 1 SENAI/RJ - 19
  • 14. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Para auxiliar o deslocamento dos fluidos entre os equipamentos (vasos, torres, permutadores etc.) e para os tanques de armazenamento, ao final do processo, são utilizadas máquinas como bombas e compressores. Entidades normalizadoras Os métodos e o processo de fabricação de tubos, assim como os materiais empregados, as dimensões a serem observadas e as possíveis aplicações estão normalizados por entidades como as seguintes: ASA - American Standard Association ANSI - American National Steel Institute MSS - Manufacture Standartization Society ASME - American Society Mechanical of Engenier DIN - Dentsh Industrie Normen ASTM - American Society for Testing Material ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas API - American Petroleum Institute ISA - Instrumentation Standard of American Os principais objetivos das normas elaboradas por essas entidades são: - orientar os executores dos projetos mediante a criação de especificação e serviços adequados; - trabalhar pela criação de métodos e padrões de fabricação; - delimitar as responsabilidades e fixar tolerâncias de fabricação; - estabelecer materiais e especificações de aplicações de determinadas matérias na fabricação de tubos e seus acessórios. Tipos de materiais dos tubos Embora a fabricação de tubos empregue mais de 200 tipos de materiais, somente uns 40 tipos são utilizados na produção comercial. Os tubos mais usados são os de materiais ferrosos como o aço-carbono, o aço-liga e o aço inoxidável. Os tubos de ferro fundido são restritos às instalações de utilidade como de água, de esgoto etc. 20 - SENAI/RJ
  • 15. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas O aço-carbono é uma liga de ferro de carbono. A percentagem de carbono, que pode variar de 0,15 a 0,5%, determina o grau de dureza do aço. Quanto maior a percentagem de carbono na liga, maior será a dureza e também maior a dificuldade de soldagem do aço. E a soldagem é um dos processos de maior utilização na união de tubos a acessórios. Nas indústrias de processamento, principalmente nas petroquímicas e petrolíferas, os tubos de aço- carbono são os mais utilizados, devido às suas excelentes qualidades mecânicas, à boa soldabilidade e ao baixo custo. Além disso, eles podem trabalhar com água, vapor condensado, gás e óleo a pressões e temperaturas elevadas. Mas o aço-carbono também apresenta algumas restrições. Em temperaturas abaixo de -30°C, ele se torna quebradiço. E, acima de 500°C, está sujeito a deformações lentas. Outras desvantagens são a baixa resistência a fluidos e à corrosão, quando exposto a ambiente úmido. Quando é necessária a utilização de tubulações nessas situações, o projeto estabelece a utilização de aços-ligas ou inoxidáveis. Os aços-ligas e os inoxidáveis podem conter cromo, níquel, molibdênio ou titânio, dificultando a ação dos agentes que atacam o aço. Outra modalidade de defesa contra esses agentes é a utilização de tubos galvanizados, desde que os projetistas assim o determinem. Outros materiais empregados na fabricação dos tubos são, por exemplo: - cobre e suas ligas; - alumínio; - chumbo; - materiais plásticos (PVC, Teflon, polietileno, epoxi, etc.); - vidros, cerâmicas, barro, concreto; - borracha. O cobre e suas ligas trabalham numa faixa de temperatura de 180°C até 200°C, sendo materiais de ótima resistência à oxidação e a inúmeros fluidos corrosivos. Os tubos fabricados com esses materiais são empregados na indústria em feixes tubulares, serpentinas para refrigeração e serpentinas para aquecimento a vapor de baixa pressão. Já na instrumentação, os tubos de cobre ou de ligas de cobre são aplicados em ar comprimido e para sinais de instrumentos. SENAI/RJ - 21
  • 16. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas A figura 2 mostra a aplicação de tubos de cobre em instrumentos. instrumento tubulação para instrumentação tubulação de processo Fig. 2 No caso do alumínio, os tubos produzidos com esse material são empregados para troca de calor e os tubos de chumbo são utilizados em tubulações de esgoto sem pressão. Já os tubos de plástico têm utilização em casos de baixa temperatura e pressão, uma vez que apresentam a vantagem de serem de baixo peso, baixo custo e de grande resistência a muitos produtos corrosivos, quando comparados a materiais metálicos. Dizemos que, em geral, os plásticos substituem os metais onde eles são fortemente atacados. Os ácidos diluídos, por exemplo, não atacam os plásticos, mas afetam fortemente os metais. Já os álcalis concentrados, no entanto, atacam os plásticos mas não afetam muitos os metais. No caso dos componentes de produtos do petróleo, por exemplo, eles podem ser conduzidos por tubos metálicos, mas nem todos por tubos plásticos. A escolha do material empregado nos tubos está diretamente relacionada ao projeto e às características das variáveis do processo como: pressão, temperatura, vazão, viscosidade e outros. Os fatores que também influenciam na escolha dos materiais dos tubos são a segurança, as cargas mecânicas, a corrosão e os custos, entre outros. 22 - SENAI/RJ
