NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 15280-1 Terceira edição 28.06.2017 Dutos terrestres Parte 1: Projeto Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Onshore pipeline Part 1: Design ICS 75.200 ISBN 978-85-07-07030-6 Número de referência ABNT NBR 15280-1:2017 70 páginas © ABNT 2017 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 ABNT NBR 15280-1:2017 © ABNT 2017 Todos os direitos reservados. A menos que especificado de outro modo, nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou utilizada por qualquer meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia e microfilme, sem permissão por escrito da ABNT. ABNT Av.Treze de Maio, 13 - 28º andar 20031-901 - Rio de Janeiro - RJ Tel.: + 55 21 3974-2300 Fax: + 55 21 3974-2346 abnt@abnt.org.br www.abnt.org.br ii © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Sumário Página Prefácio................................................................................................................................................vi 1 Escopo.................................................................................................................................1 2 Referências normativas......................................................................................................4 3 Termos e definições............................................................................................................6 4 Condições e critérios de projeto.......................................................................................6 4.1 Geral.....................................................................................................................................6 4.2 Pressão de projeto..............................................................................................................6 4.3 Temperatura de projeto......................................................................................................7 4.4 Cargas..................................................................................................................................7 4.4.1 Geral.....................................................................................................................................7 4.4.2 Cargas operacionais...........................................................................................................7 4.4.3 Cargas ocasionais...............................................................................................................8 4.4.4 Cargas de construção.........................................................................................................8 4.4.5 Combinação de cargas.......................................................................................................8 4.5 Classes de pressão-temperatura para componentes......................................................9 4.6 Tensões admissíveis para materiais de tubos e componentes......................................9 4.7 Tensões admissíveis para materiais de suportes e outros elementos estruturais de restrição........................................................................................................................12 4.8 Cálculo das tensões..........................................................................................................12 4.8.1 Geral ..................................................................................................................................12 4.8.2 Tensão de pressão interna...............................................................................................13 4.8.3 Tensão de expansão térmica e de deslocamento imposto...........................................14 4.8.4 Tensão de peso próprio....................................................................................................15 4.8.5 Tensão de cargas ocasionais...........................................................................................16 4.8.6 Tensão da ação direta de peso próprio e de outras forças externas...........................16 4.8.7 Tensão de força de atrito..................................................................................................17 4.8.8 Tensão longitudinal resultante de variação de temperatura, pressão interna, peso próprio, cargas ocasionais, forças diretas e forças de atrito.......................................17 4.8.9 Tensão equivalente de variação de temperatura, pressão interna, peso próprio, cargas ocasionais, forças diretas e forças de atrito......................................................18 4.8.10 Tensão equivalente para cargas de peso do solo e de tráfego de veículos................19 4.9 Limites de tensões para dutos e tubulações..................................................................19 4.9.1 Geral...................................................................................................................................19 4.9.2 Duto e tubulação não restringidos..................................................................................20 4.9.3 Duto e tubulação restringidos.........................................................................................20 4.9.4 Pressão de teste hidrostático..........................................................................................21 4.10 Tolerâncias.........................................................................................................................21 4.10.1 Corrosão............................................................................................................................21 4.10.2 Roscas................................................................................................................................21 4.10.3 Tolerâncias dimensionais para tubos e componentes..................................................21 5 Dimensionamento para a pressão interna......................................................................22 5.1 Geral...................................................................................................................................22 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados iii NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 ABNT NBR 15280-1:2017 5.2 6 6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.6 6.6.1 6.6.2 6.6.3 6.6.4 6.7 6.8 6.9 6.9.1 6.9.2 6.9.3 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8 8.1 8.2 8.3 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 iv Determinação da espessura de parede...........................................................................22 Seleção de tubos e componentes...................................................................................25 Geral...................................................................................................................................25 Tubos de aço-carbono......................................................................................................25 Componentes para mudança de direção........................................................................25 Curvas a frio......................................................................................................................25 Curva em gomos...............................................................................................................26 Curva forjada ....................................................................................................................26 Curvas por indução...........................................................................................................27 Componentes para alterações no diâmetro...................................................................27 Componentes para derivações........................................................................................27 Geral...................................................................................................................................27 Tês......................................................................................................................................27 Derivações extrudadas integralmente reforçadas.........................................................27 Derivações soldadas (boca de lobo)...............................................................................28 Componentes para fechamento de extremidades.........................................................28 Tampa de abertura e fechamento rápido........................................................................28 Tampões soldados............................................................................................................28 Tampos...............................................................................................................................28 Flanges cegos...................................................................................................................28 Válvulas..............................................................................................................................28 Flanges, juntas e parafusos.............................................................................................29 Meios de ligação de tubos................................................................................................29 Juntas soldadas................................................................................................................29 Juntas flangeadas.............................................................................................................29 Juntas roscadas................................................................................................................29 Construção e montagem..................................................................................................29 Geral...................................................................................................................................29 Cruzamentos e travessias................................................................................................29 Válvulas intermediárias de bloqueio...............................................................................34 Cobertura e afastamento..................................................................................................35 Estabilização à flutuação de um duto em meio líquido.................................................36 Teste hidrostático..............................................................................................................37 Generalidades....................................................................................................................37 Pressão mínima e máxima de teste.................................................................................38 Pressão máxima de operação admissível (PMOA)........................................................38 Análise de flexibilidade.....................................................................................................39 Geral...................................................................................................................................39 Métodos de análise ..........................................................................................................41 Obrigatoriedade ou dispensa da análise........................................................................41 Requisitos para a obtenção da flexibilidade..................................................................41 Abrangência da análise....................................................................................................42 Cargas e tensões...............................................................................................................42 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 9.7 Diferenciais de temperatura.............................................................................................43 9.8 Fatores de intensificação de tensões e de flexibilidade...............................................44 10 Projeto de suportes...........................................................................................................47 10.1 Geral...................................................................................................................................47 10.2 Materiais.............................................................................................................................49 10.3 Esforços.............................................................................................................................49 10.4 Estabilidade para tubos enterrados................................................................................49 11 Corrosão............................................................................................................................50 11.1 Corrosão externa...............................................................................................................50 11.2 Corrosão interna...............................................................................................................51 Anexo A (normativo) Termos e definições........................................................................................52 Anexo B (normativo) Normas para tubos, válvulas, conexões, flanges, juntas e parafusos.......61 Anexo C (normativo) Figuras de cruzamentos e travessias............................................................62 Anexo D (normativo) Critérios de projeto para verificação da espessura de parede, em dutos submetidos à pressão externa.........................................................................................68 Bibliografia..........................................................................................................................................70 Figuras Figura 1 – Diagrama do escopo da ABNT NBR 15280-1...................................................................2 Figura 2 – Afastamento horizontal....................................................................................................35 