Curso de Estrutura Metálica

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1
Curso de Estrutura Metálica
Professor: Carlos Gide Mendes de Lira
· Formação
Pós-Graduação
Engenharia Mecatrônica
Graduação
Gerenciamento em Ambiente Informatizado
· Cursos
Organização e Normas
Desenho de Instalações: hidráulicas, esgoto, gás, elétricas e telefone
Desenho de Tubulações Industriais
Desenho de Estruturas Metálicas
AutoCad Release 13c4 2D e 3D
MicroSTATION 2D e 3D
Computação Gráfica
Windows NT serve
· Experiência Profissional
Projetos Instalações Civis
Projetos Instalações Portuárias
Projetos de Instalações Petroquímicas
Projetos de Instalações Químicas
Projetos Instalações Siderúrgica
Aula Assunto Atividade
1 Fabricação e Montagem de Estruturas Metálicas Exposição Teórica
2 e 3
Suporte de Tubulações; Cálculo do Diâmetro das 
Tubulações e Cálculo da Espessura de Parede, e do Vão 
entre Suportes; Dilatação Térmica e Flexibilidade das 
Tubulações; Cálculo da Flexibilidade pelo Método da Viga 
em Balanço Guiada
Exposição Teórica
4 Vãos Máximos Entre Suportes De Tubulação Exposição Teórica 
e Exercícios
CONTEÚDO da AULA 1:
· Norma Petrobrás N-293
Fabricação E Montagem De Estruturas Metálicas
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FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS (PETROBRAS N-293)
1 OBJETIVO
1.1 Fixar as condições exigíveis para a fabricação e montagem de estruturas metálicas convencionais, estruturas metálicas de 
módulos e estruturas metálicas auxiliares para plataformas de produção.
1.2 A aplicação desta, é restrita a estruturas metálicas de aço-carbono e carbono manganês.
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES
Os documentos relacionados a seguir são citados no texto e contêm prescrições válidas para a presente Norma 
PETROBRAS; ABNT NBR; ANSI B; API Spec. ; ASME Section V; ASTM A; AWS D 1 1; FBTS N-001/92.
3 DEFINIÇÕES
Para a aplicação desta Norma devem ser utilizadas as definições da norma PETROBRAS N-1812 e mais as seguintes:
3.1 Componentes
Chama-se componente qualquer um dos dois seguintes:
a) Peça fabricada: Peça como saída de fábrica: Ex: virola, tramo, nó;
b) Subconjunto: Conjunto de duas ou mais peças fabricadas soldadas no canteiro de montagem: Ex: nó mais membro tubular, 
membro tubular-conjunto de vários tramos.
3.2 Estruturas Metálicas Auxiliares para Plataformas de Produção
São estruturas metálicas independentes do convés ou que o complementam, tais como: lança dos queimadores, estrutura 
para o pedestal do guindaste, sondas de produção “Work-Over”, heliponto.
3.3 Estruturas Metálicas Convencionais
São estruturas metálicas industriais que podem ser instaladas em terra ou em plataformas de produção e que suportam 
diretamente equipamentos e sistemas. Subdividem-se em dois tipos:
3.3.1 Primárias
Torre da tocha em Unidades Industriais ou quaisquer estruturas de suporte de equipamentos, que envolvam riscos de 
segurança operacional ou pessoal, tais como: pórticos ou suportes de tubulação, suportes de equipamentos de caldeiraria.
3.3.2 Secundárias
Escadas, plataformas de acesso, plataformas de operação, acessórios de plataformas de produção ou quaisquer estruturas 
que não impliquem em riscos de segurança operacional.
3.4 Estruturas Metálicas de Módulo para Plataformas de Produção
São as estruturas metálicas responsáveis pela integridade do módulo e que se apóiam nos conveses de plataformas de 
produção.
Nota: As demais estruturas dos módulos devem ser tratadas como estruturas convencionais.
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4.1 Documentação
Deve conter no mínimo o seguinte:
a) objetivo;
b) normas aplicáveis e documentos de projeto de fabricação;
c) definições;
d) tipos de bases e suportes provisórios e permanentes, selas de giro e apoios pivotados;
e) método de alinhamento e nivelamento dos apoios de estrutura;
f) preparação e testes do terreno;
g) seqüência de montagem e soldagem da estrutura;
h) métodos de acoplamento, ajustagem e pré-fixação de componentes à estrutura: - posição relativa dos componentes 
(método e equipamentos de verificação, medições e locais para execução da medições); - dispositivos de ajustagem e pré-
fixação (tipos, aplicação, quantidade, afastamento e dimensões);
i) tipos de andaimes, escadas e elevadores (plano de instalação, inspeção e manutenção);
j) cuidados gerais a serem adotados na soldagem;
l) método de controle e correção de deformações;
m) controle dimensional (tolerâncias, estudo prévio das contrações pós-soldagem, variações de temperatura, recalques 
admissíveis de apoios, deformações antes, durante e após a montagem, pré-deformações, eixos de seções e plano de inspeção 
contendo fases de execução).
4.1.1 Procedimento de recebimento, identificação e armazenagem de materiais e componentes.
4.1.2 Procedimento de Fabricação
4.1.3 Procedimento de Montagem
4.1.3.1 Para estruturas convencionais, o procedimento de montagem deve conter, no mínimo, as informações das 
alíneas a), b), c) e h) do item 4.1
4.1.4 Procedimento de Movimentação de Cargas
4.1.5 Procedimento de Controle Dimensional.
4.1.6 Procedimento de Recebimento, Tratamento, Conservação e Manuseio de Consumíveis de Soldagem
4.1.7 Procedimento de Tratamento Térmico
4.1.8 Procedimento de Pesagem
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4.1.9 Procedimento de Pré-Aquecimento
Deve conter no mínimo o seguinte:
a) objetivo;
b) normas aplicáveis;
c) definições;
d) métodos e equipamentos a serem utilizados;
e) método e extensão de verificação e medição dos limites máximo e mínimo de temperatura.
4.1.10 Procedimento de Enchimento Adicional, de Reparo de Solda e de Metal de Base
Deve estar de acordo com a norma PETROBRAS N-1852, item 4.1.6.
4.2 Fundações para Montagem
4.2.1 O projeto das fundações para as fases de montagem deve estar de acordo com a ABNT NBR 6122.
4.2.2 A preparação do terreno, bem como a execução das fundações e estruturas de concreto armado (blocos e pistas 
de embarque) devem estar de acordo com a norma PETROBRAS N-1644.
4.2.2.1 No assentamento de blocos pré-moldados é dispensada a interposição de camada de concreto magro entre o 
solo e o bloco.
4.2.2.2 A preparação da carreira de embarque deve obedecer às recomendações constantes da publicação “Standard for 
Insurance Warranty Surveys in Marine Operations” emitida pela DNV - DET NORSKE VERITAS.
4.2.3 Deve ser feita uma marcação de eixo e elevação nas bases e suportes.
4.2.4 Deve ser previsto um sistema de controle e compensação de recalques durante a montagem.
4.3 Fundações Definitivas
4.3.1 A preparação do terreno, bem como a execução das fundações e estruturas de concreto armado devem estar de 
acordo com a norma PETROBRAS N-1644.
4.3.1.1 As dimensões da base devem estar de acordo com o desenho de fundação de estruturas e devem ser registradas 
no certificado de conformidade da base, de acordo com o item 4.3.6.
4.3.2 Os chumbadores devem satisfazer a norma PETROBRAS N-134 e devem atender às seguintes tolerâncias:
a) diâmetro - ANSI B 1.1 - Seção 5;
b) comprimento de rosca - não deve ser menor que o especificado no projeto de fundações;
c) estado da rosca - não deve apresentar trincas e amassamentos, ou corrosão que impeça a movimentação de porca;
d) deve ser prevista uma proteção temporária contra corrosão dos chumbadores, após a instalação dos mesmos.
4.3.3 A posição relativa dos chumbadores na base deve atender às tolerâncias previstas na norma PETROBRAS N-1644.
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4.3.4 Deve ser feita uma marcação devazão ( ) .
2. Arbitra-se um valor para ( ).
3. Compara-se a velocidade calculada ( ) com a velocidade econômica para o 
caso.
4. A velocidade de escoamento deve ser igual ou imediatamente inferior à
velocidade econômica.
Q
D
V
Resulta em um problema econômico
CALCULADO O DIÂMETRO EM FUNÇÃO DO ESCOAMENTO É PRECISO ADEQUAR O VALOR ENCONTRADO 
COM AS DIMENSÕES NORMALIZADAS PARA FABRICAÇÃO DE TUBOS.
(O diâmetro calculado corresponde ao diâmetro interno do tubo)
3 – Cálculo em função das perdas de cargas (Aplicado em tubulações longas)
3.1– TOMA-SE: MAIOR VALOR DE VAZÃO ( )
MENOR DIFERENÇA DE PRESSÕES ( )
MAIORES VALORES DE ( E ) = Viscosidade cinemática
= Pressão de vapor na temperatura de operação
Q
ν vP
21 PP −
ν
vP
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J
3.2- UTILIZANDO AS VELOCIDADES ECONÔMICAS ARBITRA-SE UM DIÂMETRO.
3.3 – CALCULA-SE A PERDA DE CARGA TOTAL ( )
Para 2000
ESCOAMENTO TURBILHONAR
nR
ν
VdRn =
nR
2
32
gd
VLJ ν
=
L
V
g
dg
fLVJ
2
2
=
d
γ
f
f
FÓRMULA DE POISEUILLE
FÓRMULA DE DARCY
=Comprimento total do tubo mais os comprimentos 
equivalentes de todos os acidentes existentes.
= Velocidade do fluido
= Aceleração da gravidade
= Diâmetro interno do tubo
= Peso específico do fluido 
= Coeficiente de atrito do fluido
Os valores de são obtidos do ábaco de moody
Existem outras fórmulas para o cálculo das perdas de cargas; como é o caso da de williams-hazem deduzida especialmente 
para a água.
As perdas de cargas em acessórios e em derivações (perdas secundárias) são obtidas experimentalmente, para cada 
tipo e tamanho de acidente, e dadas em comprimento equivalente de tubo reto de mesmo diâmetro.
Existem gráficos, derivados das fórmulas vistas, que fornecem a perda de carga sob forma de perda relativa
(perda para um determinado comprimento).
3.4 – CALCULA-SE:
LIMITAÇÕES E ERROS 
NOS CÁLCULOS 
DE PERDAS DE CARGA
1 – Que e escoamento se de em regime permanente (não há variação no tempo). 
2 – Que o escoamento seja isotérmico.
3 – Que o fluido seja homogêneo (newtoniano).
4 – Que o fluido seja incompressível.
5 – Que a seção transversal da tubulação seja constante e perfeitamente circular.
( I )
( II )
Para linhas de recalque de bombas ou onde o escoamento se dê por diferenças 
de alturas ou de pressões
Para linhas de sucção de bombas






+−





+
γγ
2
2
1
1
PHPH
( ) 





++−− NPSHPHHP va
γγ 21
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3.5 – Compara-se o valor da perda de carga total ( ) com os valores obtidos nas equações ( i ) ou ( ii ).
Se ( ) for menor
· Vazão maior que a prevista.
· A pressão em ( 2 ) será maior que a esperada.
· O diâmetro arbitrado está superdimensionado.
Se ( ) for maior
· Vazão menor que a prevista.
· A pressão em ( 2 ) será menor que a desejada.
· O diâmetro arbitrado é insuficiente.
A partir das dimensões normalizadas, arbitra-se um novo valor para o diâmetro, procurando-se obter um valor de 
( ) imediatamente inferior aos valores de ( i ) ou de ( ii ).
4.1 - Exemplo numérico
J
J
J
J
Comprimento dos trechos retos de tubo: L1 = 4 m
L2 = 88 m
L3 = 75 m
L4 = 7 m.
Valor máximo da vazão: Q = 200 m3/hora.
Cotas de elevação: (ponto 1) H1 = 0,85 m
(ponto 2) H2 = 13,7 m.
Pressão de saída da bomba: P1 = 45 psig ≅ 310 Kpa.
Altura máxima do líquido no reservatório: hr = 9 m.
Pressão máxima no reservatório: Pr = 10 psig ≅ 69 Kpa.
Peso específico do fluido: γ = 9,5 N/dm3.
Viscosidade cinemática: ν = 550 cSt [10-6m2/s]
a) Cálculo de H1, H2, P1 e P2
H1 = 0,85 m
H2 = 13,7 m
P1 = 310 KPa
P2 = Pr + γ hr 69000 N/m2 + 9,5x103 N/m3 x 9 m = 
154500 N/m2 154,5 KPa 
b) Cálculo da diferença 
ENERGIA DO LÍQUIDO NO PONTO 1
+ = 34,11 m
ENERGIA DO LÍQUIDO NO PONTO 2
+ = 29,96 m
DIFERENÇA DE ENERGIA: 34,11 – 29,96 = 4,15 m






+−





+
γγ
2
2
1
1
PHPH












+
3
33
3
2
105,9
 310000
 85,0
m
dmx
dm
N
m
N
m






+
γ
1
1
PH






+
γ
2
2
PH






+−





+
γγ
2
2
1
1
PHPH
1- Qual o fluído teria sido adotado no exercício do exemplo, cite três fluídos 
e suas respectivas característica.
2 – Por que se adoto inicialmente a curva em gomos para efeito de calculo.
3 – Se for o caso qual o sobre espessura para corrosão.
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c) Cálculo do comprimento equivalente (arbitrando Ø 10”, série 40; temos d=254,5 mm )
Do gráfico ANEXO 2, temos:
Válvula de gaveta 2,00 m 2 Válvulas de gaveta 4,00 m
Válvula de retenção 23,00 m 1 Válvula de retenção 23,00 m
Curva de gomos 90° 4,20 m 4 Curvas de gomos 90° 16,80 m
Entrada no reservatório 9,00 m 1 Entrada no reservatório 9,00 m
Soma=52,80 m
Comprimentos dos trechos retos = 4 + 88 + 75 + 7 = 174,00 m 
Comprimento equivalente da tubulação = 174,00 + 52,80 = 226,80 m
d) Cálculo da perda de carga
d.1 – Cálculo do Número de Reynolds
Onde: = =
= 109,2 = 505
= 254,5 mm = 25,45 cm ComoE-mail: linkgide@predialnet.com.br
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3 – Tensões Primárias e Secundárias
Pressão
Tensão Primária Proveniente de esforços externos permanentes Pesos
Sobrecargas
Depende exclusivamente do valor do esforço que dá origem à tensão e independe do tempo
Esforço constante Tensão constante
Tensão Secundária Dilatação do próprio tubo ou transmitida de outro tubo ou de equipamento 
Tendem a diminuir de intensidade com o passar do tempo, devido ao relaxamento espontâneo; ainda que o 
esforço que lhe dá origem permaneça constante
Conseqüência Pode-se aumentar a tensão admissível
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4 – Tensões Admissíveis e Coeficientes de Segurança
Tensão Admissível = Limite de Resistência ou o Limite de Escoamento
= Coeficiente de Segurança
1. Tipo de Material (dúctil ou frágil)
2. Critério de cálculo (abstrações e simplificações)
Fatores Que Interferem 3. Tipo de carregamento (estático ou dinâmico)
no Coeficiente de Segurança 4. Variações nas condições de operação
5. Incerteza nas qualidades do material
6. Grau de segurança requerido
5 – Tensões Admissíveis da Norma ANSI/ASME B.31
Seções das normas Tensões admissíveis básicas:
(o menor dos seguintes valores)
B.31.1 Centrais de vapor LR/4 LE/1,66 Tdf 0,67 Tdfm 0,8 Trf
B.31.2 Tubulações de ar e gases LR/2,66
B.31.3 Refinarias, instalações petrolíferas, LR/3 LE/1,66 Tdf 0,67 Tdfm 0,8 Trf
petroquímicas e industrias químicas.