  • 17. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Métodos de fabricação de tubos Há duas grandes classes de fabricação de tubos: a sem costura e a com costura. Vejamos, então, o que caracteriza cada um desses métodos. Fabricação de tubos sem costura Diz-se que um tubo é sem costura quando ele é fabricado sem emendas longitudinais ou transversais. Os processos industriais de fabricação dos tubos sem costura são em número de quatro: fundição, forjamento, extrusão e laminação, que descreveremos a seguir. Por meio desses processos, os tubos tomam-se de qualidade superior e próprios para juntarem pressões elevadas. • Fundição O tubo é fabricado em um molde no qual o material é despejado em estado líquido. Ao se solidificar, o tubo estará com sua forma definida. Por esse processo são fabricados tubos de ferro fundido, de barro, borrachas, concretos etc. • Forjamento É um processo de pouca aplicação, em que um lingote de aço aquecido ao rubro é martelado contra um mandril central, até que a forma e a espessura desejada sejam obtidas. Durante a martelagem, o lingote vai aumentando o comprimento. • Extrusão O material em estado pastoso é pressionado por êmbolo através de um furo de uma matriz e por fora do mandril. Ao sair, ele já tem a forma de tubo. Após essa operação o tubo, ainda curto, passa por laminadores que vão dando as formas e dimensões definitivas. Por extrusão fabricam-se tubos de pequenos diâmetros, como os de alumínio, cobre, chumbo e plástico. • Laminação É o processo de fabricação mais importante dos tubos sem costura, que consiste em passar um lingote de aço aquecido a 1200°C num laminador. O lingote, ao passar entre os rolos do laminador, é prensado fortemente, ao mesmo tempo que um mandril abre um furo, transformando-o em tubo. Fabricação de tubos com costura Os tubos com costura são fabricados pelos processos de soldagem, a partir de chapas enroladas. Esses tipos de tubos, apesar de possuírem menor resistência que os sem costura, são de uso mais freqüente, pelo fato de terem um custo mais baixo, devido à facilidade do processo de soldagem. Por meio da soldagem os tubos podem ser fabricados de dois modos distintos: SENAI/RJ - 23
  • 18. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas - enrolando uma chapa em espiral e soldando a emenda (em espiral); - enrolando (por calandragem) a chapa no sentido longitudinal e soldando a emenda (longitudinal). Dentre os processos de fabricação dos tubos soldados, a soldagem a arco elétrico é a mais utilizada. Por esse processo, o calor para produzir a fusão do metal de base (tubo) é gerado por arco elétrico produzido entre dois eletrodos, ou entre um eletrodo e a peça que está sendo soldada. A soldagem é utilizada na fabricação dos tubos e também na montagem das tubulações. Os processos de soldagem industrial são automatizados ou semi-automatizados, sendo a solda manual raramente utilizada. Dentre esses processos, os mais importantes são: - soldagem com eletrodo revestido; - soldagem com arco submerso; - soldagem com gás inerte e eletrodo de tungstênio - TIG e MIG/MAG. Significado das normas ASTM para identificação do material As normas ASTM são as mais utilizadas em relação aos materiais empregados na fabricação de tubos, embora as normas DIN e as normas ABNT também apresentem especificações a esse respeito. Vamos entender o que significa cada elemento que aparece na especificação de uma norma, analisando esses dois exemplos: ASTM A-161 gr. A ASTM B-247 Os elementos que aparecem nessas duas especificações e seus respectivos significados são os seguintes: • ASTM Indica as iniciais da entidade normalizadora: American Society Testing of Material. 24 - SENAI/RJ
  • 19. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • A ou B Essas são as letras que aparecem nos exemplos, logo depois das iniciais da entidade, e que indicam o tipo de material. São quatro letras possíveis, sendo cada uma para um material diferente, como especificado a seguir: A → indica material aço (aço-carbono baixo ou alto, aço-liga, aço forjado, inox ou outros); B → indica genericamente o material cobre, ligas, latão, alumínio, níquel e outros; C → indica genericamente o material cerâmica ou fibrocimento; D → indica genericamente o material plástico (PVC, acetato de celulose e outros). • 161 ou 247 Esses são os números que, nos exemplos dados, vêm logo depois da letra que indica o tipo de material. Os números sinalizam as características de construção (por exemplo: se é com costura ou sem costura), as faixas de temperaturas de trabalho e ainda, em alguns casos, a indicação específica para determinada espécie de trabalho (por exemplo: para caldeiras, para produtos petrolíferos etc.). Nos exemplos dados, os números significam o seguinte: 161 → significa tubos de aço-carbono e molibdênio sem costura para emprego em refinarias, nas instalações do cracking; 247 → significa tubo de alumínio forjado em matriz. • gr. A ou gr. B Essa anotação que aparece em seguida ao número caracteriza pequenas variações nas aplicações para um mesmo material. Dimensões de tubos De acordo com a Normas ANSI B.36.10, todo tubo de aço, qualquer que seja seu processo de fabricação, é designado por um número denominado diâmetro nominal. Esse diâmetro nominal não tem dimensões físicas assinaladas no tubo, sendo usado somente como indicação. SENAI/RJ - 25
  • 20. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Veja, nessa figura, as dimensões de um tubo. de di e Fig. 3 onde: di → diâmetro interno de → diâmetro externo e → espessura da parede Na especificação dos tubos, é muito importante que a sua espessura seja indicada porque essa indicação, aliada ao tipo de material empregado na fabricação, permite que o profissional calcule a dimensão adequada para resistir às cargas mecânicas previstas em projeto. A espessura dos tubos, segundo a Norma ANSI B.36.10, é estabelecida em séries denominadas schedule, que é abreviado por SCH. A série de schedules é apresentada pelos seguintes números: SCH - 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160. Para um mesmo diâmetro nominal existem várias schedules diferentes. No exemplo ilustrado nessa figura, em que o diâmetro (Ø) nominal é de 10" (dez polegadas), observamos que quanto maior o número do SCH, maior é a espessura do tubo. de=273 e=18,2 e=12,7 e=7,7 sch:100 sch:60 sch:30 Fig. 4 Conheça agora a tabela de dimensões de tubos de aço-laminado ou soldados, segundo a Norma ANSI B.36.10 26 - SENAI/RJ
  • 21. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Tabela de tubos de aço e carbono, segundo a norma ANSI B.36.10 T = Espessura das partes dos tubos Tabela 1 Extremidades dos tubos Numa unidade de processo, em decorrência do posicionamento dos equipamentos, os tubos necessitam se interligar, mudar de direção e de nível ou, ainda, se conectar à válvula e aos próprios equipamentos. Prevendo essa necessidade, os fabricantes fornecem tubos com 4 tipos de extremidades. Vejamos quais são eles. • Extremidade lisa Ou simplesmente esquadrejada, permite uniões com bolsa, flanges sobrepostos ou de encaixe e de bolsa. Fig. 5 SENAI/RJ - 27