Figura A.1 – Representação esquemática de pressões ao longo de um duto.............................60 Figura C.1 – Rodovia ou rua com tubo-camisa...............................................................................62 Figura C.2 – Rodovia ou rua sem tubo-camisa...............................................................................62 Figura C.3 – Rodovia ou rua com furo direcional...........................................................................63 Figura C.4 – Estrada secundária sem tubo-camisa........................................................................63 Figura C.5 – Ferrovia com tubo-camisa...........................................................................................64 Figura C.6 – Ferrovia com furo direcional.......................................................................................64 Figura C.7 – Cruzamento com duto ou cabo...................................................................................65 Figura C.8 – Travessia com curvamento natural.............................................................................66 Figura C.9 – Travessia com furo direcional.....................................................................................66 Figura C.10 – Travessia com cavalote..............................................................................................67 Figura C.11 – Travessia de canal com cavalote..............................................................................67 Tabelas Tabela 1 – Fator de projeto................................................................................................................10 Tabela 2 – Espessuras mínimas de parede recomendadas para tubos........................................24 Tabela 3 – Curvamento a frio para tubos.........................................................................................26 Tabela 4 – Espessura mínima do tubo-camisa................................................................................33 Tabela 5 – Valor mínimo para cobertura...........................................................................................35 Tabela 6 – Valores recomendados para a massa específica..........................................................37 Tabela 7 – Requisitos para pressão do teste hidrostático de duto...............................................39 Tabela 8 – Fatores i e k para tubos e componentes........................................................................45 Tabela 9 – Fatores i e k para meios de ligação................................................................................47 Tabela B.1 – Relação de normas.......................................................................................................61 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados v NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Prefácio A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas pelas partes interessadas no tema objeto da normalização. Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras da ABNT Diretiva 2. A ABNT chama a atenção para que, apesar de ter sido solicitada manifestação sobre eventuais direitos de patentes durante a Consulta Nacional, estes podem ocorrer e devem ser comunicados à ABNT a qualquer momento (Lei nº 9.279, de 14 de maio de 1996). Ressalta-se que Normas Brasileiras podem ser objeto de citação em Regulamentos Técnicos. Nestes casos, os Órgãos responsáveis pelos Regulamentos Técnicos podem determinar outras datas para exigência dos requisitos desta Norma. A ABNT NBR 15280-1 foi elaborada no Organismo de Normalização Setorial de Petróleo (ABNT/ONS-034), pela Comissão de Estudo de Sistemas de Transporte de Petróleo e Derivados (CE-034:000.005). O seu 1º Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 06, de 10.06.2016 a 08.08.2016. O seu 2º Projeto circulou em Consulta Nacional conforme Edital nº 03, de 03.03.2017 a 09.04.2017. Esta Norma é baseada no ASME B31.4:2012. Esta terceira edição cancela e substitui a edição anterior (ABNT NBR 15280-1:2009 Versão corrigida:2011), a qual foi tecnicamente revisada. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A ABNT NBR 15280, sob o título geral “Dutos terrestres”, tem previsão de conter as seguintes partes: —— Parte 1: Projeto; —— Parte 2: Construção e montagem. O Escopo em inglês desta Norma Brasileira é o seguinte: Scope This Part of ABNT NBR 15280 prescribes conditions and minimum requirements for design, material and equipment specification, hydrostatic test and corrosion control, related to onshore pipeline installations. This Part of ABNT NBR 15280 applies to onshore pipeline installations for liquid or liquefied products transportation, such as: crude oil, petroleum products (naphtha, gasoline, diesel, kerosene, fuel oil etc.), natural gas condensate, natural gasoline, liquid petroleum gas, anhydrous ammonia, ethanol and other biofuels. The onshore pipeline installations covered by this Part of ABNT NBR 15280 include: a) pipelines that connect gathering stations, processing plants, distribution bulk plants and terminal bulk plants, including its complementary installations, such as: vi © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 — scraper traps; — piping at pressure reducing, regulating or relief stations; — piping at metering stations; — piping at mainline valves; b) onshore section of pipelines connected with offshore installations; c) piping at distribution bulk plants and terminal bulk plants (onshore and marine); d) piping at piers; e) piping at pumping or heating stations (initial or intermediate). A pipeline, usually installed buried, routes in a corridor well-marked, when crossing any of the other installations (refinery, production field, distribution bulk plant, terminal bulk plant, pumping station etc.). At the initial or final end of the pipeline, the corridor finishes at the scraper trap or at the flow metering station, if there is no scraper trap, or at the first block valve, if there are none of the previous installations. Piping that connects pipeline to tank farms on a processing plant may be designed according to this Part of ABNT NBR 15280. In this case, it should be defined a corridor inside the processing plant for them. This Part of ABNT NBR 15280 only applies to pipeline installation which pipes and piping components are made of carbon steel. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 This Part of ABNT NBR 15280 applies to pipelines systems for transportation of liquid or liquefied products, flammable or toxic, classified according to potential damages that could cause impact to public integrity, properties and environment. This Part of ABNT NBR 15280 classifies transported products under two risk categories as follows: a) category I – flammable or toxic products, steady at liquid phase whenever at room temperature and atmospheric pressure conditions. Category I products show lesser potential risks than category II ones. Typical examples are: crude oil, liquid petroleum products, methanol, ethanol and biofuels. Vapor pressure for category I products is equal or less than 1.12 kgf/cm2 abs at 38 °C, also called low vapor pressure (LVP); b) category II – flammable or toxic products, steady at gaseous phase whenever at room temperature and atmospheric pressure conditions, but under certain temperature or pressure conditions can be transported as liquids. Category II products show greater potential risks than category I ones. Typical examples are: liquefied petroleum gas (LPG), ethylene, propane, natural gas liquid (NGL) and liquid anhydrous ammonia. Vapor pressure for category II products is greater than 1.12 kgf/cm2 abs at 38 °C, also called high vapor pressure (HVP). This Part of ABNT NBR 15280 does not apply to pipeline systems design under following conditions: a) transportation of LPG at gaseous phase; b) transportation of liquefied natural gas (LNG); © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados vii NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 c) operation above 120 °C and below – 30 °C; d) oil treatment and process; e) oil wells, wellhead assemblies, oil separators and other producing facilities; f) transportation of liquid fuels for furnaces and boilers; g) auxiliary piping for water, air, vapor and lubricant oil; h) operation at relative pressures equal or less than 100 kPa (1 bar). The pipeline design includes other items, out of scope of this Part of ABNT NBR 15280, such as route and diameter selection, environment conditions survey, geomorphologic data search, content determination of contaminant elements on transported products, bathymetric surveys, soil chemical aggressiveness studies and environment impact assessments. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 This Part of ABNT NBR 15280 adopts the International System of Units (SI). viii © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 15280-1:2017 Dutos terrestres Parte 1: Projeto 1 Escopo 1.1 Esta Parte da ABNT NBR 15280 estabelece as condições e os requisitos mínimos exigidos para projeto, especificação de materiais e equipamentos, teste hidrostático e controle da corrosão em instalações dutoviárias terrestres. 1.2 Esta Parte da ABNT NBR 15280 se aplica a instalações dutoviárias terrestres para movimentação de produtos líquidos ou liquefeitos, como petróleo, derivados de petróleo (nafta, gasolina, diesel, querosene, óleo combustível etc.), condensado de gás natural, gasolina natural, gás liquefeito de petróleo, amônia anidra, etanol e outros biocombustíveis. 1.3 As instalações dutoviárias terrestres abrangidas por esta Parte da ABNT NBR 15280 são: a) dutos que interligam estações de coleta e tratamento, plantas de processamento, bases de distribuição e terminais, incluindo as suas instalações complementares, como: —— câmaras de pigs; —— tubulações em estações de redução, limitação e alívio de pressão; —— tubulações em estações de medição de vazão; Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 —— tubulações em áreas de válvulas intermediárias do duto; b) trecho terrestre de dutos provenientes de instalações marítimas; c) tubulações em bases de distribuição e terminais (terrestres e aquaviários); d) tubulações em píeres; e) tubulações em estações, inicial ou intermediária, de bombeamento ou de reaquecimento. 1.4 O duto, normalmente enterrado, segue em corredor delimitado, quando cruza qualquer uma das demais instalações (refinaria, campo de produção, base de distribuição, terminal, estação de bombeamento etc.). No caso de ser o ponto inicial ou final do duto, o corredor delimitado para o duto segue até a câmara de pigs ou até a medição de vazão, na ausência da câmara de pigs, ou até a primeira válvula de bloqueio, na ausência das duas instalações anteriores. 1.5 As tubulações que interligam as instalações entre dutos e parque de tanques em plantas de processamento podem ser projetadas de acordo com esta Parte da ABNT NBR 15280. Neste caso, recomenda-se que seja delimitado um corredor dentro da unidade para passagem das tubulações. 1.6 A Figura 1 apresenta um diagrama ilustrativo da abrangência das instalações que estão cobertas por esta Parte da ABNT NBR 15280. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 1 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Campo de produção Poço Planta de processamento (ver Nota 1) Poço Tancagem Área de processamento Estação de coleta Corredor delimitado Ver 1.5 Ver Nota 2 Estação inicial de bombeamento Ver Nota 3 Estação intermediária de bombeamento Ver Nota 4 Submarino Terrestre Estação intermediária de aquecimento Base de distribuição Tancagem Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Tancagem tubular Corredor delimitado Ver 1.4 Terminal Píer Tancagem Legenda Escopo da ABNT NBR 15280-1 NOTA 1 As seguintes instalações são exemplos de plantas de processamento: refinarias, plantas de processamento de gás natural, plantas de amônia anidra e usinas de etanol e outros biocombustíveis. NOTA 2 A estação de bombeamento inicial pode estar locada em qualquer uma das demais instalações (refinaria, campo de produção, base de distribuição, terminal etc.). NOTA 3 A estação de bombeamento intermediário pode estar em área independente ou locada em qualquer uma das demais instalações (refinaria, campo de produção, base de distribuição, terminal etc.). NOTA 4 A estação de aquecimento intermediário, utilizada em alguns dutos com produtos transportados aquecidos, pode estar em área independente ou locada em qualquer uma das demais instalações (refinaria, campo de produção, base de distribuição, terminal etc.). Figura 1 – Diagrama do escopo da ABNT NBR 15280-1 2 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 1.7 Esta Parte da ABNT NBR 15280 se aplica somente aos dutos e tubulações cujos tubos e demais componentes de tubulação são de aço-carbono. 1.8 Esta Parte da ABNT NBR 15280 se aplica aos dutos e tubulações para movimentação de produtos líquidos ou liquefeitos, inflamáveis ou tóxicos, classificados segundo os danos potenciais que possam causar à integridade das pessoas, aos bens patrimoniais das comunidades e ao meio ambiente. 1.9 Esta Parte da ABNT NBR 15280 classifica os produtos transportados dentro das duas categorias de risco citadas a seguir: a) categoria I – produtos inflamáveis ou tóxicos, estáveis na fase líquida quando em condições de temperatura ambiente e pressão atmosférica. Os produtos da categoria I apresentam menores riscos potenciais que os da categoria II. Exemplos típicos são: petróleo, derivados líquidos de petróleo, metanol, etanol e outros biocombustíveis. Os produtos da categoria I possuem pressão de vapor absoluta igual ou inferior a 1,10 bar (1,12 kgf/cm2), a 38 °C, sendo denominados produtos de baixa pressão de vapor (BPV); b) categoria II – produtos inflamáveis ou tóxicos, estáveis na fase gasosa quando em condições de temperatura ambiente e pressão atmosférica, mas que sob certas condições de temperatura ou pressão podem ser transportados como líquidos. Os produtos da categoria II apresentam maiores riscos potenciais que os da categoria I. Exemplos típicos são: gases liquefeitos de petróleo (GLP), eteno, propano, líquido de gás natural (LGN), amônia anidra. Os produtos da categoria II possuem pressão de vapor absoluta superior a 1,10 bar (1,12 kgf/cm2), a 38 °C, sendo denominados produtos de alta pressão de vapor (APV). Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 1.10 Esta Parte da ABNT NBR 15280 não se aplica ao projeto de dutos e tubulações nas seguintes condições: a) movimentação de GLP na fase gasosa; b) movimentação de gás natural liquefeito (GNL); c) operação acima de 120 °C e abaixo de – 30 °C; d) tratamento e processamento de óleo; e) poços, cabeças de poços, separadores e outras facilidades de produção; f) movimentação de combustíveis líquidos para fornos e caldeiras; g) tubulações auxiliares de água, ar, vapor e óleo lubrificante; h) operação a pressões relativas iguais ou inferiores a 100 kPa (1 bar). 1.11 O projeto de um duto inclui outros itens fora do escopo desta Parte da ABNT NBR 15280, como: seleção da diretriz e do diâmetro, levantamento de condições ambientais, coleta de dados geomorfológicos, determinação dos teores de elementos contaminantes nos produtos transportados, investigações batimétricas, investigações de agressividade química do solo e estudos de impacto ambiental. 1.12 Esta Parte da ABNT NBR 15280 adota o Sistema Internacional de Unidades (SI). © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 3 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 2 Referências normativas Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas). ABNT NBR 15221-1, Tubos de aço – Revestimento anticorrosivo externo – Parte 1: Polietileno em três camadas ABNT NBR 15221-2, Tubos de aço – Revestimento anticorrosivo externo – Parte 2: Polipropileno em três camadas ABNT NBR 15221-3, Tubos de aço – Revestimento anticorrosivo externo – Parte 3: Epóxi em pó termicamente curado ABNT NBR 15273, Indústrias de petróleo e gás natural – Curvas por indução para sistema de transporte por dutos ABNT NBR 15280-2, Dutos terrestres – Parte 2: Construção e montagem ABNT NBR ISO 15589-1, Indústria do petróleo e gás natural – Proteção catódica para sistemas de transporte de dutos – Parte 1: Dutos terrestres ABNT NBR 16381, Dutos terrestres e submarinos – Câmara de pig ISO 15590-2, Petroleum and natural gas industries – Induction bends, fittings and flanges for pipeline transportation systems – Part 2: Fittings Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 ISO 15590-3, Petroleum and natural gas industries – Induction bends, fittings and flanges for pipeline transportation systems – Part 3: Flanges ISO 17292, Metal ball valves for petroleum, petrochemical and allied industries API SPEC 5L, Specification for line pipe API SPEC 6D, Specification for pipeline and piping valves API STD 594, Check valves: flanged, lug, wafer, and butt-welding API STD 599, Metal plug valves – flanged, threaded and welding ends API STD 600, Steel gate valves-flanged and butt-welding ends, bolted bonnets API STD 602, Steel gate, globe, and check valves for sizes NPS 4 (DN 100) and smaller for the petroleum and natural gas industries API RP 1102, Steel pipelines crossing railroads and highways ASME B1.20.1, Pipe threads ASME B16.5, Pipe flanges and flanged fittings ASME B16.9, Factory-made wrought steel butt-welding fittings 4 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 ASME B16.11, Forged steel fittings, socket welding and threaded ASME B16.20, Ring-joint gaskets and grooves for steel pipe flanges ASME B16.28, Wrought steel buttwelding short radius elbows and returns ASME B16.47, Large diameter steel flanges NPS 26 through NPS 60 ASME B31.4, Pipeline transportation systems for liquids and slurries ASME Boiler and pressure vessel code (BPVC), Section VIII, Division I, Rules for construction of pressure vessels ASTM A53, Standard specification for pipe, steel, black & hot-dipped, zinc-coated welded & seamless ASTM A105, Standard specification for carbon steel forgings for piping applications ASTM A106, Standard specification for seamless carbon steel pipe for high-temperature service ASTM A134, Standard specification for pipe, steel, electric-fusion (arc)-welded (sizes NPS 16 and over) ASTM A135, Standard specification for electric-resistance-welded steel pipe ASTM A139, Standard specification for electric-fusion (arc)-welded steel pipe (NPS 4 and over) ASTM A193, Alloy-steel and stainless steel bolting materials for high-temperature service ASTM A194, Carbon and alloy steel nuts for bolts for high-pressure and high-temperature service Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 ASTM A216, Steel castings, carbon, suitable for fusion welding, for high temperature service ASTM A234, Piping fittings of wrought carbon steel and alloy steel for moderate and elevated temperatures ASTM A381, Standard specification for metal-arc-welded steel pipe for use with high-pressure transmission systems ASTM A671, Standard specification for electric-fusion-welded steel pipe for atmospheric and lower temperatures ASTM A672, Standard specification for electric-fusion-welded steel pipe for high-pressure service at moderate temperatures ASTM A694, Forgings, carbon and alloy steel, for pipe flanges, fittings, valves, and parts for highpressure transmission ASTM A733, Standard specification for welded and seamless carbon steel and austenitic stainless steel pipe nipples BSI BS 1868, Steel check valves (flanged and butt-welding ends) for the petroleum, petrochemical and allied industries BSI BS 1873, Steel globe and globe stop and check valves (flanged and buttwelding ends) for the petroleum, petrochemical and allied industries © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 5 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 MSS SP-44, Steel pipeline flanges MSS SP-75, Specification for high-test, wrought, butt-welding fittings MSS SP-83, Carbon steel pipe unions, socket-welding and threaded MSS SP-95, Swage(d) nipples and bull plugs MSS SP-97, Integrally reinforced forged branch outlet fittings – Socket welding, threaded, and buttwelding ends 3 Termos e definições Para os efeitos deste documento, aplicam-se os termos e definições apresentados no Anexo A. 4 Condições e critérios de projeto 4.1 Geral 4.1.1 Esta Seção trata de pressões, pesos, temperaturas e outras cargas a que dutos e tubulações estão sujeitos. Esta Seção inclui classes de pressão, tensões admissíveis, cálculo das tensões, limites de tensões, tolerâncias de projeto e valores mínimos de projeto. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 4.1.2 A pressão, as cargas externas e a variação da temperatura são os principais carregamentos nos dutos e tubulações. 4.1.3 Medidas de proteção e de mitigação das tensões mecânicas devem ser adotadas em locais como: travessia de rios, áreas alagáveis, pontes, áreas com tráfego intenso e terrenos instáveis. Algumas destas medidas são: utilização de tubo camisa ou jaqueta de concreto, aumento da espessura de parede, aprofundamento do duto e utilização de placa de concreto. 4.2 Pressão de projeto 4.2.1 A PMP, em qualquer ponto de um duto ou tubulação, deve atender às seguintes condições: a) ser igual ou superior à PMO; b) seu valor, acrescido de 10 %, deve ser igual ou superior à PMI. 4.2.2 A pressão de projeto deve ser igual ou superior à PMP definida em 4.2.1. 4.2.3 A verificação da espessura de parede quanto à resistência ao colapso deve utilizar o maior diferencial entre as pressões externa e interna, que possa ocorrer durante a vida útil da instalação. 4.2.4 A pressão interna oriunda da expansão térmica do fluido por efeito de insolação deve ser considerada para trechos aéreos, entre bloqueios, de duto e tubulação. Caso necessário, deve ser previsto dispositivo de alívio térmico que mantenha a pressão igual ou inferior a 110 % da pressão de projeto do respectivo trecho entre bloqueios. NOTA 6 A pressão de ajuste dos dispositivos de alívio térmico de um equipamento segue a sua norma de projeto. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.3 Temperatura de projeto 4.3.1 A faixa da temperatura de projeto é definida pelos limites da temperatura do metal esperada para as condições normais de operação. 4.3.2 Para instalações expostas ao sol, o limite superior da faixa de temperatura de projeto não pode ser inferior a 60 °C. 4.3.3 No caso da existência na instalação de dispositivos de proteção de temperatura, a definição dos limites superiores e inferiores da faixa de temperatura de projeto deve ser baseada nas temperaturas de metal esperadas quando da atuação destes dispositivos. 4.3.4 Alguns materiais, qualificados em conformidade com as normas listadas no Anexo B, podem não ser adequados para utilização em dutos e tubulações que operem à temperatura próxima do limite inferior preconizado em 1.10-c). Deve ser dada atenção às propriedades mecânicas e metalúrgicas nas baixas temperaturas, para os materiais empregados em instalações sujeitas às condições ambientais ou operacionais de baixas temperaturas. 4.4 Cargas 4.4.1 Geral As cargas encontradas em dutos e tubulações são classificadas como operacionais, ocasionais, acidentais e de construção, conforme 4.4.2 a 4.4.4. 4.4.2 Cargas operacionais Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 As cargas operacionais são as oriundas da utilização do duto ou tubulação e aquelas de outras fontes que possam atuar em caráter permanente ao longo da vida útil da instalação, incluindo: a) peso próprio do tubo, do fluido e dos revestimentos; b) pressão interna; c) pressão externa para trechos submersos (travessias, áreas alagadas etc.); d) pressão interna abaixo da atmosférica (vácuos por abertura de coluna, drenagem etc.); e) deslocamento imposto por dilatação ou contração de derivações ou bocais; f) variação na temperatura do fluido decorrente da operação normal; g) forças de reação dos suportes e ancoragens; h) forças dinâmicas transmitidas por equipamentos; i) peso da terra de cobertura; j) forças hidráulicas geradas por transientes de pressão, decorrentes da operação normal; k) empuxo do meio líquido de imersão (trechos submersos). © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 7 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.4.3 Cargas ocasionais São as cargas caracterizadas por apresentarem um caráter de eventualidade quanto ao surgimento, incluindo: a) força de vento; b) força dinâmica de vórtices do vento; c) força dinâmica de vórtices na água (trechos submersos); d) força causada por movimentação do solo (recalque diferencial, subsidência, escorregamento, rastejo etc.); e) força causada por ondas sísmicas; f) tráfego rodoviário e ferroviário (cruzamentos); g) variação na temperatura do fluido (não decorrente da operação normal); h) pressão causada por expansão térmica do fluido em trechos sujeitos ao bloqueio duplo; i) forças de pré-tensionamento; j) força de correnteza (cursos d’água); 4.4.4 Cargas de construção Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 São as cargas que ocorrem durante a fase de construção e montagem da instalação, incluindo: a) cargas relacionadas ao transporte, movimentação e armazenamento dos tubos; b) pressão interna de teste hidrostático; c) peso da água de teste hidrostático; d) abaixamento na vala. 4.4.5 Combinação de cargas 4.4.5.1 Para a limitação das tensões ou das deformações, a combinação mais desfavorável das cargas (operacionais, ocasionais e de construção), passíveis de ocorrência simultânea, deve ser considerada. No entanto, nem todas as cargas de ocorrência simultânea desenvolvem as tensões ou as deformações relevantes para o estado tensional ou deformante a ser considerado no dimensionamento de dutos e tubulações. A escolha da combinação das cargas incidentes dependerá da tensão, da deformação ou de algum parâmetro crítico de instabilidade, global ou local, admitido como relevante no dimensionamento. 4.4.5.2 Em 4.4.5.3 a 4.4.5.9, dá-se uma visão sobre a escolha e a combinação das cargas relevantes, em função das tensões associadas ao estado tensional dimensionante. Embora as cargas indicadas sejam as mais comuns para a situação em foco não se pretende excluir a possibilidade de ocorrência de outras. 4.4.5.3 Para o dimensionamento da espessura de parede, a tensão relevante é a circunferencial, decorrente da carga operacional de pressão interna. 8 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.4.5.4 Para a verificação da espessura de parede quanto ao colapso, o parâmetro relevante é a pressão crítica de colapso do tubo, devendo ser considerada a carga operacional de pressão externa. 4.4.5.5 Para a limitação dos esforços longitudinais nos dutos e tubulações não restringidos, a tensão relevante é a longitudinal, devendo ser consideradas as cargas operacionais de peso, pressão, forças dinâmicas, reação nos suportes e a carga ocasional de vento. 4.4.5.6 Para a limitação dos esforços longitudinais nos dutos e tubulações restringidos, a tensão relevante é a longitudinal, devendo ser consideradas as cargas operacionais de peso, pressão e temperatura, reação de atrito e a carga ocasional de movimentação do solo. 4.4.5.7 Para a verificação da flexibilidade nos dutos e tubulações não restringidos, a tensão relevante é a tensão de expansão térmica (stress range), devendo ser consideradas as cargas operacionais de variação de temperatura e deslocamento imposto. 4.4.5.8 Para a verificação da flexibilidade nos dutos e tubulações restringidos, a tensão relevante é a tensão equivalente no estado plano, segundo a teoria da tensão máxima de cisalhamento, devendo ser consideradas as cargas operacionais de peso, pressão e variação de temperatura, reação de atrito e carga ocasional de movimentação do solo. 4.4.5.9 Para a verificação da adequabilidade da espessura de parede nos cruzamentos sem tubo-camisa, a tensão relevante é a tensão efetiva ou tensão equivalente de von Mises, segundo a teoria da energia máxima de distorção, devendo ser consideradas as cargas operacionais de peso de terra, pressão e variação de temperatura e as cargas ocasionais de movimentação do solo e tráfego (ferroviário e rodoviário). Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 4.5 Classes de pressão-temperatura para componentes 4.5.1 As pressões máximas admissíveis para os componentes flangeados, como válvulas, flanges e filtros, são limitadas em função da classe de pressão. Os valores máximos admissíveis de pressão estão definidos nas normas constantes do Anexo B. 4.5.2 A classe de pressão de cada componente deve ser estabelecida de modo que a pressão máxima admissível correspondente seja igual ou superior à pressão de projeto do duto ou tubulação no ponto em que o componente será instalado. NOTA Em condições incidentais, os componentes podem ser submetidos a até 110 % da pressão máxima admissível de sua classe de pressão. 4.5.3 Toda válvula que separe dois trechos de classes de pressão distintas deve ser especificada para a classe de pressão mais elevada. 4.6 Tensões admissíveis para materiais de tubos e componentes 4.6.1 A tensão admissível aplicável no dimensionamento à pressão, para materiais de tubos, flanges e conexões, fabricados sob as normas constantes do Anexo B, é: SADM = F × E j × SMYS onde SADM é a tensão admissível do material para a solicitação de pressão interna, aplicável no cálculo da espessura de parede de tubos retos, conforme 5.2.3; © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 9 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Ej é o fator de eficiência de junta, de acordo com 4.6.1.1; F é o fator de projeto, de acordo com 4.6.1.2; SMYS é a tensão mínima de escoamento, especificada pela norma de fabricação do tubo. 4.6.1.1 O fator de eficiência de junta é unitário para os tubos cujas normas estão relacionadas no Anexo B, fabricados com ou sem costura. 4.6.1.2 O fator de projeto é determinado em função do tipo de instalação e da categoria de risco do produto transportado, conforme a Tabela 1. Tabela 1 – Fator de projeto Tipo de instalação Fator de projeto Categoria I Categoria II d Geral 0,72 0,6 Cruzamento rodoviário ou ferroviário com tubo-camisa a 0,72 0,6 Duto em área alagável 0,72 0,6 Cruzamento rodoviário ou ferroviário sem tubo-camisa a Interferência paralela em ferrovia, estrada secundária, estrada principal ou rodovia Cruzamento ou travessia aérea e Travessia de cursos d’água a Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Tubulação em bases, estações e terminais 0,6 Tubulação de interligação do duto com parque de tanques de refinarias e plantas de processamento (ver 1.5) Câmara de pig Tubulação em píer b Tubulação em área de válvulas intermediárias aéreas c a b c d e Utilizar o fator de projeto para cada tipo de travessia e cruzamento no mínimo dentro dos limites definidos nas Figuras do Anexo C. Estender o fator 0,6 até 100 m no mínimo de afastamento do mar, rio ou lago. Estender o fator 0,6 até 1 m no mínimo após o enterramento do duto. Em situação de manutenção ou emergência, quando for necessário o deslocamento do inventário utilizando água ou produto classificado como categoria I, é admitida a utilização dos fatores de projeto e TH correspondentes aos de categoria I. Utilizar estes critérios após realização de estudo de análise de risco da instalação operando nestas condições. Se o cruzamento ou travessia for sobre ponte exclusiva para passagem de dutos, onde estes fiquem com cobertura de proteção, pode ser utilizado o fator de projeto indicado para o tipo de instalação geral. 4.6.2 A tensão admissível à flexão, aplicável exclusivamente no dimensionamento do vão entre suportes, deve ser igual a 1/7 da SMYS. 10 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.6.3 A tensão admissível aplicável nos cálculos de expansão térmica em dutos e tubulações não restringidos, é: SA = f [1, 25 (Sf + Sq) − SL ] (ver Nota 1) sendo f = 6N −0,2 onde SA é a tensão admissível para as tensões de expansão térmica; SL é o somatório das tensões longitudinais devidas às cargas de peso próprio, pressão interna e outras forças externas de ação permanente; Sf é a tensão para os cálculos de análise de flexibilidade, correspondente a 1/3 de Su , na temperatura mínima de metal (ver Nota 2); Sq é a tensão para os cálculos de análise de flexibilidade, correspondente a 1/3 de Su , na temperatura máxima de metal (ver Nota 2); Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Su é a tensão mínima de ruptura, especificada pela norma de fabricação do tubo, na temperatura de metal; f é um fator de correção da tensão admissível, que leva em conta a fadiga do material (ver Notas 3, 4, 5 e 6); N é um número equivalente de ciclos, previstos para ocorrer durante a vida útil do duto ou tubulação, calculado conforme a equação a seguir: N = NE + n 5 Si × Ni S i =1 E ∑ onde NE é o número de ciclos associados à máxima tensão de expansão térmica SE; Ni é o número i de ciclos associados às tensões de expansão térmica Si; Si são as tensões de expansão térmica menores do que SE. NOTA 1 Na aplicação da equação, quando o valor absoluto de SL for superior a Sq, adotar SL = Sq. NOTA 2 Como na faixa de temperaturas de aplicação desta Parte da ABNT NBR 15280 não há variação na tensão de ruptura dos materiais de tubulação, os valores das tensões resultam idênticos. NOTA 3 Para dutos e para as tubulações enquadradas no escopo desta Parte da ABNT NBR 15280, o fator f é geralmente considerado unitário, o que corresponde a, aproximadamente, uma vida útil de 20 anos sob um ciclo térmico diário. NOTA 4 Para aplicação na equação de SA, o limite superior para o fator f é 1,2; quando a tensão de ruptura do material for superior a 517 MPa (75 000 psi), o limite passa a ser 1,0. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 11 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 NOTA 5 Para N ≥ 108, f = 0,15. NOTA 6 Quando o fator f for superior a 1,0, os valores de Sf e Sq são limitados a 138 MPa (20 000 psi). 4.6.4 A tensão admissível para cisalhamento e compressão direta (compressão de contato), para materiais de tubos e componentes, não pode exceder 45 % e 90 % da SMYS, respectivamente. 4.7 Tensões admissíveis para materiais de suportes e outros elementos estruturais de restrição 4.7.1 A tensão admissível para cisalhamento e compressão de contato, para materiais utilizados em suportes e restrições, não pode exceder 45 % e 90 % da tensão mínima de escoamento destes materiais, respectivamente. 4.7.2 A tensão admissível para tração e compressão, para materiais utilizados em suportes e restrições, não pode exceder 66 % da tensão mínima de escoamentos destes materiais. 4.8 Cálculo das tensões 4.8.1 Geral 4.8.1.1 O cálculo das tensões para as cargas mais frequentemente encontradas nos dutos e tubulações é apresentado nesta Seção. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 4.8.1.2 A referência para a resistência dos materiais, no dimensionamento mecânico de dutos e tubulações, é a teoria de falha da tensão máxima de cisalhamento (critério de Tresca). 4.8.1.3 Para o cálculo das tensões, adota-se a hipótese de tubo de parede fina, onde se admite que os diversos carregamentos atuantes produzam na parede do tubo um estado tensional biaxial (estado plano de tensões), exceto no caso dos dutos e tubulações sujeitos a cargas externas de peso do solo e de tráfego de veículos, onde se admite o estado triplo de tensões para o cálculo da tensão equivalente ou efetiva. 4.8.1.4 Para dutos e tubulações não restringidos, admite-se que a variação de temperatura produza tensões normais de flexão e tensões cisalhantes de torção; para trechos retos de dutos e tubulações restringidos, admite-se que a variação de temperatura produza tensões normais de compressão ou de tração; em trechos curvos de dutos e tubulações restringidos, surgem, além das já citadas para o caso de trechos retos, as tensões normais de flexão no plano da curva. 4.8.1.5 Para dutos e tubulações, restringidos e não restringidos, admite-se que a pressão interna produza tensão circunferencial de tração de módulo constante ao longo da espessura. 4.8.1.6 Nos cruzamentos sem tubo-camisa, ou em qualquer local onde ocorram coberturas acima de 1,2 m, as tensões circunferenciais da flexão transversal devem ser consideradas e a tensão equivalente SEQ deve ser verificada de acordo com 4.8.10. 4.8.1.7 O cálculo das tensões deve ser feito com base na espessura nominal do tubo ou componente. Somente para o cálculo das tensões resultantes da pressão interna, deve ser descontado da espessura nominal o acréscimo de espessura, preconizado em 5.2.2. 4.8.1.8 O fator i (ver Tabelas 8 e 9) de intensificação de tensões deve ser considerado para cálculo das tensões de flexão, quando decorrentes das cargas operacionais e cargas ocasionais. 12 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.8.1.9 Os conceitos da análise e da combinação das tensões causadas por variação de temperatura aplicam-se indistintamente ao diferencial positivo e negativo de temperatura. NOTA Dilatação térmica e contração térmica são equivalentes entre si quando se trata de valores absolutos das tensões. Considerando que a grande maioria dos casos de análise de flexibilidade envolve a elevação de temperatura, esta Parte da ABNT NBR 15280 optou pelo termo expansão (ou dilatação) térmica para indicar o estágio do duto ou tubulação ao final da variação de temperatura. 4.8.1.10 O sinal positivo no resultado das equações para cálculo das tensões em 4.8.2 a 4.8.10 denota tensão de tração; o sinal negativo denota tensão de compressão. 4.8.1.11 No cálculo da tensão térmica e na análise de flexibilidade, deve ser utilizado o módulo de elasticidade (Ec) do material na temperatura de 21 °C. Para a temperatura de 21 ºC, considerar Ec igual a 207 000 MPa. 4.8.1.12 No cálculo da tensão térmica e na análise de flexibilidade, deve ser utilizado para valor do coeficiente de expansão térmica linear do material (α) aquele associado à dilatação linear total decorrente da variação entre 21 °C e a temperatura do limite superior de aplicação desta Parte da ABNT NBR 15280. Para a temperatura do limite superior de aplicação desta Parte da ABNT NBR 15280 (120 °C), α é igual a 11,7×10-6/°C. 4.8.2 Tensão de pressão interna 4.8.2.1 Tensão circunferencial A tensão circunferencial, decorrente da pressão de projeto, deve ser calculada pela seguinte equação: SC = P ×D 2 (enom − A) Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 onde SC é a tensão circunferencial de pressão interna; P é a pressão de projeto; D é o diâmetro externo do tubo; enom é a espessura nominal de parede do tubo; A 4.8.2.2 é o acréscimo de espessura, conforme definido em 5.2.2. Tensão longitudinal A tensão longitudinal, decorrente da pressão de projeto, deve ser calculada por uma das seguintes equações, conforme o caso de restrição do duto ou tubulação: a) para dutos ou tubulações axialmente não restringidos: P ×D SLP = 0, 5 × 2 (enom − A) © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 13 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 b) para dutos ou tubulações axialmente restringidos (ver Nota): P ×D SLP = 0, 3 × 2 (enom − A) onde SLP é a tensão longitudinal de pressão interna. NOTA Para dutos e tubulações axialmente restringidos que transportam produtos em uma temperatura superior à temperatura de montagem, a tensão SLP é calculada considerando A = 0. 4.8.3 Tensão de expansão térmica e de deslocamento imposto 4.8.3.1 Dutos e tubulações não restringidos A tensão de expansão térmica é a tensão equivalente a um estado biaxial de tensões provocado por flexão e torção, por efeito da variação de temperatura ou da imposição de deslocamentos. Esta tensão deve ser calculada pela seguinte equação. SE = Sb2 + 4 × St2 onde Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 SE é a tensão de expansão térmica (stress range) para dutos e tubulações não restringidos; Sb é a tensão decorrente do momento fletor resultante, para carregamentos cíclicos provocados por variação de temperatura ou deslocamento imposto; St é a tensão de cisalhamento na seção transversal do duto ou tubulação, decorrente da torção, para carregamentos cíclicos provocados por variação de temperatura ou deslocamento imposto. sendo Sb = St = (i i × M1)2 + (io × M2 )2 Z Mt 2×Z onde ii é o fator de intensificação de tensões associado ao momento fletor que atua no plano do elemento (ver Nota e as Tabelas 8 e 9); io é o fator de intensificação de tensões associado ao momento fletor que atua no plano perpendicular ao elemento (ver Nota e as Tabelas 8 e 9); M1 é momento fletor que atua no plano do elemento; M2 é momento fletor que atua no plano perpendicular ao elemento; Z é o módulo de resistência da seção transversal do tubo; Mt é o momento de torção na seção transversal do tubo. NOTA 14 Os fatores de intensificação de tensões ii e io são unitários para trechos retos. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.8.3.2 Para dutos e tubulações restringidos 4.8.3.2.1 Trechos retos A máxima tensão de expansão térmica nos trechos retos de dutos e tubulações restringidos, quando sujeitos à variação de temperatura, é calculada pela seguinte equação: SLT = Ec × α × (T1 − T2 ) onde SLT é a máxima tensão de expansão térmica para dutos e tubulações restringidos (ver Nota); Ec é o módulo de elasticidade do material à temperatura ambiente; α é o coeficiente de expansão térmica linear do material; T1 é a temperatura de montagem; T2 é a temperatura de operação. NOTA A tensão de expansão térmica em dutos e tubulações restringidos é uma tensão que atua na direção longitudinal e é aplicada normalmente à seção transversal do duto ou tubulação. 4.8.3.2.2 Trechos curvos Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A equação em 4.8.3.2.1, que quantifica SLT, aplica-se aos trechos retos, mas pode também ser utilizada para trechos curvos com grande raio de curvatura, nos quais as cargas no duto equilibramse com a reação do solo sem ocorrer deslocamento lateral significativo na curva. Caso este efeito estabilizador não se apresente, recomenda-se que o cálculo das tensões seja feito utilizando programas especializados que façam a avaliação em função da geometria da tubulação, do coeficiente de atrito na interface duto-solo, das constantes físicas do material do tubo, da rigidez do solo e das cargas intervenientes (pressão, variação de temperatura, peso etc.). 