B.31.4 Oleodutos LE/1,39
B.31.5 Refrigeração LR/4 LE/1,66
B.31.7 Centrais nucleares LR/3 LE Tdf 0,67 Tdfm 0,8 Trf
B.31.8 Transporte e distribuição de gases LE/1,1
Onde:
LR = Valor mínimo do limite de resistência (ruptura) na temperatura considerada ou na temperatura ambiente, o que for menor.
LE = Valor mínimo do limite de escoamento na temperatura considerada ou na temperatura ambiente, o que for menor.
Tdf = Tensão mínima que causa uma deformação por fluência de 1%, ao fim de 100.000 horas, na temperatura considerada.
Tdfm = Tensão média que causa uma deformação por fluência de 1%, ao fim de 100.000 horas, na temperatura considerada.
Trf = Tensão mínima que causa a ruptura do material, em conseqüência de deformação por fluência, ao fim de 100.000 horas, 
na temperatura considerada. 
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6 – Critérios de Cálculo da Norma ANSI/ASME B.31 (Válido para as Seções 31.1, 31.3, 31.5 e 31.7)
1. Tensão máxima devido a pressão Sp max. Sh
2. Soma das tensões longitudinais Σ Sl Sh
(pressão, peso, sobrecarga etc.)
3. Tensões secundárias Sa = f(1,25Sc + 0,25Sh)
Sc = Tensão admissível na temperatura mínima do ciclo de variação, é em geral a temperatura ambiente
Sh = Tensão admissível na temperatura máxima do ciclo de variação
f = Fator de redução para serviços cíclicos
Até 7000 ciclos térmicos durante a vida útil f = 1
7 – Pressão e Temperatura de Projeto
valores considerados para efeito de cálculo e correspondem à condição mais severa de pressão e temperatura simultâneas.
Exemplo: Tubo de aço carbono ASTM A 106 Gr B, operam nas seguintes condições:
1) 430 °C 1) 45 °C
3MPa (≅ 30 Kgf/cm2) 4 MPa (≅ 40 Kgf/cm2)
Tensões admissíveis para cada caso:
Sh = 75,9 MPa (≅ 759 Kgf/cm2) Sh = 140,6 MPa (≅ 1406 Kgf/cm2)
Não deixar de considerar as condições transitórias que podem ocorrer nas tubulações.
Partida e parada do sistema (flutuações de pressão e temperatura)
Falhas no sistema de proteção ou de controle, bem como erros de operação (abertura ou fechamento indevido de uma 
válvula)
Paralisação repentina da circulação de um líquido – Golpe de Aríete
Resfriamento de gases contidos em tubulações (diminui a pressão e pode produzir vácuo)
Expansão de líquido contido em tubulação pelo aumento da temperatura 
(o simples aquecimento do sol pode provocar pressões perigosas)
≥
≥
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O EFEITO DO SOL PODE PROVOCAR VARIAÇÕES DE TEMPERATURA DE ATÉ 30 °C E A PRESSÃO AUMENTAR 
APROXIMADAMENTE 9 Kgf/cm2 PARA CADA °C
· A vaporização anormal de líquidos dentro das tubulações provoca aumento de pressão (falha no sistema de resfriamento)
· O congelamento de líquidos dentro de tubulações provoca aumento de pressão.
· A descompressão de gases liquefeitos causa abaixamento considerável de temperatura (temperatura de ebulição do 
propano líquido na pressão atmosférica é – 50 °C)
· Pré-aquecimento por lavagem de vapor
É preciso bom senso na consideração das condições transitórias porque, se por um lado temos as condições de segurança, por 
outro lado existe o lado econômico.
CÁLCULO DA ESPESSURA DE PAREDE
= Tensão circunferencial
= Tensão longitudinal
= Pressão interna
= Diâmetro médio do cilindro
= Espessura da parede
Das Fórmulas Acima Observa-se que Portanto Será a Tensão Limitante 
Fazendo = obtem-se para resistir à pressão interna do tubo 
As fórmulas acima só podem ser aplicadas para D>6t 
Fórmula de Lamé Fórmula de Clavarino
(para D/t entre 4 e 6) (para paredes espessas)
Onde: D = Diâmetro externo e = Módulo de Poisson
Para baixas pressões, em temperatura moderada, o cálculo resulta em espessuras muito pequenas.
Para garantir a resistência estrutural do tubo geralmente são adotadas as seguintes espessuras mínimas: 
Diâmetros nominais até 1 ½”, inclusive: série 80
Diâmetros nominais de 2” a 12”, inclusive: série 40
Diâmetros nominais de 14” ou maiores: 9 mm (3/8”) 
t
PdS m
ci 2
=
t
PdS m
l 2
=
ciS
lS
P
md
t
lci SS 2= ciS
ciS hS
h
m
m S
Pdt
2
=








+
−
−=
PS
PSDt
h
h1
2
( ) ( )
22
22 121
dD
DdPSci −
++−
×=
λλ
λ
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CÁLCULO DA ESPESSURA DE PAREDE
(Norma ANSI/ASME. B.31)
Deve-se considerar ainda a variação de espessura de parede devido o processo de fabricação do tubo.
Onde:
P = pressão interna de projeto.
D = diâmetro externo; d = diâmetro interno
Sh= tensão admissível do material na temperatura de projeto.
E = coeficiente de eficiência de solda:
E=1 Para tubos sem costura e tubos com costura por solda de topo, totalmente radiografa.
E=0,9 Para tubos com costura por solda de topo, radiografia parcial
E=0,85 Idem, sem radiografia, solda pelos dois lados.
E=0,8 Idem, Idem, solda por um só lado.
Y = coeficiente de redução de acordo com o material e a temperatura.
Y=0,4 Para tubos de aço carbono e outros aços ferríticos, em temperaturas de até 485 °C.
Y=0 Para tubos de ferro fundido.
C = soma das sobreespessura para corrosão, erosão e abertura de roscas.
As fórmulas não podem ser aplicadas quando P/SE > 0,385 e também quando t > D/6
A SOBREESPESSURA PARA CORROSÃO E EROSÃO SERÁ O PRODUTO DA TAXA ANUAL DE CORROSÃO PELO 
NÚMERO DE ANOS DA VIDA ÚTIL; PARA TUBULAÇÕES EM GERAL, TOMA-SE DE 10 A 15 ANOS DE VIDA ÚTIL.
Deve-se considerar ainda a variação de espessura de parede devido o processo de fabricação do tubo.
ESPESSURA DE PAREDE PARA TUBULAÇÕES ENTERRADAS
E PARA TUBULAÇÕES SUJEITAS A PRESSÃO EXTERNA
Ação do Peso da Terra Pressão de Colapso
W = CgB2
W = Carga sobre o tubo (N/m2)
C = Coeficiente da natureza do solo
TABELADO PELA NORMA H-1 D AWWA
(American Water Works Association) = Pressão de colapso
g = Peso específico da terra (N/m3) = Módulo de elasticidade do material
B = Largura da trincheira (m) = Módulo de Poisson do material
( ) C
PYES
PDt
h
+
+
=
2 ( ) C
PPYES
Pdt
h
+
−+
=
2
3
21
2






−
=
D
tEPc λ
cP
E
λ
Na falta de dados, para o aço carbono 
e aços de baixa liga, considera-se:
1- 1,2 mm como valor mínimo para a sobre espessura de corrosão2- 2,0 mm em serviços de média corrosão
3- até 4,0 mm em serviços de alta corrosão
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CÁLCULO DO VÃO ENTRE SUPORTES
Quando só existirem cargas distribuídas:
que resulta em: 
Onde:
= Tensão máxima de flexão (MPa)
= Vão entre os suportes (m)
= Soma das cargas distribuídas (N/m) Peso próprio do tubo
Peso do fluido ou peso da água de teste
Peso do isolamento térmico
Peso do sistema de aquecimento
= Soma das cargas concentradas (N)
= Sobrecarga aplicada no meio do vão - (recomenda-se uma sobrecarga de 2000 N para tubulações 
de aço de Ø 3” ou maior, situadas a até 3 m de altura do solo)
= Momento resistente da seção transversal do tubo (cm3)
A FLECHA MÁXIMA, NO MEIO DO VÃO, PODE SER CALCULADA POR:
Quando só existirem cargas distribuídas:
que resulta em: 
Fatores
Limitantes
A tensão máxima de flexão, no ponto de maior momento fletor, deverá ser inferior a uma 
determinada tensão admissível.
A flecha máxima, no meio do vão, deverá ser inferior a um determinado valor admissível.
( )[ ]WQqL
Z
LSv ++= 2
10 Z
qLSv 10
2
=
q
ZS
L v10
=
vS
L
q
Q
W
Z É usual considerar: Para o aço carbono até a 
temperatura de 350 °C: 
= 35 MPa ( 350 Kgf/cm2) 
( Sendo = Limite de resistência do material )
10
LRSv ≤
vS ≅
LR



 +
+
=
43
2400 3 qLWQ
EI
Lδ
EI
qL4600
=δ 4
600q
EIL δ
=Onde:
= Flecha máxima (mm)
= Módulo de elasticidade do material na temperatura considerada (MPa)
= Momento de inércia da seção transversal do tubo (cm4)
VALORES ADMITIDOS PARA FLECHAS:
Tubulações em áreas de processo:
- Tubos de Ø 3” ou menores 5 mm
- Tubos de Ø 4” ou maiores 10 mm
- Tubulações fora de áreas de processo 25 mm
δ
E
I
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EXEMPLO NUMÉRICO
Calcular a tensão causada pelos pesos no tubo de 10”, e a tensão combinada longitudinal, de acordo com o critério da 
norma ANSI/ASME B.31 
Considerando os seguintes dados: Peso do tubo de 10” cheio de água: 1110 N/m
Peso do tubo de 2” cheio de água: 94 N/m
Peso da derivação, válvulas e acessórios: Q = 530 N
Sobrecarga adicional considerada: W = 1000 N
Pressão de projeto: P = 4800 Kpa = 4,8 MPa
Vão entre os suportes: L = 10,5 m
Espessura da parede (série 40): t = 9,3 mm
Diâmetro externo do tubo de 10”: D = 273 mm
Material: Aço-carbono API-5L Gr. A
Temperatura de projeto: 200 °C
Momento resistente do tubo de 10”: Z = 490 cm3
Para facilitar, aproximar, considerando o peso do tubo de 2” como carga distribuída.
Assim: q = 1110 + 94 = 1204 N/m 
A tensão devido aos pesos será então:
Sv =L/ 10 Z [qL + 2(Q + W)] =10,5/10 x 490 [1204 x 10,5 + 2(530 + 1000)] = 33,6 MPa
Como Svde absorver as dilatações térmicas por meio de 
simples deformações nos seus diversos trechos.
Diz-se que uma tubulação é tanto mais flexível quanto menores forem as tensões provenientes dessas 
deformações.
Uma tubulação têm flexibilidade quando as tensões resultantes das dilatações térmicas forem menores que os 
valores máximos admissíveis.
Para qualquer tubulação, a flexibilidade será tanto maior quanto menor for o momento de inércia da seção 
transversal do tubo.
(quanto menores forem o diâmetro e a espessura de parede do tubo)
4 – movimentos de pontos extremos de uma tubulação
Os movimentos dos pontos extremos podem agravar ou atenuar o efeito da dilatação térmica.
(é preciso analisar o efeito causado pelo movimento do bocal do equipamento juntamente com o cálculo das 
tensões resultantes
No desenho ao lado, onde L1 é maior que L3, em relação ao deslocamento do ponto D, 
temos:
Se o ponto D mover-se para cima, o seu deslocamento deverá ser subtraído da dilatação 
total na direção y.
Se, pelo contrário, o ponto D mover-se para baixo, o valor desse deslocamento deverá
ser somado à dilatação na direção de y.
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5 – Influência do Traçado na Flexibilidade das Tubulações
(Uma tubulação será mais flexível)
1 - Quanto maior for seu comprimento desenvolvido em relação à distância entre os pontos extremos (l/u).
2 - Quanto mais simétrico for seu traçado.
3 - Quanto menores forem as desproporções entre os seus diversos lados.
4 – Quanto maior liberdade houver de movimentos
TENSÃO REAÇÕES L/U
10 229 1,05
3 20 1,15
TENSÃO REAÇÕES L/U
11 28 1,28
10 20 1,28
TENSÃO REAÇÕES L/U
10 20 1,28
1,6 5,7 1,28
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6 – Cálculo de Flexibilidade
É o cálculo das tensões internas e das reações nos pontos com restrição de movimentos, provenientes das dilatações 
térmicas.
O cálculo é feito separadamente para cada trecho de tubulação entre dois pontos de ancoragem.
7 – Casos de Dispensa do Cálculo de Flexibilidade
1. Quando a tubulação for duplicata exata de outra já calculada ou existente
2. Quando a tubulação for semelhante e com condições mais favoráveis de flexibilidade. (Por exemplo, uma tubulação de 
mesmo traçado geométrico de outra de maior diâmetro e de mesma temperatura, ou de outra de mesmo diâmetro com 
temperatura mais elevada.)
3. Tubulações trabalhando em temperatura ambiente, não expostas ao sol e não sujeitas a lavagem com vapor.
4. Tubulações enterradas.
8 – Verificação e Melhoria da Flexibilidade das Tubulações
O cálculo da flexibilidade é um método de verificação e não de dimensionamento direto, ou seja, desenha-se uma 
determinada configuração e, em seguida, verifica-se a flexibilidade.
Se as tensões ou as reações estiverem acima dos valores admissíveis, duas soluções podem ser tentadas, na seguinte 
ordem de preferência:
1. Suprimir os dispositivos de restrição de movimento que puderem ser dispensados, e/ou modificar o tipo ou a 
localização destes dispositivos.
2. Alterar a configuração por outra mais flexível.
EXEMPLOS DA SOLUÇÃO 1:
• Suprimir os dispositivos de restrição que não sejam realmente indispensáveis.
• Substituir uma ancoragem por uma guia ou um batente.
• Modificar a posição de uma ancoragem, uma guia ou um batente.