  • 22. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Extremidade biselada É freqüentemente usada em uniões com solda de topo. Fig. 6 • Extremidade rosqueada É muito usada em tubos galvanizados de ferro forjado e de aço. É limitada até o diâmetro nominal de 4", nos schedules 80 a 160. As roscas utilizadas são normalmente cônicas NPT (National Pipe Thead) ou roscas de gás BS (Whitworh). Esses tipos de extremidades não são recomendadas para temperaturas elevadas. Fig. 7 • Extremidade com bolsas É restrita a condutos de água, esgoto e alguns produtos corrosivos, sendo raramente utilizada em processo. Fig. 8 A escolha de uma dessas extremidades é feita de acordo com o tipo de ligação estabelecida no projeto e é determinada em função das dimensões dos tubos, da pressão de trabalho, da temperatura etc. Maiores detalhes sobre os tipos de uniões citados aqui você encontrará no item relativo aos acessórios. 28 - SENAI/RJ
  • 23. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Identificação das tubulações no projeto Todos os projetos industriais adotam um sistema de identificação para todas as tubulações, vasos, tanques, máquinas e instrumentos. No caso das tubulações, elas são identificadas por siglas que englobam: - o diâmetro nominal da linha, que geralmente é fornecido em polegadas; - a abreviatura do tipo de fluido que circula na linha (água, vapor, gás etc.); - o número da unidade de processo; - o número da linha; - a especificação da linha quanto aos materiais de sua composição (característica da firma); - o tipo de isolamento, se houver. Veja este exemplo. 6” – A. 320 – B diam. nominal da linha tipo de fluido número da linha e da área especificação do material Vamos agora comentar sobre cada um desses elementos que compõem a identificação da tubulação no projeto. • Diâmetro nominal É geralmente fornecido em polegadas. No exemplo apresentado ele é de 6". • Tipo de fluido A letra indicativa dos fluidos é estabelecida pela empresa executora dos projetos. Essa letra pode vir sozinha ou acompanhada de outra, para melhor definição do tipo de fluido. SENAI/RJ - 29
  • 24. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Dentre as várias letras utilizadas e os fluidos que elas indicam, destacamos alguns exemplos: C - combustível G - gases V - vapor O - óleo SW - água salgada H - ácido N - cáustico W - água Ai - ar de instrumentos HW - água quente • Número da linha Nesse número, o primeiro ou os primeiros algarismos indicam a área em que a tubulação se encontra. E os últimos indicam o número de ordem da linha. Por exemplo: o número 243 indica área 2 e tubulações no 043. • Especificação do material Essa especificação é feita de acordo com as normas, sendo apresentada no projeto executado exclusivamente para cada classe de serviço e para cada projeto ou instalação. A letra especifica o material, como vimos no exemplo anterior. Finalmente vale lembrar que, assim como ocorre com as tubulações, os equipamentos também são indicados por siglas, como podemos ver nesses exemplos: B – 304 T – 401 ↓ ↓ Bomba Torre P - 405 V - 302 ↓ ↓ Permutador Vaso 30 - SENAI/RJ
  • 25. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Representação gráfica dos tubos nos desenhos de tubulações Nos desenhos de tubulações, os tubos devem ser representados de modo específico, como determinam suas respectivas normas. Essa representação pode ser relativa a tubos de processo ou a tubos para instrumentação. Vejamos cada caso. Representação dos tubos de processo A norma NB-59 rev.C - set.99 da Petrobras estabelece duas formas de representação dos tubos de processo, que variam em função do diâmetro desses tubos. • Para tubos de φ a ≥ 12" Observe, nas figuras que seguem, a vista frontal e a vista de perfil, respectivamente, da representação de um tubo de processo. sinal de interrupção vista frontal vista de topo ou lateral Fig. 9 • Para tubos acima de 12" Nesse caso, a representação é feita com linha dupla, num pequeno trecho somente, como vemos na figura 10. Veja os sinais que aparecem nas extremidades das linhas e que indicam a interrupção no desenho. vista frontal vista de topo ou lateral Fig. 10 SENAI/RJ - 31
  • 26. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Representação dos tubos para instrumentação A representação dos tubos para instrumentação também é feita de acordo com a simbologia das normas ISA, para instrumentação, como mostrado a seguir. • Ar para instrumentação (geral) • Sinal pneumático • Sinal hidráulico • Linha de vapor É importante lembrar que, no desenho, a espessura das linhas dos tubos para instrumentação deve ser mais fina do que a utilizada para os tubos de processo. Anotação da identificação da tubulação no desenho A indicação que individualiza cada trecho da tubulação é utilizada em plantas de tubulações, isométricos e fluxogramas, sendo anotada na parte superior da linha do tubo. Na parte inferior do tubo é anotada a altura ou elevação (EL.) em que está localizado o tubo em relação ao grade da planta. Essa altura pode ser expressa em unidades do sistema métrico ou do sistema inglês. A figura 11 mostra as anotações de identificação que são feitas nas linhas do desenho. Observe com atenção. 32 - SENAI/RJ
  • 27. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas 2” O 415 – A EL 104.000 4” O 401 – BV EL 104.000 EL 10.000 Fig. 11 Agora analise alguns exemplos de anotações que são feitas para identificação da tubulação em planta, isométrico e fluxograma. • Representação em planta 4” – A – 302 – B EL 102.000 3” – A – 302 – A EL 101.000 B32 Fig. 12 • Representação em isométrico B 2– – 30 0 A A .00 – 4”– 102 302 EL – 00 – A 1.0 3” 10 EL 2 B3 Fig. 13 SENAI/RJ - 33