4.8.4 Tensão de peso próprio É a tensão de flexão devido à componente transversal do peso próprio do tubo (ver Nota 1) e dos componentes, do fluido contido e do revestimento. Esta tensão deve ser calculada pela seguinte equação: M fg Sfg = I × Z onde Sfg é a tensão de flexão de peso próprio (ver Nota 2); Mfg é o momento fletor de peso próprio; I é o fator reduzido de intensificação de tensões, que corresponde ao maior dos seguintes valores: 0,75 ii ou 1,0; ii é o fator de intensificação de tensões no plano (ver Tabelas 8 e 9); Z é o módulo de resistência da seção transversal do tubo (ver Nota 3). NOTA 1 Em dutos, esta tensão ocorre nos trechos onde não há contato do tubo com o solo ou com o leito do corpo d’água; ambos os casos são conhecidos como “trechos de vão livre” e podem ocorrer tanto em terra como em travessias. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 15 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 NOTA 2 A tensão de flexão longitudinal possui valores positivos e negativos na mesma seção transversal. NOTA 3 No cálculo da tensão de peso próprio para o projeto da suportação, o módulo Z de resistência da seção transversal do tubo é obtido considerando sua espessura nominal descontado o acréscimo de espessura definido em 5.2.2. 4.8.5 Tensão de cargas ocasionais É a tensão de flexão produzida por forças de ocorrência eventual, como a ação de vento e o peso de operários fazendo manutenção (ver Nota 1). Deve ser calculada pela seguinte equação. Sfo = I × M fo Z onde Sfo é a tensão de flexão de cargas ocasionais (ver Nota 2); Mfo é o momento fletor de cargas ocasionais (ver Nota 3); I é o fator reduzido de intensificação de tensões, que corresponde ao maior dos seguintes valores: 0,75 ii ou 1,0; ii é o fator de intensificação de tensões no plano (ver Tabelas 8 e 9); Z é o módulo de resistência da seção transversal do tubo. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 NOTA 1 Em dutos, esta tensão ocorre nos trechos onde não há contato do tubo com o solo ou com o leito do corpo d’água; ambos os casos são conhecidos como “trechos de vão livre” e podem ocorrer tanto em terra como em travessias. NOTA 2 A tensão de flexão longitudinal possui valores positivos e negativos na mesma seção transversal. NOTA 3 Para a avaliação da força provocada pela ação do vento, consultar a ABNT NBR 6123. 4.8.6 Tensão da ação direta de peso próprio e de outras forças externas É a tensão normal na seção transversal provocada por peso próprio e outras forças externas. Esta tensão deve ser calculada pela seguinte equação: F Sax = ax Am onde Sax é a tensão de ação direta de peso próprio e de outras forças externas; Fax é a componente longitudinal de peso próprio e de outras forças externas; Aax é a área de metal da seção transversal do tubo. 16 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.8.7 Tensão de força de atrito É a tensão normal na seção transversal provocada por reação de atrito entre o tubo e o solo ou entre o tubo e o suporte. Esta tensão deve ser calculada pela seguinte equação: Sµ = Fµ Am onde Sµ é a tensão decorrente do atrito; Fµ é a reação axial de atrito; Am é a área de metal da seção transversal do tubo. 4.8.8 Tensão longitudinal resultante de variação de temperatura, pressão interna, peso próprio, cargas ocasionais, forças diretas e forças de atrito 4.8.8.1 Dutos e tubulações não restringidos A tensão longitudinal resultante em uma seção transversal de duto ou de tubulação, em trechos não restringidos, é calculada pela seguinte equação: SL = SLP + Sfg + Sfo + Sax + Sµ onde SL é a soma das tensões longitudinais, exceto as decorrentes do efeito térmico (ver Nota 1); Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 SLP é a tensão de pressão interna (ver Nota 2); Sfg é a tensão de flexão de peso próprio; Sfo é a tensão de flexão de cargas ocasionais; Sax é a tensão da ação direta de peso próprio e de outras forças externas; Sµ é a tensão de força de atrito. NOTA 1 range. A tensão de flexão de variação de temperatura é avaliada separadamente pelo conceito de stress NOTA 2 A pressão interna em dutos e tubulações não restringidos produz alongamentos que resultam em esforços nas curvas e conexões, podendo produzir, conforme a geometria do duto ou da tubulação, cargas adicionais nos equipamentos e suportes. NOTA 3 O sinal algébrico das tensões de flexão pode ser positivo ou negativo a depender de sua posição em relação à linha neutra. Assim, a soma das tensões para compor SL considera a combinação de sinais que gere o resultado de maior valor absoluto. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 17 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.8.8.2 Dutos e tubulações restringidos A tensão longitudinal resultante em uma seção transversal de duto ou tubulação, em trechos restringidos, é calculada pela seguinte equação: SL = SLT + SLP + Sfg + Sfo + Sµ onde SL é a soma de tensões longitudinais; SLT é a tensão de expansão térmica; SLP é a tensão de pressão interna; Sfg é a tensão de flexão de peso próprio (onde aplicável); Sfo é a tensão de flexão de cargas ocasionais (onde aplicável); Sµ é a tensão de força de atrito (ver Nota 1). NOTA 1 Como decorrência da variação da força de atrito, a tensão longitudinal resulta variável ao longo do trecho que se movimenta no solo. NOTA 2 O sinal algébrico das tensões de flexão pode ser positivo ou negativo a depender de sua posição em relação à linha neutra. Assim, a soma das tensões para compor SL deve considerar a combinação de sinais que gere o resultado de maior valor absoluto. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 4.8.9 Tensão equivalente de variação de temperatura, pressão interna, peso próprio, cargas ocasionais, forças diretas e forças de atrito Nos dutos e tubulações restringidos, a tensão equivalente,Seq, deve ser computada, conforme a teoria da máxima tensão de cisalhamento, e corresponde ao maior valor obtido das seguintes equações: Seq = (SL − SC )2 + 4 × St2 e Seq = SL onde SL é a tensão longitudinal calculada conforme 4.8.8.2 (ver Nota); |SL| é o valor absoluto de SL ; SC é a tensão circunferencial de pressão interna calculada conforme 4.8.2.1; M St = t é a tensão de cisalhamento; 2 × Z Mt é o momento de torção na seção transversal do tubo; Z é o módulo de resistência da seção transversal do tubo. NOTA 18 Atentar para o sinal algébrico de SL, que segue a convenção definida em 4.8.1.10. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.8.10 Tensão equivalente para cargas de peso do solo e de tráfego de veículos 4.8.10.1 O cálculo das tensões e a verificação da integridade do duto e tubulação nos cruzamentos sem tubo-camisa, ou instalados em aterros elevados, devem ser feitos com base na API RP 1102, por meio da determinação da tensão equivalente, SEQ. NOTA 1 Para o dimensionamento de um tubo-camisa, a mesma metodologia na API RP 1102 pode ser utilizada. NOTA 2 O critério de falha preconizado em 4.8.1.2 (teoria da tensão máxima de cisalhamento) tem uso geral nesta Parte da ABNT NBR 15280; contudo, em 4.8.10, o critério de falha adotado é o da teoria da energia máxima de distorção, conforme estabelecido na API RP 1102. 4.8.10.2 As tensões circunferenciais e longitudinais de carga externa de peso do solo e de tráfego de veículos devem ser calculadas e combinadas com as tensões oriundas da variação de temperatura e pressão interna. 4.8.10.2.1 A tensão circunferencial SHe, devida à flexão transversal de carga externa de peso do solo e de tráfego de veículos, deve ser somada à tensão circunferencial de pressão interna, SC (ver 4.8.2.1), para compor a tensão circunferencial total, SCT , conforme a seguir: SCT = SHe + SC 4.8.10.2.2 A tensão circunferencial total SCT deve ser somada à tensão circunferencial cíclica ΔSH, devida às cargas de tráfego de veículos, para compor a tensão circunferencial combinada, S1, conforme a seguir: Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 S1 = SCT + ΔSH 4.8.10.2.3 A tensão longitudinal cíclica ΔSL, devida às cargas de tráfego de veículos, deve ser combinada com as tensões longitudinais de variação de temperatura, SLT, e de pressão, SLP, para compor a tensão longitudinal combinada, S2, conforme a seguir: S2 = ΔSL + SLT + SLP 4.8.10.2.4 A tensão radial compressiva, decorrente da pressão interna, é a tensão S3, conforme a seguir: S3 = −P 4.8.10.2.5 A tensão equivalente SEQ é obtida a partir das três tensões principais S1, S2 e S3, conforme a seguir. SEQ = NOTA 1 (S1 − S2 )2 + (S1 − S3 )2 + (S2 − S3 )2 2 A tensão equivalente SEQ é denominada tensão efetiva na terminologia da API RP 1102. 4.9 Limites de tensões para dutos e tubulações 4.9.1 Geral Esta Parte da ABNT NBR 15280 estabelece os limites para as tensões calculadas em 4.8, considerando a combinação dos carregamentos que produzem o estado tensional relevante no dimensionamento do duto e da tubulação. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 19 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.9.2 4.9.2.1 Duto e tubulação não restringidos Tensão circunferencial A tensão circunferencial de pressão interna SC, calculada conforme 4.8.2.1, não pode exceder a tensão admissível SADM, referida em 4.6.1, conforme a seguir: SC ≤ SADM 4.9.2.2 Tensão de expansão térmica A tensão de expansão térmica SE, calculada conforme 4.8.3.1, decorrente da variação cíclica de temperatura e do deslocamento imposto, não pode exceder, em qualquer ponto da seção transversal, a tensão admissível SA dada em 4.6.3, conforme a seguir: SE ≤ SA 4.9.2.3 Tensão longitudinal A soma das tensões longitudinais SL, calculada conforme 4.8.8.1, decorrente da combinação de pressão interna, peso próprio e outras cargas operacionais de ação permanente, força de atrito nos suportes e cargas ocasionais, não pode exceder os seguintes valores: a) quando não houver cargas ocasionais: SL ≤ 0, 75 × SMYS ; b) quando houver cargas ocasionais: SL ≤ 0, 80 × SMYS . 4.9.3 Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 4.9.3.1 Duto e tubulação restringidos Tensão circunferencial A tensão circunferencial de pressão interna SC, calculada conforme 4.8.2.1, não pode exceder a tensão admissível SADM referida em 4.6.1, conforme a seguir: SC ≤ SADM 4.9.3.2 Tensão longitudinal A soma das tensões longitudinais SL, calculada conforme 4.8.8.2, decorrente da combinação de pressão interna, variação de temperatura, peso próprio e outras cargas operacionais de ação permanente, cargas ocasionais, forças diretas e força de atrito, não pode exceder 90 % de SMYS, conforme a seguir: SL ≤ 0, 90 × SMYS 4.9.3.2.1 A superposição do peso próprio com cargas operacionais de ação permanente e com cargas ocasionais pode ocorrer no trecho de vão livre de um duto restringido (em terra ou em travessia). 4.9.3.2.2 Os vãos livres em trechos retos restringidos, quando submetidos à elevação de temperatura, devem ser objeto de uma análise de instabilidade por flambagem. 20 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 4.9.3.3 Tensão equivalente para a combinação de pressão interna, variação de temperatura, peso próprio e outras cargas operacionais de ação permanente, cargas ocasionais, forças diretas e forças de atrito A tensão equivalente Seq, calculada conforme 4.8.9, produzida pelas mencionadas cargas, não pode exceder 90 % de SMYS, conforme a seguir: Seq ≤ 0, 90 × SMYS 4.9.3.4 Tensão equivalente da combinação de carga de terra e sobrecarga de tráfego (rodoviário ou ferroviário) com pressão interna e variação de temperatura A tensão equivalente SEQ, calculada conforme 4.8.10.2.5, produzida pelas mencionadas cargas, não pode exceder 90 % de SMYS, conforme a seguir: SEQ ≤ 0, 90 × SMYS 4.9.4 Pressão de teste hidrostático 4.9.4.1 Para o limite da tensão no teste hidrostático, considera-se apenas a tensão circunferencial produzida pela pressão interna, independentemente da situação de restrição do duto ou da tubulação e da incidência de outros carregamentos. 4.9.4.2 O valor máximo da pressão nos testes hidrostáticos de resistência mecânica e de estanqueidade de dutos deve ser obtido pela equação em 4.8.2.1, conforme os critérios definidos na Tabela 7. NOTA Para tubulações, a pressão de teste hidrostático é conforme definido em 8.2.3. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 4.10 Tolerâncias 4.10.1 Corrosão 4.10.1.1 É requerido um acréscimo de espessura de parede para tubos e componentes que não sejam resistentes à corrosão (ver 5.2.2). 4.10.1.2 Quando o produto transportado contém água ou elementos químicos que produzam oxidação do aço, é obrigatória a realização de uma avaliação técnica com vista à adoção de uma espessura para corrosão ou a adoção de medidas mitigadoras dos efeitos corrosivos, como revestimento interno ou injeção de inibidores. 4.10.2 Roscas A profundidade do fio de rosca deve ser considerada no cálculo da espessura total de parede (ver 5.2.2) dos tubos roscados. 4.10.3 Tolerâncias dimensionais para tubos e componentes As tolerâncias dimensionais, para tubos e componentes, devem ser conforme as normas constantes no Anexo B. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 21 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 5 Dimensionamento para a pressão interna 5.1 Geral 5.1.1 O dimensionamento de tubos para a pressão interna resume-se na determinação da espessura nominal de parede. 5.1.2 Para tubos curvados, obtidos a partir de tubos retos por conformação a frio, a espessura nominal a ser adotada é a mesma determinada para o tubo reto de mesmo diâmetro e material, operando à mesma pressão. 5.1.3 Para flanges e conexões forjadas, com extremidades para solda de topo, fabricadas de acordo com uma das normas do Anexo B aplicável a estes componentes, a espessura nominal a ser adotada para a extremidade da peça (bisel) deve ser determinada por 5.2.1. NOTA Nas extremidades para solda de topo, considerar na escolha do material a limitação para espessuras desiguais, definida no ASME B31.4. Considerar as restrições impostas pela variação do diâmetro interno para trechos sujeitos à passagem de pigs. 5.1.4 Para peças forjadas com flange ou rosca, a espessura mínima de metal no corpo não pode ser inferior à especificada para as peças fabricadas no padrão ASME ou MSS, para a mesma classe de pressão. 