• Substituir um suporte móvel por um suporte fixo.
EXEMPLOS DA SOLUÇÃO 2:
• Diminuir as desproporções entre os diversos lados.
• Melhorar a simetria do traçado.
• Aumentar o comprimento total da tubulação.
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9 – Exemplos de Alguns Casos Particulares de Traçado
Nos trechos curtos de tubos, podem ocorrer tensões excessivas, mesmo quando 
existe flexibilidade na tubulação
Na figura ao lado, o trecho CD é bastante grande para absorver a dilatação do 
trecho BC. Entretanto, nos trechos AB e FÉ, em função da dilatação do trecho 
BC, podem ocorrer tensões excessivas conseqüentes do deslocamento para 
esquerda dos pontos B e E.
A solução para o caso poderá ser a colocação de um batente ao ponto E, para 
impedir o deslocamento do tubo para a esquerda.
Nas tubulações com ramais longos podem ocorrer tensões excessivas causada 
pela flexão da linha devido a dilatação do ramal.
Na figura ao lado, mesmo que o trecho BC tenha comprimento para 
absorver a dilatação do trecho AB, poderá haver uma flexão exagerada 
da linha tronco.
A solução pode ser a colocação de uma guia próxima do ponto A ou de um 
batente conforme indicado no desenho.
Nos ramais ligados a duas linhas troncos é preciso ter 
cuidado com a dilatação diferencial das linhas tronco.
A figura ao lado mostra as modificações de traçado para 
melhorar a flexibilidade
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Cálculo da Flexibilidade Pelo Método da Viga em Balanço Guiada
O método da viga em balanço guiada é aproximado que pode ser aplicado para quaisquer configurações, planas 
ou espaciais, que satisfaçam a todas as seguintes condições:
1. Todos os lados sejam retos e paralelos a uma das três direções ortogonais.
2. Todos os lados façam ângulos retos entre si.
3. Todos os lados sejam constituídos por tubos de mesmo material e mesmo momento de inércia (Mesmo diâmetro e 
mesma espessura de parede).
4. O sistema tenha somente dois pontos de fixação, situados em seus extremos, e nenhuma restrição intermediária.
1 – Hipóteses Simplificativas:
1. Todos os lados se deformam sem que haja deformações ou rotações 
nos ângulos, que permanecem retos com os lados paralelos. Isto é, os lados 
se deformam como se fossem vigas em balanço com os extremos guiados.
2. A dilatação total que se dá em cada uma das direções ortogonais, 
isto é a soma das dilatações dos lados paralelos a essa direção, é
integralmente absorvida pela flexão dos lados paralelos às outras duas 
direções ortogonais.
3. Não são levadas em consideração as torções que se dão nos diversos 
lados de uma configuração tridimensional.
2 – Resultados do Método da Viga em Balanço Guiada
Os resultados obtidos são em geral conservativos
(Os valores obtidos são em geral superiores aos valores efetivos)
Motivos
Há sempre uma flexibilidade adicional causada pelas deformações dos ângulos.
Nos sistemas espaciais além da flexão há ainda a torção dos diversos lados, que contribui para aumentar a flexibilidade.
Nem todos os lados deformam-se como vigas em balanço guiadas; alguns curvam-se apenas, aumentando também a 
flexibilidade.
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Dilatação Linear Unitária dos Metais
Materiais:
1- Aço Carbono; Aços-liga C-1/2 Mo e 1/2 Cr-1/2Mo
2- Aços-liga 1 a 3 Cr-1/2 Mo
3- Aços-liga 4 a 10 Cr- 1/2 a 1 Mo
4- Aços Inoxidáveis Austeníticos 16 a 18 Cr-8 a 10 Ni
5- Aços Inoxidáveis Ferríticos 12, 17 E 27 Cr
6- Cobre
7- Alumínio
8- Metal Monel
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1
Curso de Estrutura Metálica
Professor
Carlos Gide Mendes de Lira
Aula Assunto Atividade
1 Fabricação e Montagem de Estruturas Metálicas Exposição Teórica
2 e 3
Suporte de Tubulações; Cálculo do Diâmetro das 
Tubulações e Cálculo da Espessura de Parede, e do Vão 
entre Suportes; Dilatação Térmica e Flexibilidade das 
Tubulações; Cálculo da Flexibilidade pelo Método da Viga 
em Balanço Guiada
Exposição Teórica4 Vãos Máximos Entre Suportes De Tubulação Exposição Teórica 
e Exercícios
CONTEÚDO da AULA 3:
· Norma Petrobrás N-046 e N-1673
Fabricação E Montagem De Estruturas Metálicas
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2
VÃOS MÁXIMOS ENTRE SUPORTES DE TUBULAÇÃO (PETROBRAS N-046 e N-1673)
1 OBJETIVO
Esta Norma padroniza os vãos máximos entre suportes de tubos de aço sem revestimento interno, em trechos retos, dentro e fora dos limites 
de unidades de processo.
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES
Os documentos relacionados a seguir são citados no texto e contêm prescrições válidas para a presente Norma.
2.1 Referências Normativas
PETROBRAS N-550 - Projeto de Isolamento Térmico a Alta Temperatura;
PETROBRAS N-1673 - Critérios de Cálculo Mecânico de Tubulação;
ANSI/ASME B 36.10M - Welded and Seamless Wrought Steel Pipe.
3 CONDIÇÕES GERAIS
3.1 Os vãos máximos são os apresentados nas TABELAS do ANEXO.
3.2 No cálculo dos vãos máximos, conforme norma PETROBRAS N-1673, foi considerado o tubo cheio d'água, à tensão admissível T/4, 
sendo a tensão admissível T e o módulo de elasticidade E, do aço carbono API 5L Gr. B, nos limites superiores das faixas de temperatura 
apresentadas nas TABELAS.
3.3 O valor da flecha foi limitado em 6 mm para dentro das unidades de processo (on site) e em 25 mm para fora (off site).
3.4 A sobre espessura de corrosão adotada foi de 1,3 mm ou 3,2 mm, conforme o caso, e a tolerância de fabricação fixada em ± 12,5% da 
espessura do tubo.
3.5 Foram considerados os pesos específicos de 0,220 Kgf/dm3 para o isolamento térmico (Silicato de Cálcio), de 7,83 Kgf/dm3 para o aço 
carbono e de 1 Kgf/dm3 para a água.
3.6 Não foi considerada a sobrecarga adicional de 100 Kgf no centro do vão nem quaisquer outras sobrecargas. No caso de tubulações não 
enquadradas nas TABELAS ou submetidas a outros carregamentos, os vãos máximos devem ser calculados conforme a norma 
PETROBRAS N-1673.
3.7 Foram adotadas, para o isolamento térmico, as "Espessuras Econômicas" da norma PETROBRAS N-550.
3.8 No caso de tubos contendo produtos mais pesados que a água, estas TABELAS não devem ser usadas, devendo o vão máximo ser 
calculado conforme a norma PETROBRAS N-1673.
3.9 As espessuras ou Schedules dos tubos correspondem aos valores mais utilizados na norma PETROBRAS N-76.
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3
ESCOPO DE APLICAÇÃO
4 CÁLCULOS ABRANGIDOS POR ESTA NORMA
4.1 Os seguintes cálculos de tubulação, considerados como elemento mecânico, estão abrangidos por esta Norma:
a) cálculo da espessura de parede;
b) cálculo do vão entre suportes;
c) cálculo de flexibilidade, juntas de expansão e suportes não rígidos;
d) cálculo dos esforços sobre os suportes.
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4
4.2 Em alguns projetos de tubulação podem ser necessários outros cálculos mecânicos, não abrangidos por esta Norma, como, por 
exemplo, efeitos dinâmicos (tais como: impacto, vento, terremoto, vibração, reações de descarga e choques hidráulicos). Esses cálculos 
devem ser feitos de acordo com a prática do projetista e submetidos à aprovação da PETROBRAS.
4.3 A opção de utilizar parte da tensão primária admissível para ser incorporada à tensão secundária admissível, conforme 
procedimento previsto nas ASME B 31.1 e 31.3 (critério liberal), só pode ser adotada pela projetista quando aprovada pela PETROBRAS.
5 CÁLCULO DA ESPESSURA DE PAREDE
5.1 Devem ser calculadas as espessuras das tubulações não cobertas ou não definidas pelas padronizações de material de tubulação 
das normas PETROBRAS N-76 e N-2444.
5.2 O cálculo da espessura de parede de tubulações, em função da pressão interna ou externa, deve ser feito como exigido pelas 
normas ASME A 21.1, B 31.1, B 31.3, B 31.4, B 31.5 e B 31.8, conforme o campo de aplicação de cada norma.
5.3 Os valores da pressão de projeto e da temperatura de projeto, usados para o cálculo da espessura de parede, devem ser como 
determinados pelas normas ASME, acima citadas, em função das condições de operação da tubulação. No projeto do processo deve ser 
definida a conveniência de se estabelecer a temperatura máxima de operação como um valor maior do que aquele que o fluido atinge nas 
condições normais de operação. Para as tubulações sujeitas a efeitos dinâmicos deve ser observado o descrito no Item 4.2 desta Norma. As 
tubulações de grande diâmetro (DN > 48") e parede fina (relação D/e > 100), devem ser verificadas para resistência ao colapso pela 
pressão atmosférica, caso haja formação eventual de vácuo na tubulação. Todas as tubulações com pressão de operação inferior à
atmosférica devem ser calculadas para o vácuo total.
5.4 Deve ser considerada uma sobreespessura mínima de 1,3 mm aplicável a todos os tubos de aço carbono e aço de baixa liga, exceto nos 
serviços para os quais a corrosão e a erosão forem reconhecidamente nulas ou desprezíveis, ou quando houver um revestimento interno 
adequado. Valores maiores que 1,3 mm devem ser adotados quando condições mais severas de trabalho da tubulação justificarem, técnica 
e economicamente, este procedimento. No caso de ligações roscadas deve ser adicionado, ainda, a este valor, uma sobreespessura para 
compensar o entalhe das roscas. Este valor deve ser igual ao raio externo do tubo menos o raio mínimo de rosca na extremidade do tubo. 
Em princípio, não deve ser considerada sobreespessura para tubulações de aço inoxidável e ligas não ferrosas. As sobreespessuras devem 
ser baseadas nos seguintes tempos mínimos de vida útil, exceto quando for especificado um tempo diferente:
10 a 15 anos para aço-carbono;
15 a 20 anos para aço-liga.
5.5 Na seleção da espessura comercial do tubo deve-se levar em conta as tolerâncias inerentes aos processos de fabricação.
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5
5.6 Para tubos de aço-carbono, aço-liga e aço inoxidável, devem ser consideradas as seguintes espessuras mínimas de parede:
5.7 As espessuras de parede dos tubos utilizados em linhas aquecidas por camisa de vapor (“steam jacket”) devem ser calculadas 
observando-se condições de pressões interna e externa a que estiverem solicitadas independentemente uma da outra.
5.8 O cálculo de componentes de tubulação não padronizados deve ser executado de acordo com as ASME B 31.1, B 31.3, B 31.4, B 
31.5 e B 31.8, conforme o item 3.1 desta Norma.
6 CÁLCULO DO VÃO ENTRE SUPORTES
6.1 Os vãos máximos entre suportes de tubulação devem ter normalmente os valores estabelecidos na norma PETROBRAS N-46, em 
função do diâmetro, da espessura da parede e da temperatura. Essa norma é válida para tubulações de qualquer tipo de aço-carbono, com o 
mínimo de resistência estrutural do tubo API 5L Gr. B. Para tubulações que não se enquadrem nas tabelas da norma PETROBRAS N-46, 
ou ainda, para tubulações sujeitas a carregamentos anormais, o vão máximo entre suportes em trechos retos de tubulação deve ser 
calculado como descrito nos subitens a seguir:
6.1.1 As cargas abaixo devem ser consideradas nesses cálculo:
a) Carga distribuída (q). Soma das seguintes cargas:
- peso próprio da tubulação com todos os seus acessórios;
- peso do fluido contido ou peso da água (o que for maior) (Ver Nota);
- peso do isolamento térmico ou de algum outro revestimento interno ou externo ou do sistema de aquecimento;
- peso de outras tubulações paralelas de pequeno diâmetro, eventualmente suportado pelo tubo.
Nota: Para tubulações de grande diâmetro (20", ou maior), para gases, pode
não ser considerado o peso da água contida, desde que a tubulação não seja submetida a teste hidrostático ou quando forem previstossuportes adicionais para o momento do teste hidrostático. Todavia, deve ser considerada a possibilidade de ocorrência de líquido.
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6b) Cargas concentradas. Soma das seguintes cargas:
- sobrecarga adicional (W);
-peso somado de válvulas, outros acessórios de tubulação, de derivações não suportadas ou outros, tubos apoiados, existentes no trecho 
considerado (Q). A sobrecarga adicional de W=1000 N, aplicada no meio do vão, deve ser considerada obrigatoriamente em todas as 
tubulações de aço.
6.1.2 Para o caso de tubulações que apresentem apenas cargas distribuídas, o vão máximo entre suportes pode ser calculado por uma 
das seguintes fórmulas:
Onde:
L = Vão máximo entre suportes, em m;
Z = momento resistente da seção transversal do tubo, em cm3;
sa = tensão admissível à flexão, em kgf/cm2;
q = soma das cargas distribuídas em kgf/m.
ou
Onde:
L = Vão máximo entre suportes, em m;
Z = momento resistente da seção transversal do tubo, em cm3;
sa = tensão admissível à flexão, em kPa;
q = soma das cargas distribuídas em N/m.
A tensão admissível sa deve ser a tensão admissível do material na temperatura considerada, tabelada pelo código ASME apropriado.
6.1.3 Para o caso geral de tubulações com cargas distribuídas e concentradas, o vão máximo entre suportes pode ser calculado por uma 
das fórmulas abaixo:
Onde:
sa = tensão admissível à flexão, em kgf/cm2;
L = vão máximo entre os suportes, em m;
Z = momento resistente da seção transversal do tubo, em cm3;
q = soma das cargas distribuídas, em kgf/m;
Q = carga concentrada, em kgf;
W = sobrecarga no meio do vão, em kgf.
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7Onde:
sa = tensão admissível à flexão, em kPa;
L = vão máximo entre os suportes, em m;
Z = momento resistente da seção transversal do tubo, em cm3;
q = soma das cargas distribuídas, em N/m;
Q = carga concentrada, em N;
W = sobrecarga no meio do vão, em N.
n 6.1.4 Em qualquer caso, deve ser verificado se a flecha máxima está inferior aos seguintes limites:
25 mm, para tubulações fora das unidades de processo; 8 mm, para tubulações dentro das unidades de processo.
6.1.4.1 Caso a flecha calculada exceda os limites acima, o vão terá de ser diminuído para atender a essas condições. A flecha máxima pode 
ser calculada, aproximadamente, por uma das fórmulas abaixo:
Onde:
d = flecha máxima, em mm;
L = vão entre os suportes, em m;
E = módulo de elasticidade, em kgf/cm2;
I = momento de inércia, em cm4;
Q = carga concentrada, em kgf;
W = sobrecarga no meio do vão, em kgf;
q = soma das cargas distribuídas, em kgf/m.