  • 28. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Representação em fluxograma 3” O 304 - B 3” O 305 - B 4” O 302 - B 4” O 303 - B 2” 302 - B B - 31 - B B - 31 - A 4”- V301 - BV 4” - F301 - A Fig. 14 Acessórios de tubulações Acessórios de tubulações são peças utilizadas nas tubulações de modo a permitir mudanças de direção, de nível, derivações, redução ou ampliação do diâmetro da tubulação. Os materiais das conexões são os mesmos utilizados na fabricação dos tubos. E as normas que regulam a fabricação desses acessórios são as seguintes: - para dimensões e especificação → Norma ANSI 3.31, B 16.9, B 10.11, B 16.5 - para fabricação → Norma ASTM A-232, A105, A.197, A-126 - para especificação de materiais → Norma ASTM P.B 15, PB 15, PB.PB 157 - para símbolos gráficos para desenho de tubulação → Norma N-59 rev.C - set.99 Tipos de conexões As conexões das tubulações são de diferentes tipos, com diferentes finalidades, como podemos ver a seguir. 34 - SENAI/RJ
  • 29. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Curvas e joelhos Para mudança de direção. • Tês, cruzetas e Y Para derivações ao mudar de direção da tubulação. • Luvas, niples e uniões Para ligar tubos entre si ou com algum outro acessório. • Tampões, bujões e flanges cegos Para fechamento de extremidades de tubos ou equipamentos. • Reduções Para mudar, seja para maior ou menor, o diâmetro da tubulação. • Flanges Para fazer a ligação entre tubos ou entre tubos e acessórios. • Válvulas Para controlar e interromper o fluxo de uma tubulação. Todos esses acessórios são fabricados de acordo com o tipo de ligação empregada, ou seja, com o procedimento adotado para unir tubos entre si, ou tubos com algum acessório ou algum equipamento. Os procedimentos para ligação podem ser de seis tipos, a saber: - por solda, de topo ou de encaixe; - rosqueada; - flangeada; - ponta e bolsa; - compressão. Vamos analisar, com mais detalhes, cada uma das conexões aqui apresentadas. SENAI/RJ - 35
  • 30. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Curvas e joelhos As finalidades das conexões do tipo curva e joelho, como já vimos anteriormente, é propiciar mudanças de direção da linha. Esses acessórios podem ser dos seguintes tipos: - joelhos; - curvas de raio curto; - curvas de raio longo; - curva em gomos. As figuras que seguem mostram algumas conexões desse tipo. curva de raio longo curva de raio curto 90 o 90 o 45 o 180 o com redução em gomos (90o) Fig. 15 As ligações dessas conexões com os títulos podem ser: - rosqueadas; - por solda de topo; - por solda de encaixe; - flangeadas. Curvas e joelhos rosqueados As curvas e joelhos rosqueados, que vemos nas figuras a seguir, são utilizados para instalações de água e ar condensado de baixa pressão até 4". rosca joelho tubos joelho de 90o joelho de 45o MONTAGEM Fig. 16 36 - SENAI/RJ
  • 31. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Os materiais usados na fabricação de curvas e joelhos rosqueados são os seguintes: - aço maleável, como especificado na Norma ASTM-A197; - ferro fundido, latão ou aço-carbono forjado, como determina a Norma ASTM A.105 a 181, nas classes de pressão de 125, 150, 300, 2000, 3000 e 6000, com variações de diâmetro de 1/4 a 4". As dimensões das roscas das curvas e joelhos são normatizados pela Norma API B.2.1 e Norma API 6A. Nos desenhos de tubulação, a representação gráfica das curvas e joelhos rosqueados é feita de acordo com a simbologia do sistema ASA. Vejamos como é feita essa representação em diferentes vistas e, depois, um exemplo de como ela é aplicada em desenhos de tubulação. • Representação por símbolos gráficos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixa para plantas de tubulação VISTAS a - vista frontal (elevação) b e c - vistas laterais (perfil) b d - vista superior (planta) a c d Fig. 17 • Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos rosqueados ou solda de encaixe em plantas de tubulações tubo joelho vista frontal (elevação) vista lateral (perfil) vista superior (planta) Fig. 18 SENAI/RJ - 37
  • 32. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Curvas e joelhos para solda de encaixe Esses acessórios são utilizados para tubulações que variam de 1/8" a 4", nas classes 200, 3000, 4000 e 6000. Observe as duas figuras. encaixe Fig. 19 joelho ou curva solda de encaixe solda de encaixe tubos Fig. 20 Os materiais empregados nos joelhos e curvas para solda de encaixe são normalizados pela Norma ASTM A.105 e A-181 (referente a aços-liga, inox e aço-carbono forjado). A representação gráfica desse tipo de acessório, para emprego em desenhos de tubulações, é a mesma empregada para os joelhos rosqueados. Curvas e joelhos flangeados As curvas e joelhos flangeados são acessórios bem mais raros do que os de outros tipos, sendo fabricados com diâmetro de 1" a 24" em ferro fundido e em aço fundido. As duas figuras exemplificam esse tipo de acessório. 38 - SENAI/RJ
  • 33. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas furos para colocação dos parafusos ou estojos flange Fig. 21 estojos ou parafusos com porca tubo tubo Fig. 22 As curvas e joelhos flangeados devem obedecer às determinações da Norma ABNT P-PB-15 e da Norma 16.5, que normalizam esses acessórios em dimensões, pressões e temperaturas de trabalho. De acordo com a simbologia da Norma N-59 rev.C - set.99 da Petrobras, a representação gráfica das curvas e joelhos flangeados é feita como ilustramos a seguir. Veja depois um exemplo de desenho de tubulação, em que essa representação é empregada. • Representação gráfica para desenho de tubulações VISTAS a - vista frontal (elevação) b a c b e c - vistas laterais (perfil) d - vista superior (planta) d Fig. 23 SENAI/RJ - 39