5.1.5 A espessura mínima de parede para tubos curvados por indução, obtidos segundo a ABNT NBR 15273, medida na região do extradorso da curva, deve ser igual à espessura total de um tubo reto de mesmo diâmetro e material, operando à mesma pressão, calculada conforme 5.2.2. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 5.2 Determinação da espessura de parede 5.2.1 A espessura nominal de parede para tubos retos deve ser igual ou superior à espessura total, de acordo com a seguinte relação: enom ≥ e t onde enom é a espessura nominal de parede para um tubo reto; et é a espessura total de parede para um tubo reto. NOTA 1 Para valores de espessuras nominais (padronizadas) para tubos, ver ASME B36.10. NOTA 2 Considerar na seleção da espessura nominal do tubo o atendimento à condição de valor mínimo dada na Tabela 2, a qual leva em consideração as situações relacionadas em 5.2.5. 5.2.2 A espessura total de parede para tubos retos deve ser determinada de acordo com a seguinte equação: e t = ec + A onde et 22 é a espessura total de parede para um tubo reto; © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 ec é a espessura calculada de parede para um tubo reto. A é a soma de parcelas relativas a: (a) acréscimo de espessura para compensar a profundidade de rosca; (b) acréscimo de espessura para compensar a corrosão. 5.2.3 A espessura calculada de parede para tubos retos deve ser determinada de acordo com a seguinte equação: ec = P ×D 2 × SADM onde ec é a espessura calculada de parede; P é a pressão de projeto; D é o diâmetro externo do tubo; SADM é a tensão admissível do material para a solicitação de pressão interna, conforme 4.6.1. 5.2.4 Os tubos podem estar sujeitos a determinadas condições onde a pressão externa exceda à pressão interna (vácuo ou pressão hidrostática externa). Nestes casos, deve ser feita uma verificação da adequação da espessura nominal (determinada em 5.2.1) às citadas condições. Esta verificação requer o cálculo da pressão crítica de colapso do tubo, conforme Anexo D. A condição de aceitação é que a pressão crítica de colapso seja igual ou superior à pressão externa de projeto. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 5.2.5 Recomenda-se que os valores mínimos, para as espessuras nominais de parede, a serem utilizados nos tubos e componentes, sejam aqueles apresentados na Tabela 2. Esta Tabela reflete a prática de projeto e construção de dutos, estações e terminais. Seus valores foram estabelecidos para minimizar a probabilidade de: a) amassamento no corpo (mossas) e nas extremidades do tubo (ovalização); b) tendência de formação de grandes flechas, nas tubulações aéreas de pequeno diâmetro; c) comprometimento da espessura de parede por erosão interna, nas tubulações de pequeno diâmetro; d) amassamento no corpo (mossa) na região dos suportes nas tubulações aéreas; e) eventual necessidade de trepanação no duto em operação na instalação de uma derivação (para diâmetros nominais de 80 mm (3 pol.) até 250 mm (10 pol.). © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 23 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Tabela 2 – Espessuras mínimas de parede recomendadas para tubos Diâmetro Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Nominal 24 Espessura Externo Duto mm pol. mm pol. 15 ½ 21,3 20 ¾ 25 mm Estação e terminal pol. mm pol. 0,840 3,7 0,147 26,7 1,050 3,9 0,154 1 33,4 1,315 4,6 0,179 40 1½ 48,3 1,900 5,1 0,200 50 2 60,3 2,375 3,9 0,154 65 2½ 73,0 2,875 5,2 0,203 80 3 88,9 3,500 4,8 0,188 5,5 0,216 100 4 114,3 4,500 5,2 0,203 6,0 0,237 150 6 168,3 6,625 5,2 0,203 6,4 0,250 200 8 219,1 8,625 5,2 0,203 6,4 0,250 250 10 273,0 10,750 5,2 0,203 6,4 0,250 300 12 323,8 12,750 5,2 0,203 6,4 0,250 350 14 355,6 14 5,6 0,219 6,4 0,250 400 16 406,4 16 5,6 0,219 6,4 0,250 450 18 457,0 18 6,4 0,250 6,4 0,250 500 20 508,0 20 6,4 0,250 6,4 0,250 550 22 559,0 22 6,4 0,250 7,9 0,312 600 24 610,0 24 7,1 0,281 7,9 0,312 650 26 660,0 26 7,1 0,281 8,7 0,344 700 28 711,0 28 7,1 0,281 9,5 0,375 750 30 762,0 30 7,9 0,312 9,5 0,375 800 32 813,0 32 7,9 0,312 11,1 0,438 850 34 864,0 34 8,7 0,344 11,9 0,469 900 36 914,0 36 8,7 0,344 12,7 0,500 950 38 965,0 38 9,5 0,375 12,7 0,500 1 000 40 1 016,0 40 10,3 0,406 14,3 0,562 1 050 42 1 067,0 42 10,3 0,406 14,3 0,562 1 100 44 1 118,0 44 11,1 0,438 15,9 0,625 1 150 46 1 168,0 46 11,9 0,469 15,9 0,625 1 200 48 1 219,0 48 11,9 0,469 15,9 0,625 1 300 52 1 321,0 52 12,7 0,500 17,5 0,688 1 400 56 1 422,0 56 14,3 0,562 19,1 0,750 1 500 60 1 524,0 60 15,9 0,625 20,6 0,812 1 600 64 1 626,0 64 15,9 0,625 22,2 0,875 Diâmetros não utilizados em duto © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 6 Seleção de tubos e componentes 6.1 Geral Esta Seção aborda os requisitos técnicos para seleção de tubos e componentes de aço-carbono, utilizados para mudanças de direção, alterações de diâmetro, derivações e fechamento de extremidades, incluindo válvulas e flanges. Os tubos e componentes podem ser interligados por meio de juntas soldadas, flangeadas e roscadas. 6.2 Tubos de aço-carbono 6.2.1 As normas aplicáveis para a especificação dos tubos estão relacionadas no Anexo B. 6.2.2 A espessura dos tubos deve ser calculada e selecionada conforme 5.2. 6.3 Componentes para mudança de direção 6.3.1 Curvas a frio 6.3.1.1 A curva a frio é obtida por meio do curvamento de tubos, geralmente feito no campo, com espessura calculada de acordo com 5.2 e atendendo aos requisitos da ABNT NBR 15280-2. 6.3.1.2 O desvio angular da curva deve ser calculado pela seguinte equação: θ= 1 180 × π R Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 θ R 1m onde θ é o desvio angular, expresso em graus por metro (º/m); R é o raio de curvatura, expresso em metro (m). 6.3.1.3 Recomenda-se que o raio mínimo de curvatura a frio (Rmin) seja conforme Tabela 3, o qual está expresso em função do diâmetro externo do tubo (D). 6.3.1.4 A coluna “desvio angular” (α) da Tabela 3 fornece a variação angular máxima, em grau por metro linear, do eixo longitudinal do tubo. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 25 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Tabela 3 – Curvamento a frio para tubos Diâmetro externo (D) mm pol. Raio mínimo de curvatura (Rmin) ≤ 323,8 ≤ 12,75 18 D 9,8 355,6 14 21 D 7,7 406,4 16 24 D 5,9 457,0 18 27 D 4,6 ≥ 508,0 ≥ 20 30 D 3,8 Desvio angular α º/m 6.3.1.5 Raios de curvatura inferiores aos valores da Tabela 3 são permitidos desde que as curvas atendam aos requisitos dimensionais mencionados na ABNT NBR 15280-2 e que a espessura de parede do tubo curvado, na região do extradorso, não seja inferior à espessura total et, calculada conforme 5.2.2. 6.3.2 6.3.2.1 Curva em gomos Não se permite a utilização de curva em gomos em dutos sujeitos à passagem de pig. 6.3.2.2 Um desvio angular de até 3°, causado por desalinhamento entre dois tubos soldados, não constitui uma curva em gomos. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 6.3.2.3 A confecção da curva em gomos deve ser executada com os cuidados necessários de alinhamento, espaçamento e penetração total da solda. 6.3.2.4 A utilização de curvas em gomos está sujeita às seguintes condições: a) só são permitidas curvas em gomos que se desenvolvam em um único plano; b) não são permitidas curvas em gomos em dutos e tubulações que operam com tensões circunferenciais de pressão interna iguais ou superiores a 20 % da SMYS; c) em dutos e tubulações que operam com tensões circunferenciais de pressão interna compreendidas entre 10 % e 20 % da SMYS, o desvio angular entre dois gomos contíguos não pode superar 12,5° e a distância entre cordões de solda consecutivos, medida na região do intradorso, no plano da curva, não pode ser inferior a um diâmetro externo do tubo; d) em dutos e tubulações que operam com tensões circunferenciais de pressão interna iguais ou inferiores a 10 % da SMYS, o desvio angular entre dois gomos contíguos não pode ser maior que 90°. 6.3.3 Curva forjada 6.3.3.1 A curva forjada é utilizada em instalações onde a falta de espaço recomenda uma mudança de direção com curvatura acentuada. 6.3.3.2 As curvas forjadas devem estar conforme uma das normas do Anexo B aplicável a este componente. 26 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 6.3.3.3 A espessura nas extremidades da curva forjada deve atender ao definido em 5.1.3. 6.3.3.4 As curvas forjadas são padronizadas em função do raio de curvatura (1 DN, 1,5 DN e 3 DN) e do desvio angular (45°, 90° e 180°). Se for prevista a passagem de pig pelo duto ou tubulação, as curvas de raio curto (1DN) e as curvas de 180º (com qualquer raio) não podem ser utilizadas; a utilização de curvas de raio curto ou com raio de curvatura de 3DN fica condicionada ao tipo de pig a ser empregado. 6.3.3.5 Curvas com menor desvio angular, obtidas pelo corte de uma curva forjada, podem ser utilizadas, desde que o comprimento do arco, medido pelo intradorso, seja de pelo menos 25 mm nos dutos e tubulações com diâmetro nominal igual ou superior a 50 mm (2 pol.). 6.3.4 Curvas por indução O curvamento por indução deve atender aos requisitos da ABNT NBR 15273. A espessura mínima pós-curvamento deve atender a 5.1.5. 6.4 Componentes para alterações no diâmetro Alterações no diâmetro nominal do duto ou da tubulação devem ser obtidas por meio da utilização de reduções forjadas, padronizadas de acordo com uma das normas de conexões contidas no Anexo B. 6.5 Componentes para derivações 6.5.1 Geral Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 6.5.1.1 As derivações podem ser feitas com tês, derivações extrudadas integralmente reforçadas ou conexões soldadas. 6.5.1.2 No projeto das derivações deve ser considerado que estas devem resistir às forças e momentos a que possam ser submetidas. 6.5.1.3 Em 6.5.2 a 6.5.4 são descritos os requisitos mínimos para derivações quando o único carregamento for a pressão interna. 6.5.2 Tês 6.5.2.1 Os tês são aceitos para qualquer relação entre o diâmetro da derivação e do tronco; e para qualquer relação entre a tensão circunferencial correspondente à pressão de projeto e à tensão mínima de escoamento dos tubos do tronco e da derivação. 6.5.2.2 Os tês devem ser padronizados segundo uma das normas de conexões contidas no Anexo B, e devem ser adequados para trabalho na pressão e temperatura de projeto da tubulação na qual serão inseridos. 6.5.2.3 6.5.3 A espessura de parede dos tês no bisel deve ser calculada de acordo com 5.2. Derivações extrudadas integralmente reforçadas As derivações extrudadas integralmente reforçadas são feitas como peças fabricadas industrialmente, para as quais não há padrão dimensional. Estas derivações devem ser projetadas conforme o ASME B31.4, considerando a pressão de projeto, o material e os diâmetros do tronco e da derivação. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 27 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 6.5.4 Derivações soldadas (boca de lobo) 6.5.4.1 As derivações soldadas devem ser projetadas conforme o ASME B31.4, considerando a pressão interna, materiais e diâmetros do tronco e da derivação. NOTA Alternativamente, a derivação soldada pode ser projetada pelos critérios da CSA Z662. 6.5.4.2 A espessura nominal do tubo, do tronco e da derivação, é utilizada no dimensionamento da derivação soldada. NOTA Quando os tubos (tronco ou derivação) forem existentes, pode-se utilizar a espessura de parede efetivamente medida, para o dimensionamento da derivação soldada. 6.5.4.3 Quando houver previsão de espessura para corrosão, esta deve ser descontada da espessura de parede do tubo, do tronco e da derivação, antes destas serem utilizadas no dimensionamento da derivação soldada. 6.5.4.4 Quando a derivação soldada estiver sob o efeito de cargas externas maiores que as normalmente incidentes em tubulações, deve ser feito um estudo para utilização de um suporte que alivie os esforços na derivação. 6.6 Componentes para fechamento de extremidades 6.6.1 Tampa de abertura e fechamento rápido A tampa de abertura e fechamento rápido é um componente de tubulação, sujeito à pressão do duto, utilizado para acessar o interior de uma câmara de pigs. A tampa de abertura e fechamento rápido deve ser conforme definido na ABNT NBR 16381 e suas condições de projeto devem ser iguais ou superiores às estabelecidas para o duto. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 6.6.2 Tampões soldados Os tampões soldados (caps) devem ser projetados e fabricados de acordo com uma das normas de conexões constantes do Anexo B. 6.6.3 Tampos Tampos do tipo plano, elipsoidal, esférico ou cônico devem ser projetados conforme o ASME BPVC, Seção VIII, Divisão 1. As tensões admissíveis para os materiais utilizados nos tampos devem ser estabelecidas pelos requisitos de 4.6.1. As soldas eventualmente utilizadas devem ser 100 % radiografadas conforme os requisitos do ASME BPVC, Seção VIII, Divisão 1. Os tampos devem ter condições de projeto iguais ou superiores às estabelecidas para o trecho no qual devem ser instalados. 6.6.4 Flanges cegos Flanges cegos podem ser utilizados para fechamento de extremidades e devem estar conforme 6.8. 6.7 Válvulas 6.7.1 As válvulas devem ser projetadas e fabricadas de acordo com uma das normas constantes do Anexo B. 6.7.2 A utilização de material resiliente para vedação deve considerar que este seja capaz de suportar as solicitações do fluido, pressão e temperatura especificadas pelo processo. 28 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 6.7.3 As válvulas de bloqueio, quando sujeitas à passagem de pigs, devem ter passagem plena e o obturador com seção circular. 6.8 Flanges, juntas e parafusos 6.8.1 Os flanges de aço-carbono devem ser projetados e fabricados de acordo com uma das normas constantes do Anexo B. 6.8.2 Flanges não padronizados podem ser utilizados, desde que projetados conforme o ASME BPVC, Seção VIII, Divisão 1. 6.8.3 As juntas de vedação devem ser fabricadas com materiais compatíveis com o fluido e com as pressões máximas de operação. 