Ou
Onde:
d = flecha máxima, em mm;
L = vão entre os suportes, em m;
E = módulo de elasticidade, em kPa;
I = momento de inércia, em cm4;
Q = carga concentrada, em N;
W = sobrecarga no meio do vão, em N;
q = soma das cargas distribuídas, em N/m.
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86.1.5 O cálculo do vão máximo entre suportes, dado nos itens 6.1.2 e 6.1.3, não se aplica às tubulações de diâmetro muito grande (DN > 
48") ou de paredes finas (relação D/e > 100), para as quais deve ser verificado o possível efeito de colapso na região em contato com os suportes.
6.1.6 Para tubulações que trabalham a vácuo deve também ser verificado o efeito de colapso na região de contato com os suportes.
6.1.7 Para tubulação de grande extensão suportada por pórticos, o cálculo do vão entre suportes deve considerar um estudo econômico 
entre o aumento da espessura da parede do tubo e a diminuição do número de suportes.
7 CÁLCULO DE FLEXIBILIDADE
7.1 O cálculo de flexibilidade devido às dilatações (ou contrações) térmicas, aos movimentos dos pontos extremos da tubulação, ou à
combinação desses efeitos, deve ser realizado como exigido pelas normas ASME B 31.1, B 31.3, B 31.4, B 31.5 e B 31.8, conforme o campo 
de aplicação de cada norma.
7.2 Esse cálculo é obrigatório para todas as tubulações, exceto nos seguintes casos: 
a) casos de dispensa previstos nas normas ASME B 31.1, B 31.3, B 31;4 e B 31.8;
b) tubulações com temperatura máxima de operação entre 5°C e 40°C, não expostas ao sol e não sujeitas à limpeza com vapor ("steam 
out"). 
7.3 O cálculo de flexibilidade pode ser feito pelos seguintes processos:
a) método analítico geral;
b) métodos gráficos reconhecidos, desde que a tubulação em questão enquadre-se exatamente dentro do campo estrito de aplicação do 
gráfico.
Notas: 1) Programas de computador só podem ser utilizados quando aprovados pela PETROBRAS.
2) Outros métodos podem ser admitidos desde que previamente aprovados pela PETROBRAS.
7.4 Para cálculo de flexibilidade de linhas quentes devem ser considerados, em cada caso, as seguintes temperaturas, associadas ao valor 
da pressão atuante simultaneamente:
a) temperatura máxima de operação da tubulação, em regime normal;
b) temperaturas eventuais, tais como: anormalidades operacionais, emergência, limpeza com vapor (“steam out”), descoqueamentos de fornos 
(“steam air decoking”), aquecimento com vapor (“steam tracing”); neste caso, o cálculo deve ser elaborado segundo os critérios do paragráfo 
específico do código ASME B 31.3 ou critério complementar de engenharia adequado para condições transitórias; nos casos mais críticos, 
recomenda-se, inclusive, calcular com maior precisão a distribuição de temperatura ao longo da tubulação em análise; 
(Aplica-se o parágrafo 302.2.4 do código ASME B31.3 – 1996)
c) 60°C: para todas as tubulações não isoladas expostas ao sol.
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9
7.5 Para as linhas frias (em nota nos isométricos de tubulação ou em documento específico (memorial descritivo). Estes procedimentos ocorrem 
freqüentemente nos casos em que as condições de teste, partida ou limpeza com vapor (regime transitório) forem muito diferentes das 
condições normais de operação (regime permanente).
7.10.3 Suportes de mola de carga constante só devem ser utilizado quando:
a) a transmissão de esforços para equipamentos, mesmo que mínima, seja inaceitável;
b) os suportes de mola de carga variável não atenderem aos requisitos de carga e deslocamento;
c) sistemas de tubulação muito complexos, com diversas condições e ciclos de operação.
7.11 Para os valores máximos admissíveis dos esforços sobre os bocais dos equipamentos ligados às tubulações deve ser adotado o 
seguinte critério:
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10
a) bombas, turbinas a vapor e compressores cujo projeto e construção obedeçam exatamente ao exigido pelas normas API 610, 611, 612, 
617 e NEMA SM 23, respectivamente: valores máximos ou critérios admitidos pelas referidas normas;
b) bombas, turbinas a vapor, compressores e outras não incluídas no item a) acima, recomenda-se que sejam obtidos do fabricante da 
máquina os valores dos esforços máximos admissíveis sobre os bocais, sendo essa providência indispensável para todos os tipos de 
compressores e para bombas e turbinas de grande porte; quando não for possível obter dados confiáveis, podem ser adotados como 
orientação os valores fornecidos pelas normas API acima citadas;
c) para equipamentos de caldeiraria, devem ser verificadas as tensões nos bocais, de acordo com normas de projeto do equipamento.
Nota: Em casos especiais, devem ser solicitados os esforços máximos admissíveis do fornecedor do equipamento.
8 CÁLCULO DOS ESFORÇOS SOBRE OS SUPORTES
8.1 Para o cálculo dos pesos e das forças de atrito e de ancoragem atuantes sobre os suportes de tubulação devem ser consideradas as 
cargas especificadas nos itens 6.1.1 e 7.9 desta Norma relativas a todas as tubulações que estejam no suporte em questão. No caso de 
suportes para várias tubulações, não é necessário considerar o peso somado de todas as tubulações cheias d'água (situação de teste 
hidrostático), bastando, a critério da projetista, considerar o peso da água em algumas tubulações que possam ser testadas 
simultaneamente, considerando as demais vazias ou o peso de todas as tubulações cheias do fluido de operação, o que for maior.
Este critério deve ser submetido a aprovação da PETROBRAS. A sobrecarga de 1000N, referida no item 6.1.1, deve ser considerada como 
uma para cada suporte e não para cada tubulação no mesmo suporte.
8.2 Para o cálculo dos pesos nos suportes pode-se admitir como atuando em cada suporte, metade do peso total das tubulações e acessórios 
existentes no vão compreendido entre dois suportes consecutivos, exceto quando a configuração for desfavorável para a hipótese acima.
No caso de suportes para um grande número de tubos, pode-se admitir que os pesos estejam distribuídos uniformemente em todo o 
comprimento do suporte, desde que as diferenças entre os pesos dos tubos não sejam muito grandes. Essas condições simplificativas de 
cálculo não podem ser adotadas para o cálculo de pesos em suportes de molas e contrapesos.
8.3 Devem ser calculadas as forças de atritos em todos os suportes em que possa haver movimento do tubo (ou dos tubos) em relação 
ao suporte nas tubulações com DN > 3". Para o movimento de aço sobre aço deve ser considerado um coeficiente de atrito de 0,3. Quando
necessário podem ser utilizados outros materiais como o PTFE, para redução dos coeficientes de atrito, conforme tabela dos fabricantes. 
Em qualquer caso, as forças de atrito devem ser consideradas como agindo em ambos os sentidos. Quando o tubo tiver deslocamento lateral
sobre o suporte, a força de atrito proveniente desse deslocamento deve também ser considerada.
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8.4 Nos pontos de ancoragem de tubulações tem-se a ação simultânea das reações devidas às dilatações térmicas e às reações de atrito 
conseqüente das forças de atrito desenvolvidas nos suportes próximos à ancoragem considerada. Recomenda-se o seguinte procedimento 
para o cálculo da ação conjunta dessas reações:
a) calcular a reação devida às dilatações, em cada ancoragem, como se não houvesse o atrito nos suportes;
b) calcular o somatório das reações de atrito em todos os suportes situados em seguida a cada ancoragem;
c) considerar a resultante dos dois valores acima.
d) pode-se considerar um fator de simultaneidade a critério da projetista; o valor recomendado é de 70%. [Prática Recomendada]
8.5 Para o dimensionamento dos suportes, apoios e restrições devem ser considerados, ainda, os esforços devidos ao vento e às 
dilatações térmicas. Para tubulações sujeitas eventualmente a temperaturas mais elevadas que as de operação normal, resultantes de 
transientes operacionais ou de manutenção, tais como lavagem com vapor (“steam out”), reações exotérmicas fortuitas e outros, a solução 
de suportação deve levar em consideração o caráter eventual destas condições transitórias, segurança operacional e custos. 
Preferencialmente, deve-se optar por adotar a solução do regime permanente, indicando-se no projeto, através de notas específicas nas 
plantas, desenhos e outros documentos, que uma suportação provisória ou alívio de restrições a movimentos devido à expansão térmica 
(ex.: desconectar bocais) devem ser utilizados nos momentos em que ocorrerem as condições eventuais. Nestas notas devem estar definidas 
a responsabilidade do projeto e execução da suportação provisória.
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ANEXO A
ANEXO A - TABELAS
TABELA A-1 - VÃOS MÁXIMOS ENTRE
SUPORTES DE TUBULAÇÃO (ON SITE)
Flecha : 6 mm
Espessura de Corrosão : 1,3 mm 
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TABELA A-2 - VÃOS MÁXIMOS ENTRE
SUPORTES DE TUBULAÇÃO (ON SITE)
Flecha : 6 mm
Espessura de Corrosão : 3,2 mm 
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TABELA A-3 - VÃOS MÁXIMOS ENTRE
SUPORTES DE TUBULAÇÃO (OFF SITE)
Flecha : 25 mm
Espessura de Corrosão : 1,3 mm
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54
TABELA A-4 - VÃOS MÁXIMOS ENTRE
SUPORTES DE TUBULAÇÃO (OFF SITE)
Flecha : 25 mm
Espessura de Corrosão : 3,2 mmeixos e elevação nas bases.
4.3.5 O nivelamento da base deve ser executado através da colocação de calços. Os calços devem ser dimensionados e
espaçados de modo a suportar a estrutura, levando-se em conta os seguintes requisitos:
a) na elevação deve ser adotada uma tolerância de mais ou menos 1 mm em relação à elevação de projeto;
b) os calços devem estar dispostos próximos dos chumbadores, cerca de 25 mm afastados dos copos dos mesmos, devendo 
estar totalmente contidos na região de apoio;
c) a altura do calço (metal + argamassa) deve ser no máximo 5 mm acima da altura prevista no projeto;
d) a largura mínima do calço deve ser de 50 mm;
e) o comprimento mínimo do calço deve ser de 100 mm;
f) após a colocação da chapa de base da estrutura e de cunhas, deve haver espaço suficiente para a execução do
grauteamento.
4.3.6 O certificado de conformidade de base deve conter registro de:
a) coordenadas;
b) elevação;
c) dimensão;
d) posição relativa entre chumbadores e base;
e) nivelamento.
4.3.7 A execução do grauteamento deve ser realizada observando-se as condições estabelecidas na norma 
PETROBRAS N-1644.
4.3.7.1 O grauteamento de bases só deve ser executado depois de ser corrigido o prumo e o alinhamento de coluna e 
ser dado o aperto final dos parafusos.
4.4 Recebimento, Identificação e Armazenamento
4.4.1 Os materiais e componentes estruturais recebidos nos canteiros devem ser inspecionados de acordo com os 
requisitos abaixo:
a) todos os materiais e componentes devem ser verificados de acordo com o item 4.7.7;
b) todas as chapas , perfis e tubos devem estar de acordo com os itens 4.7.4 e 4.7.5;
c) os componentes recebidos devem ser submetidos a um exame dimensional de acordo com o item 4.8;
d) os chanfros devem ser submetidos a um exame visual-dimensional de acordo com o item 4.7.8;
e) as juntas soldadas de fábrica devem ser submetidas a um exame visualdimensional de acordo com o item 4.7.9;
f) devem ser verificados se os componentes foram submetidos aos ensaios nãodestrutivos previstos.
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4.4.2 As chapas, perfis ou tubos não devem apresentar mossas, rebarbas ou bordas serrilhadas ou trincadas.
4.4.3 Todos os componentes de estrutura devem estar numerados e marcados de acordo com o sistema de identificação 
estabelecido no procedimento de fabricação. A identificação deve coincidir com a numeração adotada nos certificados 
de materiais e desenhos certificados de fabricação.
4.4.3.1 A identificação deve ser efetuada sempre que possível, mediante emprego de punção com pontas arredondadas.
4.4.3.2 O local de identificação deve ser revestido com verniz de modo que a marcação seja mantida até a utilização da 
estrutura, e demarcado com tinta de cor contrastante com o material de base.
4.4.3.3 A disposição da identificação deve ser tal que os dígitos estejam contidos no máximo em um retângulo de 250 x 
300 mm e, no mínimo, 120 x 200 mm.
4.4.4 Todos os materiais recebidos devem estar identificados, e esta identificação deve ser verificada em função de:
a) chapas, tubos sem costura ou perfis laminados - certificado de usina do material;
b) tubos e perfis soldados - certificado de fabricação;
c) para os materiais submetidos a galvanização deve ser verificado se foram tomadas
as providências previstas na norma ASTM A 143.
4.4.5 O descarregamento e movimentação dos componentes devem ser feitos sem causar danos aos mesmos. Deve ser 
evitado o contato direto dos cabos de aço com os componentes pintados. Para o caso de componentes galvanizados, 
este contato não é permitido.
4.4.6 Os componentes pintados devem apresentar o estado geral da pintura de acordo com a N-13, itens 6 e 7.
4.4.7 Os consumíveis para soldagem devem estar de acordo com o item 4.3.15 da norma PETROBRAS N-1852.
4.4.8 Materiais tais como chapas, perfis e tubos podem ser armazenados ao tempo, devendo entretanto serem tomados 
cuidados para evitar empenos devidos à posição inadequada ou escoramento insuficiente. Para evitar que tais materiais 
fiquem em contato direto com o solo, devem ser utilizados calços.
4.4.9 Perfis e tubos galvanizados ou pintados devem ser armazenados de modo a evitar danos na camada protetora.
4.4.10 As chapas devem ser armazenadas umas sobre as outras com defasagem nas bordas para facilitar o manuseio, 
devendo essa parte defasada ser protegida com óleo à prova d'água. O terreno deve ser em desnível e revestido com 
brita.
4.4.11 A estocagem de tubos em área descoberta deve estar de acordo com a norma PETROBRAS N-683.
4.4.12 Os consumíveis de soldagem devem ser armazenados de acordo com a norma PETROBRAS N-133, item 4.5.9.
4.5 Soldagem
A soldagem deve estar de acordo com a norma PETROBRAS N-133 e os requisitos desta Norma.
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4.5.1 Os procedimentos de soldagem devem ser elaborados e qualificados de acordo com a norma PETROBRAS N-133 
e as condições abaixo:
a) para estruturas convencionais - AWS D 1.1 - Seção 5;
b) para estruturas de módulos e estruturas auxiliares (ver item 4.4, da norma PETROBRAS N-1852).
4.5.2 Os soldadores e operadores de soldagem devem ser qualificados de acordo com a norma PETROBRAS N-133 e as 
condições abaixo:
a) para estruturas convencionais - AWS D 1.1 - Seção 5;
b) para estruturas de módulos e estruturas auxiliares (ver item 4.4, da norma PETROBRAS N-1852).