  • 34. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Aplicação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos flangeados para desenho de tubulações vista frontal vista lateral Fig. 24 Curvas e joelhos para solda de topo Esses acessórios são empregados em tubulações acima de 2" e fabricadas em aço-carbono, aço- liga e aço inox forjado, sendo de 30°, 45°, 180°. A Norma ANSI B.16.9 identifica esse tipo de acessório. E os materiais com que eles são fabricados são normalizados pela Norma ASTM. A-234, no caso do aço-carbono. Observe as curvas e joelhos para solda de topo nessas duas figuras. biséis tubo Fig. 25 solda tubo joelho tubo solda Fig. 26 40 - SENAI/RJ
  • 35. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Como você pode ver, as extremidades dessas conexões já são preparadas com um chanfro próprio para solda de topo, como também a extremidade dos tubos. Veja agora a representação gráfica das curvas e joelhos para solda de topo e respectiva aplicação em desenhos de tubulações. • Representação dos símbolos gráficos de curvas e joelhos para solda de topo para desenho de tubulações VISTAS a - vista frontal (elevação) b e c - vistas laterais (perfil) (b) (a) (c) d - vista superior (planta) (d) Fig. 27 • Aplicação dos símbolos de curvas e joelhos para solda de topo em desenho de tubulações Fig. 28 Tês, cruzetas e Y Observe as figuras que mostram, respectivamente, um tê, uma cruzeta e um Y em 45º, acessórios de tubulações que têm a finalidade de fazer derivações, vínculos e mudar direções. SENAI/RJ - 41
  • 36. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Fig. 29 Fig. 30 Fig. 31 Os tês, cruzetas e Y admitem diferentes tipos de ligações, que podem ser rosqueadas, solda de topo, solda de soquete e flangeada. Veja exemplos desses tipos de ligações nas figuras que seguem. • Tê rosqueado tubo tubo Fig. 32 • Cruzeta para solda de encaixe tubo solda solda tubo Fig. 33 42 - SENAI/RJ
  • 37. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Tê ou Y 45º flangeado flange tubo tubo Fig. 34 As normas para cada um desses acessórios e de seus tipos de ligações são as mesmas dos acessórios já trabalhados até aqui. A representação gráfica dos tês, cruzetas e Y, de acordo com a simbologia da norma N-59 rev.C - set.99 da Petrobras, é mostrada nas figuras que seguem. Observe com atenção. • Representação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenho de tubulações tês cruzetas “Y” a 45o solda de encaixe rosqueado e solda de topo flangeadas Fig. 35 SENAI/RJ - 43
  • 38. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Aplicação dos símbolos gráficos de tês, cruzetas e Y para desenhos de tubulações cruzeta com rosca ou solda de encaixe “Y” com solda do topo cruzeta flangeada tê com solda do topo Fig. 36 Luvas, niples e uniões As luvas, niples e uniões têm a finalidade de fazer a ligação de tubos entre si ou com algum equipamento. Esses acessórios, quanto ao tipo de ligação, podem ser: rosqueados, solda de encaixe, e solda de topo (só acima de 2"). Veja alguns exemplos nas figuras que seguem. • Luva rosqueada tubo luva tubo Fig. 37 44 - SENAI/RJ
  • 39. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Luva para solda de encaixe tubo solda luva tubo Fig. 38 • Meia-luva Fig. 39 • Niple tubo niple tubo Fig. 40 SENAI/RJ - 45
  • 40. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • União montada tubo tubo união Fig. 41 • União desmontada tubo união tubo Fig. 42 Agora observe alguns exemplos de montagem de instrumentos com o emprego de luvas, niples e uniões, entre outros acessórios. bucha de red. φ 2” x 3/4” material de acordo com especificação da tubulação luva de redução niple φ 2” x 50mm tubo tê φ 2” tubo φ 2” x 100mm Fig. 43 46 - SENAI/RJ
  • 41. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas redução concêntrica ou excêntrica conforme luva φ 3/4 x 300 conveniência da tubulação curva φ 3” Fig. 44 luva φ 3/4 3000 (pela tubulação) tubo φ 4” redução concêntrica ou excêntrica conforme conveniência da tubulação Fig. 45 Também no caso das luvas e das uniões, a representação gráfica a ser empregada nos desenhos de tubulações é feita de acordo com a simbologia da norma N-59 rev.C de set.99 da Petrobras. Lembramos que não há uma representação isolada para os niples, mas somente em planta. Então vejamos a representação gráfica das luvas e das uniões e, também, alguns exemplos em que essa representação é aplicada. SENAI/RJ - 47
  • 42. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Representação dos símbolos gráficos de luvas e uniões para desenhos de tubulações luva união tubo rosqueado e solda de encaixe tubo planta e elevação meia luva soldada solda de topo não é aplicável planta e elevação Fig. 46 • Aplicação dos símbolos de luvas, niples e uniões em desenhos de tubulações tubo meia luva soldada luva niple válvula Fig. 47 plug união luva Fig. 48 48 - SENAI/RJ
  • 43. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas união Fig. 49 Tampão (ou caps) e bujões ou plugs Os tampões, também chamados de caps, e os bujões, conhecidos por plugs, têm a finalidade de fechar as extremidades de tubos, válvulas, instrumentos ou equipamentos. O tipo de ligação desses acessórios pode ser rosqueado, por solda de encaixe e solda de topo. Veja alguns tampões com diferentes tipos de ligação. Fig. 50 Agora observe um bujão. bujão tubo tubo Fig. 51 Os bujões podem ser de diferentes tipos, de acordo com o tipo de cabeça, como mostrado nesta outra figura. SENAI/RJ - 49
  • 44. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas cabeça cilíndrica cabeça sextavada cabeça quadrada Fig. 52 A representação dos tampões e dos bujões, em conformidade com a norma N-59 rev.C da Petrobras, bem como a sua aplicação em desenhos de tubulações é o que veremos a seguir. • Representação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações tampões ou caps bujões ou plugs solda de encaixe rosqueado ou plugs solda de topo não é aplicável Fig. 53 • Aplicação dos símbolos gráficos dos tampões e bujões para desenho de tubulações tampão plug redução – 4” x 3” 3 – 0 – 32 luva soldada niple válvula plug Fig. 54 50 - SENAI/RJ
