Introdução

A escolha do material adequado para tubulações industriais é uma decisão crítica em qualquer projeto de engenharia mecânica. Uma seleção incorreta pode gerar desde perdas econômicas por manutenção excessiva até riscos de segurança e acidentes graves.

Segundo Telles (2003), a definição correta do material deve considerar não apenas a pressão e a temperatura, mas também o fluido transportado e o ambiente de operação. Assim, a engenharia de tubulações não é apenas questão de custo, mas sim de segurança e confiabilidade a longo prazo.

1. Normas e Regulamentações

No Brasil, a ABNT NBR 5590 estabelece critérios para tubos de aço carbono em usos industriais (ABNT, 2021). Já a ASME B31.1 regula sistemas de tubulação de potência, enquanto a NR-13 (BRASIL, 2022) define requisitos mínimos para operação de caldeiras, vasos de pressão e tubulações.

Callister (2016) reforça que a escolha do material deve estar sempre em conformidade com normas nacionais ou internacionais, sob risco de comprometer a integridade mecânica.

2. Principais Materiais Utilizados

2.1 Aço carbono

Indicado para serviços gerais (ar comprimido, água, óleos), é amplamente usado pelo bom custo-benefício e soldabilidade. Contudo, segundo Callister (2016), a resistência à corrosão é limitada, exigindo pinturas ou galvanização em ambientes agressivos.

2.2 Aço inoxidável (AISI 304/316)

Utilizado em fluidos corrosivos ou em indústrias alimentícias, apresenta alta resistência química e longa durabilidade (TELLES, 2003). O custo elevado é o principal limitante.

2.3 Ligas de aço (ASTM A106 Gr B; ASTM A335 P11, P22)

Aplicadas em linhas de alta pressão e temperatura, como vapor superaquecido. O ASTM A106 Gr B é referência para condução de fluidos sob pressão moderada, sendo padrão em coletores de vapor industriais (ASME, 2022). Já os aços-liga P11 e P22 oferecem maior estabilidade térmica e resistência mecânica. Telles (2003) destaca que exigem controle rigoroso de soldagem para evitar trincas por fragilização térmica.

2.4 Materiais plásticos (PVC, CPVC, PEAD)

Segundo Fox (2014), são apropriados para baixa pressão e temperatura, geralmente em sistemas de água ou efluentes. Vantagem: custo reduzido e alta resistência química; limitação: não aplicáveis em altas pressões.

3. Critérios de Seleção

1. Pressão de operação – quanto maior a pressão, mais robusto deve ser o material (ASME, 2022).
2. Temperatura de trabalho – Fox (2014) mostra que materiais poliméricos perdem resistência acima de 70 °C.
3. Natureza do fluido – corrosivos requerem inoxidáveis; abrasivos demandam ligas especiais (CALLISTER, 2016).
4. Normas aplicáveis – NR-13 (BRASIL, 2022) exige adequação em plantas pressurizadas.
5. Viabilidade econômica – Kelly (1997) aponta que a escolha deve considerar não apenas custo inicial, mas o ciclo de vida.

4. Faixas de Pressão x Materiais Recomendados

(Fonte: adaptado de TELLES, 2003; ASME, 2022).

5. Aplicações Industriais Reais

• Indústria de papel e celulose: uso de aço carbono em água de processo e ligas ASTM A335 em vapor de alta pressão (TELLES, 2003).
• Indústria alimentícia: predominância de inox AISI 304/316, exigido por questões sanitárias (CALLISTER, 2016).
• Indústria petroquímica: ligas especiais resistentes à corrosão e alta pressão (ASME, 2022).
• Indústria madeireira: uso intenso de aço carbono (ASTM A106 Gr B) em linhas de vapor de caldeiras flamotubulares, aproveitando a biomassa como matriz energética (CETESB, 2021).

6. Custos e Ciclo de Vida

Segundo Kelly (1997), a análise de custos deve considerar o ciclo de vida da tubulação. Embora inoxidáveis e ligas tenham custo inicial maior, a redução em paradas e substituições pode justificar o investimento. Já o aço carbono, embora barato, exige manutenção preventiva mais frequente.

Tabela comparativa de custos relativos (Ano-base: 2024)

Conclusão

A escolha do material de tubulação deve equilibrar aspectos técnicos (pressão, temperatura, fluido), normativos (NBR, ASME, NR-13) e econômicos (ciclo de vida). O engenheiro mecânico tem papel central nesse processo, garantindo a segurança e a competitividade da planta industrial.

Na Aspen Soluções Industriais, esse critério de engenharia aplicada é seguido em todos os projetos, especialmente em tubulações de vapor, caldeiras e transportadores, reforçando a confiabilidade dos sistemas.

Referências

AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. ASME B31.1 – Power Piping. New York: ASME, 2022.

AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII. New York: ASME, 2022.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5590 – Tubos de aço carbono para usos industriais. Rio de Janeiro: ABNT, 2021.

BRASIL. Ministério do Trabalho e Emprego. NR-13 – Caldeiras, vasos de pressão e tubulações. Brasília, 2022.

CALLISTER, William D. Ciência e Engenharia de Materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

CETESB. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Relatório de Biomassa e Energia Renovável. São Paulo: CETESB, 2021.

FOX, Robert W. Mecânica dos Fluidos. Rio de Janeiro: LTC, 2014.

KELLY, Anthony. Maintenance Strategy. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997.

TELLES, Pedro Silva. Tubulações industriais. Rio de Janeiro: LTC, 2003.