4.5.3 Para os itens não cobertos por esta Norma e pela norma PETROBRAS N-133, deve ser seguida a AWS D 1.1 –
Seção 5.
4.5.4 Os inspetores de soldagem devem ser qualificados de acordo com a norma FBTSN- 001/92. No caso dos 
inspetores de soldagem Nível 2, é requerido adicionalmente a qualificação com base em programa de treinamento 
específico para as modalidades Estrutura Metálica convencional e Estrutura Metálica Marítima.
4.5.5 A faixa de pré-aquecimento deve comprometer a junta e mais 75 mm de cada lado. A temperatura de pré-
aquecimento deve ser conforme a norma PETROBRAS N-133, item 4.7.
4.5.6 As soldas provisórias e o ponteamento devem atender aos requisitos da norma PETROBRAS N-133, item 4.12 e às 
seguintes condições:
a) os pontos de solda devem ter no mínimo 50 mm de comprimento e devem ser tantos quanto o necessário para que o intervalo 
entre eles seja de no máximo 400 mm;
b) para pontos de solda que sejam removidos por goivagem, deve ser feito, no local, exame por líquido penetrante ou partículas 
magnéticas;
c) os pontos de solda a serem incorporados às soldas de topo devem ser esmerilhados e inspecionados visualmente;
d) todos os dispositivos auxiliares de montagem devem ser removidos após a conclusão da montagem. Os cuidados com a 
remoção dos dispositivos auxiliares de montagem são aqueles recomendados pela norma PETROBRAS N-133.
4.5.7 As operações de reparo por solda devem estar de acordo com a norma PETROBRAS N-133, item 4.10.
4.5.7.1 Após a goivagem da superfície de reparo, a região deve ser completamente esmerilhada e inspecionada com 
líquido penetrante ou partículas magnéticas.
4.5.8 A marcação das juntas soldadas deve ser feita por meio de punção com ponta arredondada e de acordo com a 
norma N-133, item 4.13.
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4.5.9 As soldas não devem ser interrompidas antes que tenha sido completada pelo menos 25% da área da seção 
transversal da junta.
4.5.10 As operações de goivagem, mesmo quando não aplicadas a reparos, devem seguir o recomendado no item 4.5.7.1.
4.6 Fabricação e Montagem
4.6.1 Após a traçagem e corte, deve ser transferida a identificação das chapas e a marcação do sentido de laminação das 
peças e sobras.
4.6.2 As descontinuidades em chanfros bem como as descontinuidades de laminação devem ser analisadas e avaliadas 
segundoo item 3.2 da norma AWS D 1.1.
4.6.3 A transição de espessura para juntas de topo deve atender a norma AWS D 1.1, item 9.20 e figuras 9.20.1 e 9.20.3.
4.6.3.1 Para estruturas tubulares deve ser atendido o item 10.11, e figuras 10.11.A e 10.11.B da norma AWS D 1.1.
4.6.4 As dimensões do chanfro de componentes devem atender ao especificado pela norma AWS D 1.1 - item 2, parte C, 
observadas as tolerâncias previstas no item 3.3 da mesma norma.
4.6.4.1 Para juntas tubulares deve ser seguido o item 10.14 da norma AWS D 1.1.
4.6.5 As peças a serem acopladas devem estar totalmente inspecionadas e liberadas dos ensaios não-destrutivos.
4.6.6 Os dispositivos de ajuste fino utilizados no acoplamento entre componentes, não devem introduzir tensões elevadas 
na estrutura.
4.6.6.1 No caso de ocorrência de danos superficiais em chanfros, os mesmos devem ser reparados por esmerilhamento ou 
solda (ver item 4.5.7).
4.6.6.2 Para execução do reparo, as peças devem ser afastadas, ou mesmo retiradas do local de acoplamento.
4.6.7 A seqüência de montagem e soldagem deve ser tal que diminua ao mínimo as deformações de acordo com o item 3.4 
da norma AWS D 1.1.
4.6.8 O enchimento adicional com solda em regiões de estruturas classificadas como nível de inspeção I e II só deve ser 
feito quando a abertura da raiz for menor ou igual à espessura da chapa mais fina ou 10 mm, o que for menor.
4.6.9 Os locais da estrutura onde devem ser montados componentes ou subconjuntos devem ser previamente verificados 
quanto a dimensão e nivelamento, acabamento, liberação de ensaios não-destrutivos e reparos e guias para acoplamento.
4.6.10 Antes do acoplamento devem ser verificados e registrados os comprimentos reais de cada componente, posições 
relativas das soldas e demais alterações na condição do componente.
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9
4.6.10.1 O posicionamento de soldas circunferências para tubos deve ser tal que a distância mínima entre cordões 
adjacentes seja de 1000 mm ou um diâmetro, o que for menor.
Adicionalmente, em quaisquer 3 metros não devem existir mais de 2 juntas circunferências. A distância mínima entre cordões 
longitudinais deve ser de 30 graus ou 300 milímetros, o que for menor.
4.6.10.2 O posicionamento de soldas em perfis deve ser tal que evite as zonas hachuradas mostradas na FIGURA 1. A 
distância mínima entre duas emendas deve ser de 1000 mm ou a altura de viga, o que for menor.
FIGURA 1 - POSICIONAMENTO DE SOLDAS EM PERFIS 
4.6.11 Em todas as colunas e, em todas as vigas, treliças e contraventamentos, deve ser indicado o eixo das peças e a 
direção “NORTE” de projeto. Nas peças em que for possível a montagem invertida, deve ser indicada qual a parte 
superior das mesmas.
4.6.12 O alinhamento e a prumada das colunas de bases de equipamentos devem ser ajustados por meio de calços 
metálicos colocados por baixo da chapa da base das colunas, e verificados por meio de instrumentos de topografia.
4.6.13 O reparo dimensional de componentes deve ser feito, sempre que possível, a frio.
4.6.13.1 Quando do uso de aquecimento localizado, a temperatura local do componente não deve ultrapassar a 550ºC.
4.6.14 O alinhamento das seções para juntas de topo deve estar de acordo com a norma AWS D 1.1 item 3.3.1.
4.6.15 O perfil das soldas deve estar de acordo com a norma AWS D 1.1.
4.7 Inspeção
4.7.1 Os inspetores e operadores para ensaios não-destrutivos devem estar qualificados conforme a norma 
PETROBRAS N-1590.
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4.7.2 Os inspetores de controle dimensional, Níveis I, II, e III, devem estar qualificados de acordo com a norma 
PETROBRAS N-2109. No caso de inspetores de controle dimensional Nível II é requerida qualificação com base no 
programa de treinamento específico para as modalidade Caldeiraria, Recebimento e Expedição de Materiais e 
Topografia Industrial, Anexo II da norma PETROBRAS N-2109. Para o inspetor de controle dimensional Nível III é
requerida qualificação segundo o item 4.5.3 da norma PETROBRAS N-2109, nas modalidades de Caldeiraria e Mecânica.
4.7.3 A inspeção por meio de ensaios não-destrutivos deve ser conforme procedimentos qualificados e segundo as 
normas:
a) visual (ver norma PETROBRAS N-1597);
b) radiografia (ver norma PETROBRAS N-1595);
c) partículas magnéticas (ver norma PETROBRAS N-1598);
d) ultra-som (ver norma PETROBRAS N-1594);
e) líquido penetrante (ver norma PETROBRAS N-1596).
4.7.4 As chapas e perfis laminados a serem empregados na fabricação e montagem de estruturas devem ter suas 
dimensões, peso e forma verificados segundo a norma ASTM A 6, item 13.
4.7.5 As tolerâncias para os perfis soldados devem estar de acordo com a TABELA 8, da norma PETROBRAS N-1852.
4.7.6 Para tubos com diâmetro externo abaixo de 400 mm (16”) as tolerâncias a serem usadas devem ser as previstas na 
norma ASTM A 500, item 13 ou norma ASTM A 501, item 14, respectivamente para tubos conformados a frio ou quente.
4.7.6.1 Para tubos com diâmetro externo acima de 400 mm (16”), inclusive, as dimensões devem atender as tolerâncias 
da norma API Spec.2B, Seção 4.
4.7.7 Os materiais devem ser verificados quanto ao estado geral da superfície segundo a norma ASTM A 6, item 9.
4.7.8 As superfícies dos chanfros devem se apresentar lisa e uniforme, sem ranhuras profundas e devem ser 
inspecionadas de acordo com a norma AWS D 1.1, item 3.2.
4.7.9 As soldas devem ser inspecionadas dimensionalmente para verificação de forma, dimensões e alinhamentos de 
acordo com a norma AWS D 1.1, item 3.6.
4.7.9.1 O alinhamento deve atender o recomendado no item 4.6.14.
4.7.10 A inspeção visual das soldas deve ser feita de acordo com a norma AWS D 1.1, item 8.15.1.
4.7.11 A extensão da inspeção das soldas, bem como o critério de aceitação, deve ser de acordo com os itens 5.1.1 e 
5.2.3.
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4.7.11.1 Quando o somatório dos comprimentos das descontinuidades consideradas reprovadas exceder a 0,10 x 
comprimento de solda inspecionado, a extensão original do ensaio não-destrutivo aplicável deve ser dobrada e, assim 
sucessivamente, se for o caso, até que a junta seja totalmente inspecionada.
4.8 Controle Dimensional
4.8.1 As tolerâncias dimensionais devem estar de acordo com as tolerâncias estabelecidas no projeto. A critério do 
projeto, as tolerâncias deste Item e do Capítulo 5, podem ser adotadas.
4.8.2 Para componentes tubulares devem ser seguidos os itens 5.1.3 a 5.1.9 da norma PETROBRAS N-1852.
4.8.3 Para perfis, deve ser seguido o item 5.3.3 da norma PETROBRAS N-1852.
5 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS
5.1 Estruturas Soldadas Convencionais
5.1.1 Inspeção
5.1.1.1 A extensão dos ensaios não-destrutivos deve seguir o recomendado no projeto.
Quando não houver indicação, seguir o recomendado nos itens 5.1.1.2 a 5.1.1.5.
5.1.1.2 Todas as soldas devem ser inspecionadas visualmente segundo item 8.15 da norma AWS D1.1.
5.1.1.3 As juntas soldadas de estruturas convencionais secundárias devem ser inspecionadas de acordo com a 
TABELA 1. O critério de aceitação deve ser o previsto da norma AWS A 1.1, item 8.15.
TABELA 1 - TIPO E EXTENSÃO DE ENSAIO NÃO-DESTRUTIVO PARA ESTRUTURAS SOLDADAS CONVENCIONAIS
SECUNDÁRIAS 
5.1.1.4 As juntas soldadas de tubos ou perfis, de estruturas convencionais primárias devem ser inspecionadas de 
acordo com a TABELA 2.
5.1.1.5 Para os casos em que o ensaio por ultra-som for utilizado, o procedimento de ensaio e de avaliação de 
descontinuidades deve seguir o ASME V, subseção 4, artigos 4 e 5. 
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TABELA 2- TIPO E EXTENSÃO DE ENSAIO NÃO-DESTRUTIVO PARA ESTRUTURAS SOLDADAS CONVENCIONAIS
PRIMÁRIAS 
5.1.2 Controle Dimensional
5.1.2.1 As estruturas primárias montadas devem estar de acordo com as tolerâncias estabelecidas no projeto.
5.1.2.2 As estruturas secundárias montadas devem estar dentro das seguintes tolerâncias:
a) elevação das plataformas: mais ou menos 12 mm do especificado no projeto;
b) a distância vertical e horizontal entre degraus de escadas deve estar entre mais ou menos 12,0 mm do especificado no 
projeto (FIGURA 2);
c) a diferença em elevação do chapeamento ou gradeamento nas emendas não deve exceder 2,0 mm;
d) desalinhamento nas juntas cruciformes: m = t/2, máximo 8 mm onde “t” é a espessura mais fina das chapas não 
contínuas;
e) na chaparia, a tolerância para deformações é de 20 mm de flecha máxima medida com um gabarito de 1000 mm. 
FIGURA 2 - TOLERÂNCIA DE ESCADA 
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5.2 Estruturas Metálicas de Módulos e Auxiliares de Plataformas de Produção
5.2.1 Soldagem
5.2.1.1 Para que o enchimento adicional (build-up) seja possível, a abertura de raiz não deve exceder a 20 mm ou 2 
vezes a espessura da chapa mais fina, o que for menor. No caso de estruturas classificadas para o nível de inspeção I e 
II, ver item 4.6.8.
5.2.1.2 O enchimento deve ser realizado com as peças desacopladas e os chanfros devem ser reconstituídos e 
inspecionados com ensaios não-destrutivos por partículas magnéticas ou líquido penetrante.
5.2.1.3 Os exames aplicados após soldagem da junta devem se estender à região do enchimento.
5.2.1.4 Os reparos devem ser realizados empregando o procedimento de soldagem conforme o item 4.5.1. Nos casos em 
que é requerido ensaio de impacto podem ser executados, no máximo, 2 reparos em um mesmo local da junta.
5.2.1.5 O pré-aquecimento no reparo de solda deve ser aumentado de 25ºC em relação a temperatura do procedimento 
de soldagem original.
5.2.1.6 A temperatura de pré-aquecimento deve ser verificada e mantida em uma extensão de até 2 vezes a espessura da 
chapa, mínimo de 150 mm, de cada lado da região de reparo.
5.2.1.7 Para estruturas primárias, após reparo, a extensão dos ensaios não-destrutivos deve ser aumentada em 25 mm a 
partir de cada extremidade.
5.2.1.8 Os testes de produção devem ser feitos segundo o procedimento da norma PETROBRAS N-1852, item 4.8.
5.2.3 Inspeção de Juntas Soldadas
5.2.3.1 Todas as soldas devem ser 100% inspecionadas por exame visual. Para os demais ensaios não-destrutivos, a 
seleção deve ser feita em função do nível de inspeção ao qual o componente está qualificado e a extensão deve ser 
conforme a TABELA 3 da norma PETROBRAS N-1852, na coluna correspondente ao convés.
5.2.3.2 Níveis de Inspeção
a) Nível de Inspeção I
- olhais de içamento;
- interseção de componentes e acessórios de nível de inspeção II e III com acessórios de nível de inspeção I.
b) Nível de Inspeção II
- vigamento secundário de pisos;
- chaparia (quando não considerada como estrutura principal);
- passarelas e escadas.
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c) Nível de Inspeção III
- todos os demais componentes não incluídos nos níveis I e II;
- interseção de componentes e acessórios de nível de inspeção III com componentes e acessórios de nível de inspeção II.
5.2.3.3 O critério p/ aceitação de descontinuidade detectadas através do exame visual deve ser o da norma AWS D 
1.1, item 9.25.1 para perfis e da norma AWS D 1.1, item 10.17.1 para tubos.
5.2.3.4 Para o ensaio por ultra-som deve ser utilizado o critério de aceitação para descontinuidades da norma N-
1852, item 4.10.