  • 45. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Exemplos de desenhos típicos para montagem de instrumentos instrumento (P1) niple união luva niple tê p/instr. tubo niple p/tub válvula bujão p/tub p/instr. Fig. 55 Reduções As reduções têm a finalidade de mudar, para maior ou para menor, o diâmetro de uma tubulação, podendo utilizar os seguintes tipos de ligações: rosqueadas, soldas de encaixe, solda de topo e flangeada. São vários os tipos de redução, dentre os quais destacamos: tês, curvas ou joelhos de 90°e de 45°, luvas, reduções concêntricas e excêntricas, niples e buchas. Tê de redução Essas reduções são fabricadas para ligações com rosca, com solda de topo, solda de encaixe e flange. Os materiais mais utilizados nos tês de redução são o aço-carbono ASTM A.234 e o aço forjado. A Norma ANSI B.16.9 e a Norma ANSI B.31 estabelecem a faixa de pressão até 2000. Na figura que segue podemos ver alguns tês de redução, cada qual com um tipo distinto de ligação. Observe com atenção. SENAI/RJ - 51
  • 46. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas rosqueado flangeado Fig. 56 Curvas ou joelhos de redução São fabricados para ligações rosqueadas, com solda de topo ou solda de encaixe, segundo a Norma ANSI B 16.9, Norma ANSI B 16.11 e a Norma ASTM A 105 a 181. Nesta figura você pode ver um joelho de redução (90°). redução tubo φ menor solda φ maior tubo φ maior Fig. 57 52 - SENAI/RJ
  • 47. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Luvas de redução Esse tipo de redução é empregado em ligações rosqueadas e nas ligações com solda de encaixe. São fabricadas com diâmetro de 1/4" a 6" em ferro maleável e em aço forjado, de acordo com as determinações da Norma ASTM A. 197, Norma ASTM A - 105 e Norma ANSI B 16.11. Veja, na figura, uma luva de redução rosqueada. Fig. 58 E agora, nessa outra figura, temos uma luva de redução para solda de encaixe. luva de redução tubo φ maior tubo φ menor Fig. 59 Reduções concêntricas e excêntricas Essas reduções são fabricadas para ligações de solda de topo segundo a Norma ANSI B 16.9 e a Norma B 16.31, para diâmetros (Ø) de 1/2" a 24". As reduções flangeadas, quando fabricadas em aço fundido de diâmetros compreendidos entre 2" e 24", a pressões de 150° a 1500°, obedecem à Norma ANSI 13.16.5. Quando elas são de ferro fundido, com diâmetro a partir de 1" até 24", a pressões de 125° a 250°, são normatizadas pela Norma ABNT P.PB. 15. SENAI/RJ - 53
  • 48. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Vamos ver, então, alguns tipos de reduções concêntricas e excêntricas. Nessa primeira figura temos uma redução côncava para solda de topo. Fig. 60 E nessa outra, podemos observar uma redução excêntrica para solda de topo. tubo φ maior redução excêntrica tubo φ menor Fig. 61 Finalmente, nas duas figuras que seguem temos, respectivamente, uma redução flangeada excêntrica e, depois, uma redução flangeada concêntrica. Fig. 62 Fig. 63 54 - SENAI/RJ
  • 49. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas A simbologia ASA aplicada na representação gráfica das reduções concêntricas e excêntricas pode ser analisada logo a seguir, como também um exemplo de aplicação dessa representação em desenhos de tubulações. • Representação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas para desenho de tubulações rosqueado e flangeado solda de topo solda de encaixe concêntricas reduções 6x4 4x2 6x4 excêntricas reduções 6x4 4x2 6x4 Fig. 64 • Aplicação dos símbolos gráficos de reduções concêntricas e excêntricas em desenhos de tubulações V31 redução concêntrica 6”x 4” 4”– A – 405 redução redução excêntrica redução excêntrica 6”x 6”x 4” 6”x 4” 6”x 4” Fig. 65 SENAI/RJ - 55
  • 50. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Niples de redução A aplicação mais comum dos niples de redução é para diâmetro de até 4", rosqueados ou com solda de encaixe. De acordo com as extremidades, os niples de redução se diferenciam e recebem diferentes nomes, que vamos ver agora, juntamente com a figura que ilustra cada um deles. • BET (Both End Thread) Para extremidades rosqueadas. Fig. 66 • BEP (Both End Plain) Para extremidades lisas. Fig. 67 • LET-SEP (Lang End Thread - Small And Plain) Para extremidade maior rosqueada e extremidade menor plana. Fig. 68 56 - SENAI/RJ
  • 51. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • LEP-SET (Lange And Plain - Small And Thred) Para extremidade maior lisa e extremidade menor rosqueada. Fig. 69 Nesta outra figura, você pode observar um exemplo de aplicação de niples de redução e de tê de redução. 2" niple de redução 3" x 2" (LEP-SET) Tê de red. 3" X 2" 3" niple normal 3" niple 3" união 3" válvula 2" válvula união 3" retenção Fig. 70 Os tês, luvas e niples de redução não têm uma simbologia específica para representação gráfica em desenhos de tubulações. Por isso, são utilizados os símbolos normais, porém escrevendo-se as especificações de reduções próximas aos diâmetros nominais. Veja os símbolos gráficos de tês e luvas de redução para desenhos de tubulação, de acordo com a norma N-59 rev.C set.99 da Petrobras. luva de redução 4" x 3" redução 3" x 3" x 2" Fig. 71 SENAI/RJ - 57
  • 52. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Buchas de redução As buchas de redução são geralmente rosqueadas, com dimensões de 1/2" a 4", e de aço forjado, segundo a Norma ASTM A. 105, com classe de pressão de 2000, 3000 a 6000. A título de exemplo, observe uma bucha de redução rosqueada. tubo φ menor tubo φ maior bucha de redução Fig. 72 Flanges Os flanges são acessórios destinados a fixar tubos entre si ou tubos com válvulas ou, ainda, com bocais de equipamentos como bombas, compressores, permutadores, torres e outros. Eles possibilitam maior facilidade de desmontagem que os demais tipos de ligações. As normas ANSI B.16.5 (American National Standard Institute) padronizam dimensões nominais de flanges de 1/2" até 24’ de diâmetro. As normas também estabelecem faixas de temperatura, que variam de 100oC a 1000oC, a pressões de serviço que variam de 1000 a 2500PSI. As pressões são agrupadas em 7 classes que são: 150, 300, 400, 600, 1500 e 2500PSI. porca parafusos tubo flange equipamento flange tubo flanges Fig. 73 58 - SENAI/RJ