5.2.3.5 Para os exames por radiografia e partículas magnéticas deve ser utilizado o critério da norma AWS D 1.1, 
item 9.25 para perfis e da norma AWS D 1.1, item 10.17.3 e 10.17.5 para tubos.
5.2.3.6 Para o exame por líquido penetrante deve ser utilizado o critério da norma AWS D 1.1, item 9.25.4 para perfis 
e da norma AWS D 1.1, item 10.17.5 para tubos.
5.2.3.7 Todas as juntas tratadas termicamente devem ser examinadas 100% por ultra-som antes e após o 
tratamento.
5.2.3.8 As estruturas convencionais internas aos módulos e auxiliares devem seguir o critério de aceitação previsto 
nos itens 5.2.3.3 a 5.2.3.6.
5.2.4 Fabricação e Montagem
5.2.4.1 A fabricação de tubos e perfis estruturais deve seguir o disposto na norma PETROBRAS N-1852, itens 4.5, 
5.2.2 e 5.3.2.
5.2.4.2 Em juntas tubulares não deve ser usada a técnica de abertura de janelas no membro secundário, sendo 
preferível o uso de “niples” obedecendo os limites de montagem do item 4.6.10.1.
5.2.5 Controle Dimensional
As tolerâncias dimensionais devem estar de acordo com as tolerâncias estabelecidas pelo projeto. A critério do projeto, as 
tolerâncias a seguir podem ser adotadas.
5.2.5.1 As linhas de centro das vigas de deslizamento devem estar dentro de mais ou menos 13 mm de suas 
posições de projeto.
5.2.5.2 A rotação da viga de deslizamento deve estar de acordo com a FIGURA 3.
5.2.5.3 As dimensões dos módulos devem estar dentro das tolerâncias estabelecidas pelas FIGURAS 4 e 5 desta 
Norma, e pelos itens 5.4.1 a 5.4.6 da norma PETROBRAS N-1852.
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FIGURA 3 - ROTAÇÃO DA VIGA DE DESLIZAMENTO ELEVAÇÃO 
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Vista A-A
FIGURA 4 - TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS 
FIGURA 5 - TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS
5.2.5.4 Para nós tubulares pré-fabricados, as tolerâncias devem estar de acordo com a norma PETROBRAS N-1852, 
item 5.2.3.
5.2.5.5 Para o nivelamento dos pisos, a diferença máxima entre o nível de qualquer um dos pontos é igual a 12 mm 
medidos nos cruzamentos das vigas principais (ver FIGURA 6).
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FIGURA 6 - PONTOS DE MEDIÇÃO DE NIVELAMENTO DOS PISOS
5.2.6 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões
5.2.6.1 O tratamento térmico de alívio de tensões deve ser executado nas seguintes situações:
a) deformações plásticas superiores àquelas permitidas pela norma PETROBRAS N-1678 em função do tipo de aço 
empregado;
b) juntas soldadas com espessuras de referência maior que 51 mm (ver FIGURA 7);
Nota: Para espessuras superiores a 51 mm, o tratamento térmico pode ser dispensado se o procedimento de execução de 
soldagem contiver na sua qualificação o ensaio de tenacidade à fratura, segundo o método da norma PETROBRAS N-1859 e 
apresente valor de COD mínimo igual a 0,35 mm na temperatura de projeto.
c) soldas localizadas em regiões não permitidas segundo o item 4.6.10. Para perfis ver item 5.3.2.3 da norma PETROBRAS N-
1852;
d) quando especificado pelo projeto.
Pontos de Medição de Nível
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FIGURA 7 - ESPESSURAS DE REFERÊNCIA
5.2.6.2 Os ensaios não-destrutivos nas peças a serem tratadas
termicamente, devem ser feitos antes e após o tratamento térmico.
5.2.6.3 Quando houver necessidade de reparo após o tratamento
térmico, o mesmo deverá ser repetido nas seguintes situações:
a) quando a profundidade de reparo exceda a 51 mm;
b) no caso de soldas localizadas nas regiões citadas no subitem 5.2.6.1 c).
5.2.6.4 O tratamento térmico de alívio de tensões deve atender aos 
seguintes itens:
a) AWS D 1.1, item 4.4;
b) o tratamento térmico em forno deve ser utilizado sempre que possível;
c) o aquecimento por ambos os lados deve ser utilizadosempre que possível;
d) antes de iniciar-se qualquer tratamento térmico deve-se verificar os registros de aferição dos termopares;
e) as temperaturas devem ser controladas por termopares em contato efetivo com a peça em tratamento. Um número 
suficiente de termopares deve ser utilizado de forma a que se possa garantir as faixas de temperatura e limites de gradiente 
especificado, de modo a minimizar o risco de deformações e/ou tensões resultantes do tratamento térmico;
f) as temperaturas indicadas pelos termopares devem ser registradas, continuamente em gráficos, durante toda a execução 
do tratamento;
g) quando da aplicação do tratamento térmico local, uma região de pelo menos 5 vezes a espessura de referência do 
material de cada lado da solda deve ser mantida na temperatura especificada pelo período de tempo especificado;
h) a região aquecida deve ser isolada de tal modo que a temperatura do material na extremidade do isolamento não exceda 
300°C.
5.3 Estruturas Convencionais Aparafusadas
5.3.1 Inspeção de Recebimento
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5.3.1.1 Deve ser verificado se todos os lotes de parafusos e porcas estão identificados com as seguintes 
características: especificação, tipo de rosca, tipo de porca, tipo de parafuso, dimensões e quantidade.
5.3.1.2 Devem ser verificados os certificados de qualidade do material de todos os lotes de parafusos e porcas, em 
confronto com as especificações ASTM aplicáveis.
5.3.1.3 Deve ser verificado, por amostragem (ver item 5.3.1.4), em cada lote, se as seguintes características das porcas e 
parafusos estão de acordo com o projeto e as especificações adotadas:
a) símbolo ASTM estampado no parafuso e na porca;
b) comprimento do parafuso;
c) diâmetro do parafuso e porca, segundo ANSI B 1.1, Seções 5 e 8;
d) altura e distância entre faces e arestas da porca e da cabeça do parafuso, segundo ANSI B 18.2.1 e B 18.2.2, Tabelas 4 e 5 
até 1 1/2”;
e) tipo e passo de rosca;
f) estado geral quanto a amassamentos, trincas, corrosão e acabamento geral e se estão devidamente protegidos (ver item 
5.3.1.5).
5.3.1.4 O plano de amostragem deve ser segundo a norma ABNT NBR 5426 e ter as seguintes características:
a) amostragem simples;
b) nível de inspeção II;
c) risco do consumidor 10 %;
d) qualidade limite 10%;
5.3.1.5 As roscas não devem apresentar trincas e amassamentos ou corrosão que impeçam o movimento da porca em 
relação ao parafuso.
5.3.1.6 A armazenagem de parafusos, porcas, rebites e arruelas deve sempre ser feita em local coberto. Os parafusos e 
porcas devem ser protegidos contra a corrosão, por meio de graxas ou outros componentes adequados.
5.3.2 Documentação
Procedimento de montagem deve conter, além do estabelecido no item 4.1.3, ainda os seguintes dados.
a) ferramentas e dispositivos de aperto de parafusos (tipo, calibração);
b) seqüência de aperto dos parafusos;
c) torque especificado para montagem;
d) torquímetros utilizados.
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5.3.3 Montagem
5.3.3.1 A inclinação, em relação ao plano normal ao eixo do parafusos, da superfície das peças em contato com 
cabeças de parafusos e porcas, deve ser menor do que 1:20. Para os casos de inclinação maior que 1:20, devem ser 
utilizadas arruelas chanfradas ou em cunha.
5.3.3.2 Para o caso de estruturas com ligações aparafusadas, deve-se observar que: 
a) o tipo dos furos e a tolerância na posição dos mesmos devem estar rigorosamente de acordo com o projeto;
Nota: Caso não esteja previsto nenhum furo no projeto, o mesmo pode ser executado inicialmente com maçarico e 
posteriormente alargado, desde que o furo feito pelo maçarico tenha diâmetro 6 mm menor do que o furo definitivo.
b) não é permitida a ovalização dos furos, por qualquer processo, para provocar a coincidência dos eixos. Os furos que 
estiverem em posição errada devem ser completamente fechados com solda, e reabertos por processo adequado;
c) os parafusos não podem ser substituídos por outros de menor diâmetro, mesmo que de material de maior resistência 
mecânica e com ou sem arruelas;
d) os parafusos e porcas nas abas de cantoneiras e perfis laminados devem obrigatoriamente ter arruelas chanfradas.
5.3.3.3 No caso de utilização de parafusos de alta resistência deve-se seguir o item 7.7.4 da norma ABNT NBR 8800 e 
observar que:
a) não sejam utilizados parafusos que tenham sido removidos de juntas, após torque de aperto;
b) as superfícies de contato estejam isentas de pintura, óleo, graxa;
c) seja utilizado o torque especificado.
5.3.3.4 O aperto final de parafusos só deve ser feito após a verificação da correta posição das peças por exame 
dimensional.
5.3.3.5 O aperto dos parafusos deve ser feito com o uso de chaves adequadas, não sendo permitido o uso de extensão 
ou outros recursos que provoquem apertos excessivos.
5.3.3.6 Os torquímetros devem ser calibrados diariamente para cada diâmetro de parafuso instalado e para aplicar uma 
ensaio 5 % maior que a tensão mínima especificada para o parafuso.
5.3.3.7 A seqüência de aperto deve ser estabelecida partindo-se das partes de maior rigidez da estrutura para as partes 
livres.
5.3.3.8 A seqüência de aperto deve ser repetida tantas vezes quanto necessário até que o aperto de todos os parafusos 
de junção atinja o torque especificado.
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1
Curso de Estrutura Metálica
Professor: Carlos Gide Mendes de Lira
Aula Assunto Atividade
1 Fabricação e Montagem de Estruturas Metálicas Exposição Teórica
2 e 3
Suporte de Tubulações; Cálculo do Diâmetro das 
Tubulações e Cálculo da Espessura de Parede, e do Vão 
entre Suportes; Dilatação Térmica e Flexibilidade das 
Tubulações; Cálculo da Flexibilidade pelo Método da Viga 
em Balanço Guiada
Exposição Teórica
4 Vãos Máximos Entre Suportes De Tubulação Exposição Teórica 
e Exercícios
CONTEÚDO da AULA 2:
· Capítulo 1
Tubulações Industriais: Generalidades, Classificação.
· Capítulo 2
Tubos: Materiais, Processos de Fabricação, Normalização 
Dimensional.
· Capítulo 3
Meios de Ligação de Tubos.
· Capítulo 5
Conexões de Tubulação.
· Capítulo 4
Válvulas.
· Capítulo 13
Desenhos de Tubulações
· Capítulo 11
Suporte de Tubulações.
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2
INTRODUÇÃO E DEFINIÇÃO
TUBOS: São condutos fechados destinados principalmente ao transporte e/ou condução de sólidos, líquidos, pastosos e 
gasosos. A sua função é de garantir estanqueidade, resistência a pressão interna ou externa. Podem ser utilizados com 
várias finalidades, uma delas a estrutural.
O emprego de tubulações antecede a história escrita. Vestígios de tubulações ou redes foram identificadas nas ruínas da 
Babilônia, da China Antiga e de Pompéia. 
Os primeiros tubos metálicos foram confeccionados em chumbo, já no século que antecede a era Cristã. Após 1700 anos, 
ou seja, no século XVII, surgiram os tubos ferrosos. Um exemplo remanescente dessa instalação são as fontes do Jardim 
do Palácio de Versalhes, na França. Ao final do século XIX, com a Revolução Industrial surge o tubo de aço carbono para 
ser aplicado nas industrias a vapor.
TUBULAÇÕES: Defini-se como tubulações o conjunto de tubos e seus acessórios. Suas aplicações são para: distribuição 
de vapor, de água potável, de óleo combustível, de ar comprimido, de gases e outros líquidos industriais.
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3
MATERIAIS PARA FABRICAÇÃO DE TUBOS
É muito grande a variedade dos materiais atualmenteutilizados para a fabricação de tubos. Só a ASTM 
(American Society for Testing and Materials) especifica mais de 500 tipos diferentes.
METÁLICOS: Ferrosos: Aços-carbono (carbon-steel)
Aços-liga
Aços inoxidáveis (stainless-steel)
Ferro fundido
Ferro forjado
Ferros ligados
Ferro nodular
Não-ferrosos Cobre
Latões
Cobre-níquel
Níquel e ligas
Metal Monel
Chumbo
Titânio, zircônio
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4
NÃO METÁLICOS: Cloreto de polivinil (PVC)
Plásticos Polietileno
Acrílicos
Acetato de celulose (Teflon)
Epóxi
Poliésteres
Fenólicos etc.
Cimento-amianto
Concreto armado
Barro vidrado
Elastômeros (borrachas)
Vidro
Cerâmica, porcelana etc.
METÁLICOS COM REVESTIMENTO Aço ou ferro Chumbo, estanho
Materiais plásticos
Borracha, asfalto
Vidro
Porcelana
Concreto, etc.
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5
NORMA DIMENSIONAL ABNT
A ABNT adotou a ANSI B.36 (American National Standards Institute) desprezando a polegada do diâmetro 
nominal usando o número como designação. Para cada diâmetro nominal fabricam-se tubos com várias espessuras de 
parede, denominadas “séries” ou “schedule”. É obtida pela seguinte expressão.
P= Pressão interna de trabalho em psig
Série = onde:
S= Tensão admissível do material em psig
Antes da ANSI.B.36.10 eram fabricados em três espessuras S, XS e XXS, essa designação apesar de obsoleta continua em uso. 
S
P1000
PARA CADA DIÂMETRO NOMINAL O DIAMETRO EXTERNO É SEMPRE CONSTANTE, VARIANDO APENAS O 
DIÂMETRO INTERNO, QUE SERÁ TANTO MENOR QUANTO MAIOR FOR A ESPESSURA DE PAREDE DO TUBO. 
TIPOS DE EXTREMIDADES DE TUBO
Ponta lisa, simplesmente esquadrejadas;
Pontas chanfradas, para usos com solda de topo;
Ponta rosqueada (rosca API – 5B e ANSI.B.2.1).SEÇÕES TRANSVERSAIS EM TUBOS DE 1” DE DIÂMETRO NOMINAL
NORMALIZAÇÃO DA ABNT – P-PB-225
Diâmetros Séries
1/8”, ¼”, 3/8”, ½”, ¾”, 1”, 1¼”, 1½”, 2”, 2½”, 3”, 3½”, 4”, 5”, 
6”, 8”, 10”, 12”, 14”, 16”, 18”, 20”, 22”, 24”, 26”, 30” e 36”
(OS DIÂMETROS DE 1 ¼”, 3 ½” E 5” SÃO POUCO 
USADOS NA PRÁTICA)
10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160
(NÃO EXISTE DISPONÍVEL NO MERCADO TODAS AS 
ESPESSURAS PARA TODOS OS DIÂMETROS)
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6
DIMENSIONAMENTO DO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO
NA MAIORIA DOS CASOS É UM PROBLEMA 
HIDRÁULICO EM FUNÇÃO:
Da vazão necessária de fluido
Das diferenças de cotas existentes
Das pressões disponíveis
Das velocidades e perdas de carga admissíveis
Da natureza do fluido
Do material e tipo da tubulação
Diâmetro do bocal do equipamento (TUBOS CURTOS)
Vão entre os suportes (VAZÕES PEQUENAS)
EXCEÇÕES
O CÁLCULO É FEITO POR APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
CÁLCULO DO DIÂMETRO
Função das velocidades de escoamento
ou
Das perdas de carga
TABELA DE VELOCIDADES ECONÔMICAS
É preciso evitar velocidades altas porque pode causar vibrações na tubulação
Vazão
Cota e pressão dos pontos extremos
Natureza do líquido ( )
Comprimento equivalente
vP,,υγ
GRANDEZAS CONHECIDAS
(Cálculo da perda de carga)
1.QUANTO MAIOR A PERDA DE CARGA MAIOR A ENERGIA PERDIDA
2.PARA DIMINUIR A PERDA DE CARGA É PRECISO AUMENTAR O DIÂMETRO
3.RESULTA EM UM PROBLEMA ECONÔMICO
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7
CALCULADO O DIÂMETRO EM FUNÇÃO DO ESCOAMENTO É PRECISO ADEQUAR O VALOR ENCONTRADO COM AS 
DIMENSÕES NORMALIZADAS PARA FABRICAÇÃO DE TUBOS.
CÁLCULO DA ESPESSURA DA PAREDE DO TUBO
( Em função da pressão interna)
hS
PD
t
21 =
t1 = Espessura da parede
Onde P = Pressão interna
D = Diâmetro externo
Sh = Tensão admissível do material na temperatura de projeto
Só pode ser utilizada se o diâmetro externo for maior que 6 (seis) vezes a espessura da parede
CÁLCULO DA ESPESSURA DE PAREDE (Norma ANSI/ASME. B.31)
ou( ) C
PYES
PDt
h
+
+
=
2 ( ) C
PPYES
Pdt
h
+
−+
=
2Onde:
P = pressão interna de projeto.
D = diâmetro externo; d = diâmetro interno
Sh= tensão admissível do material na temperatura de projeto.
E = coeficiente de eficiência de solda:
E=1 Para tubos sem costura e tubos com costura por solda de topo, totalmente radiografa.
E=0,9 Para tubos com costura por solda de topo, radiografia parcial
E=0,85 Idem, sem radiografia, solda pelos dois lados.
E=0,8 Idem, Idem, solda por um só lado.
Y = coeficiente de redução de acordo com o material e a temperatura.
Y=0,4 Para tubos de aço carbono e outros aços ferríticos, em temperaturas de até 485 °C.
Y=0 Para tubos de ferro fundido.
C = soma das sobreespessura para corrosão, erosão e abertura de roscas.
As fórmulas não podem ser aplicadas quando P/SE > 0,385 e também quando t > D/6
A SOBREESPESSURA PARA CORROSÃO E EROSÃO SERÁ O PRODUTO DA TAXA ANUAL DE CORROSÃO PELO 
NÚMERO DE ANOS DA VIDA ÚTIL; PARA TUBULAÇÕES EM GERAL, TOMA-SE DE 10 A 15 ANOS DE VIDA ÚTIL.
Na falta de dados, para o aço carbono e 
aços de baixa liga, considera-se:
1- 1,2 mm como valor mínimo para a sobre espessura de corrosão
2- 2,0 mm em serviços de média corrosão
3- até 4,0 mm em serviços de alta corrosão
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8
Especificação para Compra
DIÂMETRO NOMINAL
NÚMERO DE SÉRIE
TIPO DE EXTREMIDADE Ponta lisa
Ponta chanfrada (especificada)
Ponta rosqueadas (especificada)
PROCESSO DE FABRICAÇÃO (com ou sem costura)
ESPECIFICAÇÃO DO MATERIAL
TIPO DE ACABAMENTO OU DE REVESTIMENTO
QUANTIDADE Normalmente indica-se a quantidade total em unidade de comprimento ou em peso.
indicação do comprimento da vara de tubo não é importante porque pode haver variação, 
em função do processo de fabricação
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9
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10
VELOCIDADES RECOMENDADAS PARA TUBULAÇÕES
ANEXO 3 – Livro de Tabelas (pág. 28)
Folha 1 de 1
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11
MEIOS DE LIGAÇÃO DE TUBOS
Define-se como Ligação corrente entre tubos;
Ligações entre tubo e uma conexão;
Ligações Extremas.
Ligações Rosqueadas
Principais Ligações Soldadas
Meios Ligações Flangeadas
Ligações De Ponta E Bolsa
Ligações de compressão
Outros Sistemas Ligações patenteadas
- Material E Diâmetro Da Tubulação
- Finalidade E Localização
- Custo
Fatores Que Interferem - Grau De Segurança Exigido
Na Escolha Do Meio De Ligação - Pressão E Temperatura De Trabalho 
- Fluido Conduzido
- Necessidade Ou Não De Desmontagem
- Existência Ou Não De Revestimento Interno No Tubo 
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12
CLASSIFICAÇÃO DAS CONEXÕES DE TUBULAÇÃO
1 - Fazer mudanças de direção em tubulações
- Curvas de raio longo
- Curvas de raio curto
- Curvas de redução
- Joelhos
- Joelhos de redução
2 - Fazer derivações em tubulações - Tês normais (de 90°)
- Tês de 45º
- Tes de redução
- Peças em Y
- Cruzetas
- Cruzetas de redução
- Selas
- Colares
- Derivações soldadas
3 – Fazer ligações de tubos entre si 
- Luvas
- Uniões
- Flanges
- Niples
-Virolas (Uso em flanges soltos)
4 – Fazer mudanças de diâmetro em tubulações
- Reduções concêntricas
- Reduções excêntricas
- Reduções bucha5 – Fazer o fechamento da extremidade do tubo
- Tampões
- Bujões
- Flange cego
EXEMPLOS DE EMPREGO
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13
LIGAÇÕES FLANGEADAS 
São Facilmente Desmontáveis e Aplicadas em Diâmetros de 2” Ou Maiores.
UTILIZAÇÃO
1. Ligação de tubos com válvulas e 
equipamentos e, também, nos pontos da 
tubulação que for necessário desmontagem;
2- Ligações correntes em tubulações de aço 
que possuam revestimento interno 
anticorrosivo.
TIPOS DE FLANGES PARA TUBOS 
Devem ser usadas no menor número 
possível, porque são pontos passíveis de 
vazamento e também porque são peças 
caras, pesadas e volumosas.
FACEAMENTO DOS FLANGES 
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14
DIMENSIONAMENTO DOS FLANGES
O diâmetro nominal do tubo, associado à classe de pressão nominal, define todas as dimensões dos 
diversos tipos de flanges.
A norma dimensional de uso mais generalizado no Brasil é a ANSI B. 16.5, que abrange flanges de aço forjado de 
todos os tipos, nos diâmetros nominais de até 24”.
Essa norma define 7 séries de flanges denominadas de “classe de pressão” e designadas pelos números 
adimensionais 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# e 2500#.
A partir da edição de 1981, a norma ANSI/ASME B.16.5 inclui também as tabelas de dimensões e pressões 
admissíveis em unidades SI,definindo as classes: PN20, PN50, PN68, PN100, PN150, PN250 e PN420.
Para cada uma dessas classes de pressão, tem-se uma curva de interdependência entre a pressão admissível e a 
temperatura de cada material.
ESPECIFICAÇÃO DE FLANGES
Para encomenda ou requisição de flanges são necessárias as seguinte 
informações:
· QUANTIDADE (Número de peças)
· TIPO DE FLANGE 
· DIÂMETRO NOMINAL ( do Tubo)
· TIPO DE FACE
· ESPECIFICAÇÃO DO MATERIAL DO FLANGE
Obs.: Para os flanges de pescoço e flanges de encaixe é necessário 
especificar a espessura de parede do tubo a ser soldado.
Para os flanges rosqueados é necessário especificar o tipo de rosca.
Os flanges para junta de anel deverão ser calculados.
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15
JUNTAS PARA FLANGE
JUNTAS NÃO METÁLICAS:
• Borracha Natural – Usada para água, ar e condensado até 60 °C.
• Borracha Sintética – Usada para óleos até 80 °C.
• Materiais Plásticos – Usados para fluidos corrosivos em baixa 
pressão e temperatura ambiente.
• Papelão Hidráulico (juntas de amianto comprimido, grafitado e 
com aglutinante)
Existem vários tipos normalizados que podem trabalhar em 
temperaturas de até 500 °C e resistem a ácidos, álcalis e 
hidrocarbonetos.
PARAFUSOS E ESTOJOS PARA FLANGES
APERTO INICIAL – Tem a finalidade de adaptar as juntas às faces do 
flange, moldando-a às imperfeições.
Valores do Aperto Inicial:
· Juntas de Borracha de 2,5 a 4 MPa
· Juntas de Papelão Hidráulico de 8 a 12 MPa
· Juntas Metálicas de 20 a 40 MPa
APERTO RESIDUAL – Tem o objetivo de combater o efeito da pressão 
interna (Pi)na tubulação tendendo a separar os flanges.
Valor do Aperto Residual 1,5 a 2 vezes Pi 
APERTO FINAL – Para compensar os efeitos de dilatações devido a 
variações de temperatura.
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16VÁLVULAS
DEFINIÇÃO: Dispositivos destinados a estabelecer, controlar e interromper o fluxo em uma tubulação.
Representam, aproximadamente, 1/3 do valor da tubulação.
CLASSIFICAÇÃO DAS VÁLVULAS
1 – Válvulas de Bloqueio
Destinam-se apenas a estabelecer ou interromper o fluxo, ou seja só devem trabalhar completamente abertas 
ou completamente fechadas.
Válvulas de gaveta
Válvulas de macho
Válvulas de esfera
Válvulas de comporta.
Costumam ser sempre do mesmo diâmetro nominal da tubulação.
2 – Válvulas de Regulagem
São destinadas especificamente para controlar o fluxo, podendo trabalhar em qualquer posição de fechamento 
parcial.
Válvulas de globo
Válvulas de agulha
Válvulas de controle
Válvulas de borboleta - - Podem trabalhar como 
Válvulas de diafragma - - válvulas de bloqueio
Por motivo de economia, costumam ser de diâmetro nominal menor que o da tubulação.
3 – Válvulas que Permitem o Fluxo em um só Sentido
Válvulas de retenção
Válvulas de retenção e fechamento
Válvulas de pé
4 – Válvulas que Controlam a Pressão de Montante
Válvulas de segurança e de alívio
Válvulas de contrapressão
Válvulas de excesso de vazão
5 – Válvulas que Controlam a Pressão de Jusante
Válvulas redutoras e reguladoras de pressão
VáLvulas de quebra-vácuo
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17
DESENHOS DE TUBULAÇÕES
Identificação das Tubulações, Vasos, Equipamentos e Instrumentos
Em todas as instalações industriais deve existir um sistema de identificação para todas as tubulações, vasos, 
equipamentos e instrumentos.
A identificação é utilizada na fase de projeto e montagem e também posteriormente para controle da 
operação e manutenção 
A numeração da tubulação costuma ser feita com séries numéricas diferentes para cada classe de fluido e cada área.
A identificação de vasos e equipamentos normalmente é feita adotando-se para cada tipo e para cada área
Uma série numérica diferente precedida de letras indicativas
A padronização é feita por normas internas da própria empresa
Exemplo para tubulações
8” V 453 Ac 
8” – Diâmetro nominal
V – Classe de fluido (vapor)
453 – Número de ordem da linha (dentro de cada área)
Ac – Sigla indicativa da especificação do material do tubo
ÁREA 1
Bombas: B-101, B-102
Permutadores: P-101, P-102
Tanques: TQ-101, TQ-102
Quando se tem mais de um equipamento executando o mesmo 
serviço utiliza-se mais uma letra:
B-101A, B-101B 
ÁREA 2
Bombas: B-201, B-202
Torres: T-201, T-202, T-203
Vasos: V-201, V-202, V-203
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18
Suportes de Tubulações
Destinados a Absorver Vibrações Amortecedores
O peso do fluido, na maioria dos casos considera-se o peso da água (teste hidrostático) quando o peso do 
fluido for inferior ao peso da água, ou o próprio peso do fluido quando superior ao da água.
SUPORTES FIXOS
Não se Deslocam Verticalmente e Podem ser Apoiados ou Pendurados 
DESTINADOS A SUSTENTAR OS PESOS 
Fixos
Semimóveis
Móveis Suportes de mola
Suportes de contrapeso
Destinados a
Limitar Movimentos 
dos Tubos 
Ancoragens -Dispositivos de fixação total
Guias -Dispositivos que permitem movimento em apenas uma direção
Batentes - Dispositivos que impedem o movimento em um sentido
Contraventos- Dispositivos que impedem os movimentos laterais
Cargas que
Atuam nos
Suportes 
-Pesos
-Força de atrito conseqüente dos movimentos do tubo
-Forças conseqüentes das dilatações térmicas
-Cargas devido a ações dinâmicas diversas (golpe de aríete, vibrações, ação do vento etc.)
Dos tubos, válvulas e outros acessórios e conexões
Dos fluidos contidos
Dos isolamentos térmicos
Sobrecargas diversas
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Suportes Fixos
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20
DEPENDENDO DO TIPO DE CONSTRUÇÃO E DAS CONDIÇÕES DO SOLO, PODE-SE TER A 
FUNDAÇÃO EM SAPATAS OU EM ESTACAS
As estruturas de pórticos costuma ser interligadas por vigas longitudinais, paralelas aos tubos, com as seguintes 
finalidades:Absorver os esforços axiais das tubulações 
(reações de atrito e de dilatação)
Suportar tubulações na direção perpendicular às tubulações 
principais
Suportar os suportes transversais intermediários para os tubos 
de pequeno Ø
Estrutura de Pórtico Para Tubos Elevados
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21
Contato Entre os Tubos e os Suportes
Normalmente evita-se o contato direto do tubo com a superfície do suporte com a finalidade de permitir a inspeção e 
a pintura da face inferior do tubo e da própria superfície de apoio
Para tubos com até 12” de diâmetro é utilizado um vergalhão de aço ø ¾”
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22
Suportes Semimóveis (pendurais)
São empregados para tubos leves situados dentro de prédios ou galpões presos às Lages e outras estruturas. 
Suportes Para Tubos Verticais
para sustentação do tubo vertical, qualquer que seja seu diâmetro, seu peso ou seu comprimento, basta um único suporte
colocado na sua extremidade superior. 
Suportes Especiais Para Tubos Leves
Para tubos de pequeno diâmetro (ø até 1 ½”) que correm isolados, é mais econômico o emprego de ferragens compradas 
prontas. (braçadeiras, grampos, pendurais etc.) 
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23
Suportes Móveis
Admitem movimentos verticais sem deixar de sustentar o peso da tubulação.