  • 53. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Os tipos de flanges mais comum são: - integral; - de pescoço; - rosqueado; - sobreposto; - de encaixe; - solto; - cego; - flange com placa de orifício (para instrumentos). Vamos comentar e ilustrar alguns desses flanges. Flange integral Esse tipo de flange é antigo, bastante resistente, e restrito ao tubo de ferro fundido. Veja um flange integral na figura. furos para parafusos e porcas tubo Fig. 74 Flange de pescoço (Welding Neck Wn) É o flange mais usado em tubulações industriais, sendo bastante resistente. Ele é ligado ao tubo por uma solda de topo. Os tubos devem ter as extremidades biseladas para permitir a soldagem. Por isso, esse tipo de flange é de custo maior que os demais. SENAI/RJ - 59
  • 54. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Observe um flange de pescoço. pescoço pescoço tubo solda Fig. 75 Veja um exemplo de aplicação de flange de pescoço. flange A flange B tubo A tubo B parafusos porcas Fig. 76 Flange rosqueado (Screwed Scr) É aplicado principalmente em tubos de materiais não-soldáveis, tais como ferro fundido e alguns aços-ligas não-soldáveis. São bastante empregados em tubulações para água e ar comprimido. Nas duas figuras que seguem observe, primeiramente, um flange rosqueado. E, logo depois, um exemplo de aplicação desse tipo de flange. flange tubo Fig. 77 60 - SENAI/RJ
  • 55. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas flange A flange B tubo A tubo B Fig. 78 Flange sobreposto (Slip on - SO) É aplicado em serviço de baixas pressões e temperaturas. Tem custo baixo, sendo de fácil montagem e alimento. A figura ilustra um flange sobreposto. solda em ângulo tubo Fig. 79 E nesta outra figura podemos ver um exemplo de aplicação de flange sobreposto. flanges tubo A tubo B solda solda Fig. 80 SENAI/RJ - 61
  • 56. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Flange cego É o flange que tem a finalidade de fechar extremidades de tubos. É necessário que haja na extremidade do tubo um flange qualquer, para que possa haver a fixação do flange cego. Veja um flange cego. Fig. 81 Observe também um exemplo de aplicação do flange cego nesta outra figura. flange cego flange tubo junta solda Fig. 82 Vejamos agora como é feita a representação gráfica de flanges, de acordo com a simbologia do sistema ASA; depois observe três exemplos de aplicação dessa representação em desenhos de tubulações. 62 - SENAI/RJ
  • 57. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Representação dos símbolos gráficos de flanges rosqueado ou sobreposto pescoço virola cego solda de encaixe flange de pescoço flange cego Fig. 83 • Aplicação da representação dos símbolos gráficos de flanges para desenhos de tubulações flange cego suporte 8” – AJ – 513 – 12 – A 360 8” – AJ – 513 – 12 – A 700 400 Fig. 84 flange sobreposto flange de pescoço Fig. 85 SENAI/RJ - 63
  • 58. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Flange com placa de orifício Esse tipo de flange é o flange sobreposto ou o de pescoço ou, ainda, o rosqueado que sofre adaptações para permitir a colocação de uma placa de orifício, de modo a tornar possível a medição de vazão. Em cada flange há 2 furos roscados para tomadas de pressão para os instrumentos. Fazer medição com placas de orifício é o meio mais sensível, barato e mais utilizado em planta de processo. A placa com um orifício é inserida na linha, de forma que restringe a seção do fluxo, causando uma variação de pressão que está em relação com o fluxo que circula. O tubo Venturi ou o tubo de Pilot são similares em princípio, sendo utilizados quando são especificados pela engenharia de instrumentação. As placas de orifício são colocadas entre dois flanges apropriados, denominados flanges de orifício, e utilizadas em linha de processo de 2" a 12" de diâmetro. As normas ANSI B 16.20 regulam as dimensões dos diversos tipos de flanges de orifício. A maioria dos materiais de fabricação dos flanges é da norma ASTM A.105 gr.2. Os parafusos e porcas são ASTM A.307 gr.B, com dimensões e tipos das normas ANSI 13.2.1. As juntas são idênticas às dos flanges comuns. A figura mostra um flange com placas de orifício. placa de orifício flange flange tubo tubulação de impulso (tubing) tubo Fig. 86 A seguir você verá como os flanges com placa de orifício são representados graficamente e, logo depois, vai analisar o exemplo de aplicação dessa simbologia. 64 - SENAI/RJ
  • 59. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Representação gráfica de flanges com placa de orifícios para instrumentação placa de orifício conectado placa de orifício com tomada placa de orifício (tomada a um indicador de fluxo via contraída ou no tubo de pressão no próprio) tipo pressão diferencial placa de orifício com tomada tomada de teste em via placa de orifício e na via contraída ou no tubo contraída ou no tubo equipamento de troca rápida conectado a um transp. de sem a placa de orifício fluxo tipo pressão diferencial Fig. 87 A norma ISA S 5.1 – Instrumentation Symbols and Identification é aplicada para simbologia e identificação dos símbolos para instrumentação. • Flange de orifício (desmontado) parafuso bujão porca arruela juntas tubo tubo placa de orifício flange (de pescoço) Fig. 88 SENAI/RJ - 65
  • 60. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Exemplo de instalação típica de instrumentação em uma tubulação válvula globo Fig. 89 0 – 210 – 6" – 3BA 0 – 210 – 6" – 3BA 0 – 215 – 3" – 2B 0 – 212 – 2" – 3BA 0 – 212 – 2" – 3BA 1 ½" FE - Elemento primário do fluxo 2" FT - Transmissor ou fluxo FIC - Indicador e controlador de fluxo FC ¾ Fig. 90 Válvulas As válvulas são dispositivos que permitem controlar ou interromper o fluxo em uma tubulação, sendo um dos acessórios mais importantes. Neste item vamos mostrar as diversas válvulas e seus respectivos símbolos gráficos para o desenho de tubulações e fluxogramas, sem entrar em detalhes sobre seu funcionamento ou aplicação. 66 - SENAI/RJ