Tipos de Suportes Móveis
Suporte de mola simples ou de carga variável.
Suporte de mola de carga constante.
Suportes de contrapeso.
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24
Suporte de Mola
De Carga Variável
(A força para comprimir a mola aumenta à medida que aumenta o deslocamento.)
Há sempre alguma transferência de carga para os suportes vizinhos.
De Carga Constante
(Através da ação de alavancas, a capacidade do suporte é praticamente constante.)
Aplicações:
Grandes deslocamentos ≥ 150 mm
Quando a carga suportada for muito grande
Quando a colocação de um suporte de carga variável resultar em variação de carga superior a 12%
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25
Dados Necessários Para Encomenda
1 - Tipo de suporte (carga variável ou carga constante)
2 – Carga a suportar e “K” da mola
3 – Dimensão e direção do movimento vertical
4 – Disposição de montagem
5 – Espaço disponível
6 – Esquema da tubulação (isométrico mostrando a dimensão e localização de todos os suportes).
7 – Existência ou não de vibrações
Disposições Usuais De Suportes De Mola Em Tubulações Horizontais E Verticais.
Suportes de Contrapeso
São usados quando se tem grandes cargas simultaneamente com grandes deslocamentos.
Principais Desvantagens
1 – O contrapeso aumenta a carga na estrutura
2 – Tendência a vibrações
3 – Ocupa muito espaço
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Exemplo de Emprego de Vários Tipos de Suportes
Suportes Que Limitam os Movimentos das 
Tubulações
1 – Ancoragens
Soldagem direta do tubo na viga de apoio.
Chumbadores presos no concreto.
Braçadeiras aparafusadas para materiais não soldáveis.
3 – Batentes
(direcionam o movimento do tubo)
2 – Guias
São utilizadas para evitar movimentos angulares da tubulação 
4 – Contraventos
(vergalhão de aço preso a braçadeiras ou 
a orelhas soldadas ao tubo)
Usados para impedir o movimento 
lateral em tubos suportados por pendurais
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27
Motivos Que Levam à Restrição De Movimento Das Tubulações
1 – Orientar e dirigir os movimentos causados pelas dilatações térmicas. 
2 – Proteger pontos fracos do sistema (equipamentos).
3 – Evitar que as tubulações, ao se dilatarem, se esbarrem uma contra as outras, ou contra paredes, equipamentos etc..
4 – Evitar flechas exageradas (flambagem ou dilatação do ramal).
5 – Ancorar as tubulações nos limites de área (evitar a transmissão de esforço de um lado para o outro).
6 – Subdividir sistemas muitos complexos (facilitar o estudo da flexibilidade).
7 – Isolar as vibrações ou aumentar a freqüência natural das mesmas, para diminuir a amplitude e evitar ressonâncias.
Exemplos de emprego e localização dos dispositivos de limitação de movimentos
Ancoragens (Casos de emprego):
1. Subdivisão de linhas longas.
2. Tubulações com juntas de expansão.
3. Limites de áreas.
4. Subdivisão de sistemas complexos.
5. Estações de válvulas de controle.
6. Tubulações de ponta e bolsa.
7. Isolar vibrações
8. Válvulas de segurança
Não se deve colocar ancoragens próximas de bocais de 
vasos e equipamentos.
Guias (Casos de emprego):
1. Trechos retos e longos.
2. Proteção de equipamentos e outros pontos fracos.
3. Orientação de dilatações (juntas de expansão)
4. Estações de válvulas de controle
Não se deve colocar guias próximo de pontos de mudança de direção
Batentes São utilizados para proteção de pontos fracos e orientação das dilatações
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1
Curso de Estrutura Metálica
Professor: Carlos Gide Mendes de Lira
Aula Assunto Atividade
1 Fabricação e Montagem de Estruturas Metálicas Exposição Teórica
2 e 3
Suporte de Tubulações; Cálculo do Diâmetro das 
Tubulações e Cálculo da Espessura de Parede, e do Vão 
entre Suportes; Dilatação Térmica e Flexibilidade das 
Tubulações; Cálculo da Flexibilidade pelo Método da Viga 
em Balanço Guiada
Exposição Teórica
4 Vãos Máximos Entre Suportes De Tubulação Exposição Teórica 
e Exercícios
CONTEÚDO da AULA 3:
• Fluidos e Viscosidade
• Capítulo 1
Cálculo do Diâmetro das Tubulações
• Capítulo 3
Cálculo da Espessura de Parede, Cálculo de Componentes de Tubulação e do Vão 
entre Suportes.
• Capítulo 4
Dilatação Térmica e Flexibilidade das Tubulações.
• Capítulo 5
Cálculo da Flexibilidade pelo Método da Viga em Balanço Guiada.
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2
1. INTRODUÇÃO
Propriedades dos Fluidos.
Medição de Grandezas.
Propriedades Físicas dos Fluidos.
Definição de Fluido.
Peso Volúmico.
Massa Volúmica.
Densidade.
Isotropia.
Viscosidade Dinâmica.
Viscosidade Cinemática.
Compressibilidade.
Módulo de Elasticidade Volumétrico.
Tipos de Fluidos - Diagrama Reológico.
Fluido Perfeito e Fluido Newtoniano.
Tensão de Saturação do Vapor de um Líquido.
2. HIDROSTÁTICA 
Trajectórias e Linhas de Corrente
Tipos de Escoamento.
Caudal, Tubo de Fluxo, Velocidade Média.
Equação da Continuidade.
Escoamentos Laminares e Turbulentos.
3. HIDROCINEMÁTICA
Trajectórias e Linhas de Corrente
Tipos de Escoamento.
Caudal, Tubo de Fluxo, Velocidade Média.
Equação da Continuidade.
Escoamentos Laminares e Turbulentos.
4. HIDRODINÂMICA 
Conceitos e Princípios Fundamentais.
Equação de Euler ao longo de uma Linha de Corrente.
Equação de Bernoulli.
Linha de Energia e Linha Piezométrica.
Tubo Piezométrico e Tubo de Pitot.
Teorema de Bernoulli para Líquidos Reais.
Aplicações do Teorema de Bernoulli.
Medição da velocidade do escoamento com um tubo de Pitot.
Fórmula de Torricelli.
Tubo de Venturi.
Fluidos
5. ESTUDO GLOBAL dos ESCOAMENTOS LÍQUIDOS 
Teorema de Bernoulli para Líquidos Perfeitos Aplicado a Líquidos Reais.
Energiamecânica ou carga total.
Energia cinética.
Coeficiente de Coriollis.
Coeficiente de Boussinesq.
Potência Hidráulica. Bombas e Turbinas.
Jactos Líquidos na Atmosfera.
Teorema de Euler ou Teorema da Quantidade de Movimento.
6. LEIS de RESISTÊNCIA dos ESCOAMENTOS UNIFORMES 
Número de Reynolds. Experiências de Reynolds.
Escoamentos Laminares ou de Hagen-Pouseuille.
Escoamentos em tubos de secção circular.
Perdas de carga ao longo as canalizações.
Resistência ao escoamento.
Rugosidade.
Experiências de Nikuradse.
Escoamentos Turbulentos.
Escoamentos turbulentos em tubos comerciais.
Fórmula de Darcy-Weisbach.
Fórmula de Colebrook-White.
Ábaco de Moody.
Leis Empíricas.
Fórmulas monómias.
Fórmula de Chézy.
Fórmula de Manning-Stricler.
Compatibilidade Entre Fórmulas Empíricas e a Fórmula de Colebrook-White.
Tensão Tangencial na Fronteira Sólida.
7. ESCOAMENTOS PERMANENTES SOB PRESSÃO 
Tipos de escoamento.
Perdas de carga.
Perdas de carga ao longo das canalizações.
Perdas de carga singulares.
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3
Viscosidade Introdução
Introdução:
A viscosidade é uma força volumétrica de atrito interno que aparece no deslizamento de camadas fluindo umas sobre as outras, 
dando origem a tensões tangenciais de cisalhamento. Com isso, atrito interno impede ou oferece uma resistência ao 
escorregamento das partículas, umas sobre as outras. Todos nós temos uma idéia intuitiva de viscosidade, sabendo reconhecer 
um líquido mais ou menos viscoso; esta noção intuitiva é dada por exemplo, pela maior ou menor facilidade com que um líquido 
escorre sobre uma superfície inclinada.
A Lei de Newton da viscosidade, relaciona a tensão tangencial F/A (Força por unidade de área) à taxa de variação espacial de 
velocidade dv/dx:
onde η é o coeficiente de viscosidade do fluido, o qual depende de sua natureza. O atrito é tanto maior quanto maior a 
viscosidade do fluido. A unidade de η no sistema MKS é o Pa.s (Pascal × segundo), sendo que a unidade mais empregada na 
prática é o centipoise (cp), dado por: 1 cp = 10-2 poise (CGS) = mPa.s (10 –3 Pa.s) (MKS)
Viscosímetros:
Os viscosímetros são aparelhos que permitem a determinação do coeficiente de viscosidade dos fluidos. Tais aparelhos podem 
ser baseados nos seguintes princípios :
(1) o tempo de passagem de um determinado volume do fluido através de tubos capilares;
(2) velocidade de queda de uma esfera, cuja massa e diâmetro são conhecidos, através de um líquido;
(3) o binário necessário para manter em rotação dois cilindros coaxiais do líquido em exame;
(4) o decréscimo das oscilações amortecidas de um pêndulo de torção submerso no fluido em estudo 
Equação de Bernoulli. Situações reais, como o efeito da tensão superficial, e da viscosidade, não podem ser descritos com essa 
equação.
Equação de Poiseuille Ela leva em consideração a viscosidade, embora ela realmente só é válida para escoamento não-
turbulento.
Tensão superficial Uma maneira de se pensar na tensão superficial é em termos de energia. Quanto maior for a superfície, 
maior será a energia que está acumulada nela.
tensão de superfície = Y = W/A Precisa-se de trabalho para aumentar a área de um líquido
tensão de superfície = Y = F/L resiste ao esticamento.
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A figura acima pode ser vista como 
um fluido passando por uma esfera 
em um sistema de referência, ou 
uma esfera movendo-se através de 
um fluido em outro sistema de 
referência. 
Turbulência Nem todo o escoamento são laminares. Em um escoamento turbulento, a água gira erraticamente.
número de Reynolds, pode ser usado para prever o surgimento de turbulência - número de Reynolds = densidade . 
D . velocidade / viscosidade
vórtices de turbulência Isto acontece para um número de Reynolds de aproximadamente 2000 a 100.000.
Efeitos: Objetos simétricos que giram também podem produzir empuxo.
Essa é a chamada força de Magnus
Logo, existe uma força de empuxo, ou força de sustentação
Equação de Darcy Lei que traduz o regime de escoamento de fluidos através de meios porosos. Este escoamento 
traduz-se pela fórmula de Darcy: Q =(S/µ)*(dp/dx)*k, em que Q é o caudal, S é a superfície da secção atravessada 
pelo fluido, µ a viscosidade do fluido, dp a diferença de pressões à entrada e à saída do corpo poroso, dx o 
comprimento do corpo poroso e k (permeabilidade) o coeficiente próprio do meio poroso. 
A unidade de permeabilidade no sistema CGS, é o perm. 
Na prática usa-se o darcy ( = 10Exp(-8) perm) e o milidarcy ( = 10Exp(-3) darcy).
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Viscosidade Cinemática
A tabela abaixo apresenta valores da viscosidade cinemática, para diferentes temperaturas, dos líquidos mais 
freqüentemente utilizados na prática do dia-a-dia. Estes valores são os que se utilizam na equação de Colebrook-White ou no 
diagrama de Moody.
Líquido Temp. (oC) Visc. Cinem. (x10-6 m2/s)
Água 10 1,31 
Água 20 1,00 
Água 40 0,66 
Água 80 0,37 
Água do mar 5 1,61 
Água do mar 15 1,22 
Água do mar 25 0,97 
Álcool metílico 20 0,727 
Asfalto 120 1600 
Azeite 38 43 
Benzol 20 0,744 
Gasolina 20 0,6 
Glicerina 0 8310 
Glicerina 20 1180 
Glicerina 40 223 
Leite 20 1,13 
Óleo bruto dens. 0,855 30 5,5 
Óleo bruto dens. 0,855 40 4,5 
Óleo bruto dens. 0,855 60 3,5 
Óleo bruto dens. 0,855 80 2,7 
Óleo bruto dens. 0,855 100 2,1 
Óleo bruto dens. 0,855 120 1,7 
Óleo bruto dens. 0,855 150 1,5 
Óleo comb. dens. 0,940 30 400 
Óleo comb. dens. 0,940 40 180 
Óleo comb. dens. 0,940 60 60 
Óleo comb. dens. 0,940 80 25
Óleo comb. dens. 0,940 100 13
Líquido Temp. (oC) Visc. Cinem. (x10-6
m2/s)
Óleo comb. dens. 0,940 120 8 
Óleo comb. dens. 0,968 40 1200 
Óleo comb. dens. 0,968 60 300 
Óleo comb. dens. 0,968 80 80 
Óleo comb. dens. 0,968 100 35 
Óleo comb. dens. 0,968 120 18,5 
Óleo comb. dens. 0,968 150 10 
Óleo de algodão 38 38 
Óleo de baleia 38 38 
Óleo de linhaça 38 30 
Óleo de soja 38 35
Óleo SAE-10 20 80 
Óleo SAE-10 30 45 
Óleo SAE-10 40 30 
Óleo SAE-10 60 15 
Óleo SAE-10 80 10 
Óleo SAE-10 100 5 
Óleo SAE-10 120 3 
Óleo SAE-30 20 250 
Óleo SAE-30 30 130 
Óleo SAE-30 40 80 
Óleo SAE-30 60 35 
Óleo SAE-30 80 19 
Óleo SAE-30 100 10 
Óleo SAE-30 120 6,5 
Óleo SAE-90 40 250 
Tetracloreto carbono 20 0,612
Nota: valores extraídos de Kreith, Lencastre, Simon. 
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6CÁLCULO DO DIÂMETRO DAS TUBULAÇÕES
1 – Critérios gerais para o dimensionamento do diâmetro das tubulações.
Da vazão necessária de fluido
Na Maioria dos Casos é um Das diferenças de cotas existentes
Problema Hidráulico em Função: Das pressões disponíveis
Das velocidades e perdas de carga admissíveis
Da natureza do fluido
Do material e tipo da tubulação
A Determinação do Diâmetro Da velocidade
é Função do Cálculo: Das perdas de cargas decorrente do escoamento
Exceções Diâmetro do bocal do equipamento (TUBOS CURTOS)
Vão entre os suportes (VAZÕES PEQUENAS) 
2 – Cálculo em função da velocidade (Válido para tubulações curtas)
O aumento de perda de energia durante o escoamento (perda de carga) é proporcional ao aumento da velocidade de 
escoamento. Da equação da continuidade, temos:
onde:
Aumentando o diâmetro do tubo 
diminui a velocidade
↑
=↓⇒=
A
QV VAQ 
4
2 ↑
=↑
DA π
1. Toma-se o maior valor possível para a