  • 61. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas A inspeção e os testes de válvulas são normatizados pela Norma API-598. Já as dimensões, os materiais de controle, as condições de trabalho, os testes de aceitação para refinarias de alguns tipos de válvulas devem obedecer às determinações da Norma ABNT EB-141, Norma P-PB-37 e Norma ANSI -B-16.10. Classificação das válvulas Considerando a finalidade das válvulas nas tubulações de processo, elas são classificadas em três grandes grupos, a saber: - válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção; - válvulas que permitem o fluxo em uma só direção; - válvulas controladoras de pressão. Cada uma dessas válvulas, por sua vez, podem ser de tipos variados, como vemos neste esquema. de gaveta de bloqueio de macho de esfera 1. válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção de globo de agulha de regulagem de borboleta de diafragma de controle de retenção de levantamento e de pé 2. válvulas que permitem fluxo de retenção de “portinhola” em uma só direção de retenção de “esfera” de retenção e fechamento redutiva de pressão a jusante reguladora de pressão 3. válvulas controladoras de pressão de segurança e alívio a montante de contrapressão SENAI/RJ - 67
  • 62. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Tipos de ligações das válvulas As extremidades das válvulas devem estar em conformidade com a Norma ANSI 11.31. E as extremidades dos tubos, para aplicação das válvulas, podem ser de diferentes tipos. Extremidade rosqueada É aplicada em válvulas de 4" ou menos, sendo empregada em tubulações em que as ligações rosqueadas são permitidas. Extremidade para solda de encaixe Aplicada em válvulas de aço de menos de 2", e empregada em tubulações por solda de encaixe. Extremidade flangeada Esse tipo de extremidade é aplicada em quase todas as válvulas, de qualquer material, e empregada em tubulações industriais de 2" ou maiores. Extremidade para solda de topo Aplicadas em válvulas de aço de mais de 2", em serviços com pressões muito altas ou com fluidos em que se exijam absoluta vedação e nenhum risco de vazamento. Tipos de válvulas e respectivas simbologias para desenhos Vejamos agora, por meio de figuras, os diferentes tipos de válvulas que acabamos de analisar e a simbologia empregada para representá-las em desenhos de tubulações. Observe cada caso com atenção. Válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção A seguir apresentamos as válvulas que controlam o fluxo em qualquer direção e, logo depois de cada uma, você encontrará a simbologia adotada para representar graficamente essas válvulas em desenhos de tubulações. 68 - SENAI/RJ
  • 63. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Válvula de gaveta (de bloqueio) gaveta tubo tubo gaveta Fig. 91 rosqueada ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta/elevação Fig. 92 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras • Válvula de macho (de bloqueio) alavanca flange flange macho orifício de passagem macho orifício de passagem Fig. 93 SENAI/RJ - 69
  • 64. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas rosqueada ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta / elevação Fig. 94 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras • Válvula de esfera (de bloqueio) esfera Fig. 95 rosqueada ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta / elevação Fig. 96 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras 70 - SENAI/RJ
  • 65. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Válvula de globo (de regulagem) globo Fig. 97 rosqueada ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta / elevação Fig. 98 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras • Válvula de agulha (de regulagem) agulha Fig. 99 SENAI/RJ - 71
  • 66. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas rosqueado ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta/elevação Fig. 100 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras • Válvula de borboleta (de regulagem) Fig. 101 rosqueada ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta/elevação Fig. 102 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras 72 - SENAI/RJ
  • 67. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas • Válvula de diafragma (de regulagem) diafragma fechado aberto Fig. 103 rosqueada ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta /elevação Fig. 104 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras • Válvula de controle (de regulagem) - Norma ISA RP41 (para dimensões); norma S.51 (para simbologia) diafragma de ar haste Fig. 105 SENAI/RJ - 73
  • 68. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas rosqueado ou solda de topo flangeada solda de encaixe planta/elevação Fig. 106 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras Ainda em relação às válvulas de controle, observe, nesta outra figura, os símbolos empregados para a sua representação gráfica em fluxogramas. operada por operada por motor operada por solenóide válvula auto atuada êmbolo hidráulico de diafragma transmissão pneumática entre controle manual em atuador manual instrumento e válvula de linha de processo diafragma Fig. 107 – Simbologia norma N-59 rev. C - set.99 da Petrobras Válvulas que permitem fluxo em uma só direção Agora, para esse grupo de válvulas, primeiro vamos apresentar a ilustração de cada uma delas somente depois, ao final, apresentaremos a representação gráfica, uma vez que nesse grupo não há uma simbologia específica para cada tipo em separado. 74 - SENAI/RJ
  • 69. Tubulações Industriais – Tubos, Acessórios e Válvulas Acompanhe as figuras com bastante atenção. • Válvula de retenção de levantamento entrada saída tampão Fig. 108 • Válvula de retenção de portinhola flange de tampo pino entrada flange de saída entrada saída sede tampão Fig. 109 • Válvula de retenção de esfera entrada saída esfera Fig. 110 SENAI/RJ - 75