6.8.4 As juntas metálicas devem ser conforme uma das normas constantes do Anexo B aplicável a este componente. O material para as juntas de anel deve ser adequado para as condições de operação e ter dureza inferior à do flange. 6.8.5 Os parafusos devem atender aos requisitos de uma das normas constantes do Anexo B aplicável a este componente. 6.9 Meios de ligação de tubos 6.9.1 Juntas soldadas As juntas soldadas devem atender aos requisitos da ABNT NBR 15280-2. 6.9.2 Juntas flangeadas Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 As juntas flangeadas devem atender aos requisitos de 6.8. 6.9.3 Juntas roscadas As roscas externas dos componentes de tubulação devem ser cônicas. As roscas devem ser do tipo NPT, conforme ASME B1.20.1. 7 Construção e montagem 7.1 Geral Esta Seção trata de aspectos de projeto relacionados à construção e montagem de dutos, complementares à ABNT NBR 15280-2. 7.2 Cruzamentos e travessias 7.2.1 A localização dos pontos de cruzamento e de travessia deve considerar, entre outros, os seguintes aspectos: a) limitação imposta, pelo projeto mecânico do duto, quanto aos raios mínimos de curvatura dos trechos curvos, em função da passagem de pig instrumentado e em função da temperatura de operação (no caso de duto transportando produto aquecido); © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 29 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 b) limitação do comportamento elástico do duto de forma a possibilitar o perfeito assentamento no fundo da vala, segundo o perfil projetado; c) inclinação do eixo do cruzamento ou da travessia, em relação ao eixo da rodovia, da ferrovia ou do acidente natural, de modo a transpô-los no menor comprimento possível; d) disponibilidade de trechos retos de faixa, junto aos locais de cruzamento e travessia, para instalação do duto, evitando-se pontos de inflexão muito próximos dos referidos locais; e) facilidade de acesso para a realização das atividades de construção e manutenção; f) disponibilidade de espaço para um eventual armazenamento e revestimento de tubos; g) existência de projetos de ampliação (no caso de cruzamentos) ou de retificação, dragagem etc. (no caso de travessias de rios e lagos); h) redução da necessidade de obras de custo mais elevado; i) riscos de danos ambientais e sociais; j) observância das normas e recomendações do proprietário ou órgão responsável pela rodovia ou ferrovia (no caso de cruzamentos) ou pelo curso d’água (no caso de travessias); k) escolha de áreas não sujeitas a alagamento. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 7.2.2 A localização dos pontos de cruzamento e de travessia deve recair sobre áreas de topografia pouco acidentada e que requeiram o mínimo de movimentação de terra e serviços de recomposição de área. Não sendo possível atender a essa recomendação, devem ser realizados estudos econômicos comparando as seguintes condições: a) variantes de traçado; b) execução de serviços adicionais de movimentação de terra, bem como de outras obras complementares. 7.2.3 Além das recomendações de 7.2.1 e 7.2.2, devem ser observados para os cruzamentos os pontos mencionados a seguir: a) quando houver dúvidas quanto à existência de interferências subterrâneas, deve ser executada uma sondagem eletromagnética, complementada pela escavação de poços de inspeção; b) quando for prevista a utilização de tubo-camisa, deve ser escolhido um trecho da rodovia ou da ferrovia que esteja em ponto de transição entre corte e aterro, evitando movimentação de terra e curvas verticais desnecessárias; c) deve ser avaliada a possibilidade de realizar o cruzamento através de galerias ou pontilhões existentes; d) nos cruzamentos onde os transtornos ao tráfego de veículos sejam consideráveis, devem ser utilizados métodos não destrutivos como: furo direcional, microtúnel etc.; e) no cruzamento com dutos e outras interferências, recomenda-se que o duto passe por baixo destes; 30 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 f) nos cruzamentos sem tubo-camisa em rodovias, avenidas e ruas em áreas urbanas, deve ser prevista a colocação de tela de segurança com fita de aviso e placa de concreto sobre o duto ao longo de toda a extensão do cruzamento, conforme a ABNT NBR 15280-2. 7.2.4 Além das recomendações de 7.2.1 e 7.2.2, para travessias, devem ser observados os pontos mencionados a seguir: a) a travessia de rios e de lagos deve ser projetada em locais de margens e leitos bem definidos e permanentes; b) para rios navegáveis devem ser obtidas, junto à Capitania dos Portos, as informações sobre o tráfego de embarcações e sobre atividades pesqueiras no local da travessia; c) quando, por motivo de segurança, não for recomendável a travessia do duto sobre ponte ou barragem existente, a travessia deve ser realizada em local convenientemente afastado destes; d) nos rios e nos lagos navegáveis, a cobertura do duto deve garantir a segurança quanto ao impacto de embarcações que venham a naufragar e ao impacto de cargas desprendidas de embarcações; e) a travessia aérea deve ser evitada, só sendo justificável no caso de grotas. 7.2.5 O projeto do cruzamento deve ser precedido pela obtenção das informações mencionadas a seguir: a) sondagens geotécnicas; b) levantamento cadastral. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 7.2.6 O projeto das travessias relevantes, do ponto de vista social, econômico ou ambiental, deve considerar as informações mencionadas a seguir: a) estudos hidrológicos para determinação do regime do rio ou lago, incluindo: migração das margens nos rios que atravessam planícies de inundação, perfil de erosão no leito, transporte de sedimentos (volume e composição), área da bacia de drenagem pluvial, vazão máxima centenária, velocidade, profundidade e outros; b) sondagens geotécnicas nas margens e no leito dos rios e lagos; c) rotina de dragagem de rios e canais; d) dados de operação de barragem, como: cota máxima de reservatório e vazão máxima de extravasamento de comportas. 7.2.7 O projeto de detalhamento dos cruzamentos e travessias deve atender aos requisitos do Anexo C. 7.2.8 O dimensionamento do duto nos cruzamentos sem tubo-camisa deve considerar os pontos mencionados a seguir: a) carga externa de peso de terra de cobertura; b) carga externa de tráfego veicular; c) pressão de projeto; © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 31 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 d) diferencial de temperatura (no caso de duto transportando produto aquecido); e) espessura para corrosão. 7.2.9 O dimensionamento do duto nas travessias deve considerar os pontos mencionados a seguir: a) carga externa de peso de terra de cobertura; b) momentos de flexão decorrentes do curvamento natural; c) pressão de projeto; d) diferencial de temperatura (no caso de duto transportando produto aquecido); e) espessura para corrosão. 7.2.10 No dimensionamento do duto nos cruzamentos (sem tubo-camisa) e nas travessias, a jaqueta de concreto não pode ser considerada como contribuinte para o aumento da resistência mecânica do duto. 7.2.11 Nas travessias de rios, lagos e canais, a estabilização do trecho deve ser feita apenas com a utilização de jaqueta de concreto, confeccionada de acordo com a ABNT NBR 15280-2, não sendo permitido o emprego de selas, blocos de concreto ou outros tipos de massas concentradas. A jaqueta deve ter as características mencionadas a seguir: a) espessura mínima de 38 mm; b) peso específico mínimo do concreto para lastro igual a 22 x 103 N/m3 (2 240 kg/m3); c) resistência mínima à compressão do concreto igual a 15 MPa. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 7.2.12 Os cruzamentos com tubo-camisa devem considerar os requisitos mencionados a seguir: a) para o diâmetro interno mínimo do tubo-camisa, considerar uma folga conforme definido na equação a seguir: DIC = DC + B onde DIC é o diâmetro interno mínimo do tubo-camisa; DC é o diâmetro externo do conjunto a ser inserido no tubo-camisa, incluindo: o tubo do duto, o revestimento anticorrosivo ou o isolamento térmico, a jaqueta de concreto e o tubo-camisa da fibra ótica; B é a folga interna do tubo-camisa. sendo —— B = 50 mm, quando o diâmetro nominal do tubo do duto for menor do que 200 mm; —— B = 100 mm, quando o diâmetro nominal do tubo do duto for igual ou superior a 200 mm; NOTA Recomenda-se que em tubos-camisa com comprimento superior a 36 m a folga B seja aumentada em 50 %. 32 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 b) a espessura de parede do tubo-camisa deve atender à Tabela 4; c) o tubo-camisa deve ser instalado com inclinação mínima de 0,3 % no sentido da lateral da faixa que apresentar a melhor condição de drenagem. Tabela 4 – Espessura mínima do tubo-camisa Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Diâmetro nominal do tubo-camisa Espessura mínima do tubo-camisa Cruzamento rodoviário Cruzamento ferroviário mm pol. mm pol. mm pol. Até 300 Até 12 3,96 0,156 4,78 0,188 350 14 3,96 0,156 6,35 0,250 400 16 4,78 0,188 7,14 0,281 450 18 6,35 0,250 7,92 0,312 500 20 6,35 0,250 8,74 0,344 550 22 7,14 0,281 8,74 0,344 600 24 7,14 0,281 9,53 0,375 650 26 7,92 0,312 10,31 0,406 700 28 7,92 0,312 11,13 0,438 750 30 9,53 0,375 11,91 0,469 800 32 9,53 0,375 12,70 0,500 850 34 10,31 0,406 14,27 0,562 900 36 10,31 0,406 14,27 0,562 950 38 11,13 0,438 14,27 0,562 1 000 40 11,91 0,469 15,88 0,625 1 050 42 11,91 0,469 15,88 0,625 1 100 44 12,70 0,500 17,48 0,688 1 150 46 14,27 0,562 17,48 0,688 1 200 48 14,27 0,562 17,48 0,688 1 300 52 15,88 0,625 19,05 0,750 1 400 56 17,48 0,688 20,62 0,812 1 500 60 17,48 0,688 22,23 0,875 NOTA Os valores da Tabela 4 foram calculados com base nas seguintes condições: material API 5L Grau B, ovalização máxima de 5 %, carga móvel rodoviária padrão TB-450 da ABNT NBR 7188, profundidade de enterramento de 0,9 m. Verificar a espessura mínima para outras condições. 7.2.13 Nos cruzamentos, quando for necessária proteção mecânica para cargas de tráfego pesado (veículos de mineradoras e madeireiras), o projeto deve considerar a conveniência de instalação de laje de concreto armado construída abaixo e justaposta à pista de rolamento da via. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 33 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 7.2.14 Nos cruzamentos ou paralelismo com linhas de transmissão de energia elétrica de alta-tensão (69 kV ou superior), devem ser atendidos os seguintes requisitos: a) executar estudo de interferências eletromagnéticas nos dutos, verificando: —— riscos do pessoal envolvido na construção e operação; —— possibilidade de perfuração do revestimento do duto; —— possíveis efeitos adversos sobre sistemas supervisórios, de proteção catódica e outros; —— necessidade de execução de medidas mitigadoras; b) o afastamento mínimo entre o duto e os cabos de aterramento existentes de torres de linhas de transmissão deve ser de 5 m. NOTA 1 Recomenda-se cruzar o duto perpendicularmente à faixa de domínio da linha de transmissão, preferencialmente no centro do vão entre duas torres ou postes, sem interferir nos seus cabos de aterramento. NOTA 2 Recomenda-se que afloramentos e caixas de válvulas não sejam instalados a uma distância inferior a 500 m de linhas de transmissão. NOTA 3 Medidas mitigadoras dos efeitos decorrentes da interferência elétrica de linhas de transmissão podem ser obtidas na ABNT NBR 16563-1. 7.3 Válvulas intermediárias de bloqueio Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 7.3.1 As válvulas intermediárias de bloqueio devem ser instaladas para limitar o volume de produto extravasado em decorrência de eventuais vazamentos e para facilitar a manutenção do duto. 7.3.2 As válvulas devem ter fácil acesso e ser providas de suportação adequada para evitar deslocamentos e tensões excessivas. 7.3.3 Válvulas de bloqueio devem ser instaladas a montante e a jusante das principais travessias; a válvula de jusante pode ser substituída por uma válvula de retenção, tipo portinhola. As válvulas de bloqueio devem ser instaladas também nas estações de bombeamento do duto. Nos dutos que transportam produtos de categoria II, a válvula de retenção deve ser acompanhada de uma válvula de bloqueio, instalada a montante da mesma. Pode-se prescindir da válvula de retenção, em qualquer uma das condições caso seja empregada válvula de bloqueio com acionamento remoto. Recomendase o emprego de válvulas de retenção, para minimizar o retorno de produto, em outras locações, em função do perfil longitudinal do duto. NOTA As válvulas de bloqueio a montante e a jusante das principais travessias podem ser dispensadas se for demonstrado que a configuração do perfil longitudinal do duto é capaz de suprir a função desempenhada por estas válvulas. 7.3.4 Dutos que transportam produtos de categoria I não requerem espaçamento máximo entre válvulas intermediárias de bloqueio. Dutos que transportam produtos de categoria II só requerem espaçamento máximo entre válvulas quando instalados em áreas industriais, comerciais ou residenciais; nesse caso, o espaçamento máximo é de 12 km. NOTA 1 Em ambas as categorias, recomenda-se avaliar a efetividade da utilização de válvula de retenção ou de bloqueio com acionamento remoto, com base em estudo de análise de risco. 34 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 NOTA 2 O espaçamento máximo estabelecido para válvulas de dutos que transportam produtos da categoria II em áreas industriais, comerciais ou residenciais pode ser aumentado desde que respaldado por um estudo de análise de risco. 7.4 Cobertura e afastamento 7.4.1 O valor mínimo para a cobertura da vala deve ser conforme Tabela 5. Tabela 5 – Valor mínimo para cobertura Cobertura Locação m Áreas com cultura mecanizada 1,2 Áreas industriais, comerciais ou residenciais 1,2 Travessias e cruzamentos ver Anexo C Escavação em rocha consolidada 0,6 Todas as demais áreas 1,0 7.4.2 Deve-se considerar um afastamento mínimo, horizontal ou vertical, entre um novo duto e as instalações subterrâneas existentes (dutos, cabos etc.), para facilitar as atividades de manutenção. 7.4.2.1 O afastamento horizontal mínimo (L), conforme Figura 2, medido de face a face entre as instalações, deve ser: a) 1,00 m nos casos em que o maior diâmetro nominal envolvido for até 200 mm (8 pol.); b) 1,50 m nos demais casos. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 L Instalação Subterrânea existente (duto, cabo etc.) L novo duto NOTA 1 Excepcionalmente, em trechos curtos, o afastamento horizontal mínimo (L) pode ser reduzido para 0,80 m, desde que haja uma avaliação das consequências para a manutenção das instalações, bem como a aprovação do proprietário da instalação adjacente. NOTA 2 Para a instalação dos dutos pode ser requerido afastamento horizontal superior aos valores mínimos indicados, em função da precisão da localização e identificação das instalações existentes, da metodologia de escavação utilizada (manual ou mecanizada), do tipo de solo e das cargas de terra e tráfego atuantes sobre as instalações existentes. NOTA 3 Para a instalação dos dutos em travessias e cruzamentos pode ser requerido um afastamento horizontal superior aos valores mínimos indicados, o qual deve ser definido em projeto específico para cada travessia e cruzamento. Figura 2 – Afastamento horizontal © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 35 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 7.4.2.2 O afastamento vertical mínimo (H), em cruzamento com instalação subterrânea existente, deve atender aos requisitos da Figura C.7. 7.5 Estabilização à flutuação de um duto em meio líquido 7.5.1 A estabilização de um duto em um meio líquido pode ser realizada por um dos seguintes métodos: jaqueta de concreto, sela de concreto, sacos de lastro, solo de cobertura (com ou sem manta geotêxtil), tirantes ancorados no solo ou uma combinação destes. NOTA O método mais utilizado para a estabilização de um duto, e cuja aplicação é versátil, é a jaqueta de concreto. 7.5.2 A estabilização de um duto é necessária nas travessias de rios, lagos e açudes, e nas instalações em terrenos alagados ou alagáveis, como pântanos, várzeas e brejos. 7.5.3 Recomenda-se que o solo de cobertura seja utilizado como lastro apenas para dutos com diâmetro nominal igual ou inferior a 508 mm (20 pol.), instalados em valas cobertas com material granular grosso e bem graduado. 7.5.4 A sela de concreto, o tirante, o geotêxtil e os sacos de lastro são soluções de caráter particular, devendo ser utilizados quando a solução com jaqueta se mostrar mais onerosa ou menos indicada. 7.5.5 Nas travessias de rios, deve ser utilizada a jaqueta de concreto, conforme 7.2.11. 7.5.6 Os sacos de lastro são produzidos com material geossintético, preenchidos com material granular, como areia e brita. Os sacos de lastro são constituídos de pares de sacos unidos entre si e apoiados simetricamente sobre o duto. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 NOTA O saco de solo-cimento não é alternativa ao saco de lastro. 7.5.7 O fluido contido no tubo não pode ser considerado como lastro, mesmo durante a fase de instalação do duto. 7.5.8 A relação de forças para estabilização do duto é definida pela seguinte equação: PT + PA ≥ FS ET + E A onde PT é o peso do tubo (vazio); PA é o peso do lastro adicionado ao tubo (jaqueta de concreto, sela de concreto, sacos de lastro, solo de cobertura etc.). No caso de tirante, é a carga admissível de arrancamento; ET é o empuxo do meio líquido atuante sobre o tubo; EA é o empuxo do meio líquido atuante sobre o lastro; FS é o fator de segurança. 7.5.8.1 O fator de segurança FS deve ser igual ou superior a 1,5 quando for utilizado o solo de cobertura ou tirantes. Para os demais casos, o fator deve ser igual ou superior a 1,1. 36 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 7.5.8.2 No cálculo do peso do tubo, utilizar a espessura mínima, a qual corresponde à espessura nominal descontada a tolerância negativa definida pela norma de fabricação do tubo. 7.5.8.3 Quando o lastreamento for com o solo de cobertura sem a manta geotêxtil, deve ser considerado que a força que o solo exerce sobre o duto corresponde apenas ao peso do prisma de solo situado nos limites do diâmetro externo do duto. 7.5.8.4 No cálculo do empuxo, considerar para as massas específicas os valores obtidos de ensaios de campo. Na falta destes valores utilizar os recomendados na Tabela 6. Tabela 6 – Valores recomendados para a massa específica Meio de imersão 1 030 kg/m3 Concreto de lastro 2 240 kg/m3 Solo de reaterro (submerso) 900 kg/m3 7.5.9 Solos passíveis de liquefação que apresentam alto índice de liquidez e nos quais a expansão das argilas com alto grau de umidade produz pesos específicos superiores à unidade devem ser investigados no campo para determinação do peso específico do solo no estado liquefeito, para utilização no cálculo das forças de empuxo. 7.5.10 Para solos liquefativos, não é permitida a estabilização do duto com solo de cobertura. 7.5.11 Quando for previsto o uso de tirantes, deve ser feita uma investigação para a determinação dos parâmetros de resistência, com ensaios “in situ” ou em laboratório. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 7.5.12 O projeto das selas de concreto deve garantir que o seu centro de gravidade esteja abaixo do centro de gravidade do duto. 7.5.13 Quando forem utilizadas selas de concreto, tirantes, sacos de lastro ou qualquer outro método com carga concentrada, devem ser avaliadas as tensões de flexão geradas no duto. 7.5.14 Para dutos submersos, apoiados no leito de cursos d’água, deve ser verificada a estabilidade em relação à força vertical de sustentação (lift force), decorrente da ação do fluxo incidindo transversalmente ao duto. 7.5.15 Para dutos submersos, apoiados no leito de cursos d’água, deve ser verificada a estabilidade em relação à força horizontal de arraste (drag force) decorrente da ação do fluxo incidindo transversalmente ao duto. 8 Teste hidrostático 8.1 Generalidades 8.1.1 Os dutos e tubulações construídos de acordo com a ABNT NBR 15280-2 devem ser submetidos a um teste de pressão hidrostática antes de serem colocados em operação, para demonstrar a sua resistência mecânica e a sua estanqueidade. 8.1.2 As etapas de preparação para o teste (limpeza, enchimento e calibração), a elaboração dos procedimentos executivos (planejamento, etapas, duração, equipamentos, execução, critérios de aceitação etc.) e os registros (documentação) devem atender aos requisitos da ABNT NBR 15280-2. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 37 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 8.1.3 As instalações complementares de dutos, tubulações em bases, terminais, píeres, estações de bombeamento e reaquecimento e, quando projetadas segundo esta Parte da ABNT NBR 15280, tubulações que interligam o duto ao parque de tanques de plantas de processamento e refinarias, relacionadas em 1.3, devem ser submetidas ao teste hidrostático simplificado, em substituição ao teste hidrostático completo, conforme ABNT NBR 15280-2. 8.2 Pressão mínima e máxima de teste 8.2.1 A pressão máxima de teste de um trecho não pode ser superior à pressão de teste permitida pela norma de fabricação dos componentes instalados no respectivo trecho. No caso de pressão de teste superior a este limite, o componente deve ser removido ou isolado durante o teste hidrostático. 8.2.2 As pressões mínimas e máximas para o teste de resistência mecânica e para o teste de estanqueidade de dutos, a serem aplicadas em qualquer ponto do trecho de teste, devem atender aos limites estabelecidos na Tabela 7, respeitando-se 8.2.1. 8.2.3 As instalações mencionadas em 8.1.3 devem ser testadas a uma pressão equivalente a 150 % da pressão de projeto. Os trechos enterrados devem ser submetidos a um teste de estanqueidade, após o teste de resistência mecânica, a uma pressão mínima equivalente a 110 % da pressão de projeto. NOTA Para testes hidrostáticos aplicados ao longo da vida do duto, a pressão de projeto pode ser substituída pela PMOA da instalação, observando-se os limites da pressão de projeto e a integridade física da instalação. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 8.3 Pressão máxima de operação admissível (PMOA) 8.3.1 O teste hidrostático habilita cada ponto do duto para operar a uma pressão interna igual ou inferior à pressão de teste dividida pelo fator de teste conforme Tabela 7, limitada à pressão de projeto. Este valor deve ser estabelecido como a PMOA original do duto. A PMOA deve ser revista ao longo da vida útil do duto sempre que houver uma alteração de projeto. Quando houver uma verificação da integridade do duto, ou segmento deste, a PMOA vigente deve ser confirmada ou revisada. NOTA O fator de teste corresponde à constante que multiplica a pressão de projeto, na Tabela 7, para o cálculo da pressão mínima de teste de resistência mecânica. 8.3.2 A PMOA das instalações mencionadas em 8.1.3 deve ser igual ao menor valor entre: a) pressão mínima atingida no teste de resistência mecânica dividida por 1,5; b) pressão de projeto. 38 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Tabela 7 – Requisitos para pressão do teste hidrostático de duto Categoria do fluido Teste hidrostático Teste de resistência mecânica Mínima I 1,25 × Pressão de projeto II 1,5 × Pressão de projeto Máxima A pressão que produzir uma tensão circunferencial de pressão interna equivalente a 100 % do SMYS, em qualquer ponto ao longo do trecho de teste (ver Notas 1 e 2) Teste de estanqueidade Mínima 1,1 × Pressão de projeto 1,1 × Pressão de projeto Máxima A pressão que produzir uma tensão circunferencial de pressão interna equivalente a 90 % do SMYS, em qualquer ponto ao longo do trecho de teste (ver Nota 2) NOTA 1 Excepcionalmente, a tensão circunferencial de pressão interna poderá atingir 105 % do SMYS, desde que seja realizado um controle rigoroso por meio do gráfico P × V, conforme definido na ABNT NBR 15280-2. NOTA 2 Utilizar a equação em 4.8.2.1 para o cálculo da pressão máxima, considerando nula a parcela do acréscimo de espessura, definido em 5.2.1, correspondente à espessura para corrosão. 9 Análise de flexibilidade Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 9.1 Geral 9.1.1 A análise de flexibilidade estabelece critérios aplicáveis aos dutos e tubulações, aéreos e enterrados, para avaliação da sua capacidade de absorver deformações geradas por variação de temperatura, por deslocamento imposto ou por ambos, sem comprometimento de sua integridade estrutural ou desempenho funcional. 9.1.2 A análise de flexibilidade de dutos e tubulações inclui as seguintes avaliações: a) determinação dos valores extremos das tensões e comparação com os valores admissíveis; b) determinação das reações nos suportes, com e sem a consideração de atrito, e nas ancoragens; e determinação dos esforços atuantes nos bocais dos equipamentos; c) determinação dos deslocamentos lineares e angulares de pontos específicos da configuração. 9.1.3 A flexibilidade de um duto ou tubulação aérea, constituída de trechos retos, intercalados entre curvas, é tanto maior quanto: a) maior for a razão entre o comprimento desenvolvido de todos os seus trechos retos e a distância entre os pontos de ancoragem; b) maior for a proporcionalidade de dimensões entre os diversos trechos retos; c) maior for a liberdade de movimentação dos diversos trechos retos, ou seja, menor for o grau de restrição ao deslocamento da estrutura; © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 39 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 d) mais centrada for a posição do eixo neutro na estrutura; e) menores forem as diferenças entre os módulos de elasticidade e as tensões de escoamento nos materiais dos diversos trechos retos; f) menores forem os momentos de inércia dos diversos trechos retos. NOTA A presença de juntas de expansão podem tornar um arranjo mais flexível, mesmo que não estejam de acordo com estas orientações. 9.1.4 O duto ou tubulação que possui uma configuração que satisfaça às condições de 9.1.3 é propenso a uma distribuição uniforme de deformações. Esta instalação absorve os deslocamentos da carga térmica com tensões proporcionais às deformações totais e é dito balanceado. 9.1.5 A operação de uma instalação não balanceada em temperaturas elevadas pode agravar os efeitos deletérios devido à acumulação das deformações em pontos críticos da configuração. A análise de flexibilidade é capaz de identificar este acúmulo de deformações e, consequentemente, permitir a obtenção de uma estrutura balanceada. 9.1.6 Para efeito do enquadramento nos critérios da análise de flexibilidade, os dutos ou tubulações são classificados em dois tipos: não restringidos e restringidos. No tipo não restringido, a maior parte dos elementos tem ampla liberdade para deslocar, fletir e torcer. O tipo restringido é aquele que possui pouca ou nenhuma liberdade para se deslocar, e reage comprimindo-se ou distendendo-se longitudinalmente. Normalmente os dutos ou tubulações aéreas são exemplos do tipo não restringido, enquanto os dutos ou tubulações enterrados são exemplos do tipo restringido; no entanto, a rigidez à flexão da tubulação e o efeito restritivo dos suportes e do solo podem alterar a classificação típica destas instalações. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 9.1.7 A análise de flexibilidade é um cálculo de verificação, pois a partir de uma configuração proposta, julga-se, dentro de critérios preestabelecidos, se uma instalação pode operar sob um determinado ciclo térmico, de dada frequência e amplitude, durante sua vida útil. 9.1.8 O conceito de análise de flexibilidade utilizado nesta Parte da ABNT NBR 15280 se aplica aos tipos restringidos e não restringidos. No caso do tipo restringido, o critério para aceitação da condição flexível é a tensão equivalente de estado plano, enquanto do tipo não restringido é o stress range. 9.1.9 O critério de avaliação da flexibilidade para dutos e tubulações é estabelecido relativamente a um determinado nível de tensões. Na análise de flexibilidade de uma configuração não restringida, o valor máximo de SE determina, por comparação com SA, se a configuração é flexível. Na análise de uma configuração restringida, o valor da máxima tensão equivalente Seq determina, por comparação com 90 % do SMYS, se a configuração é flexível. 9.1.10 Os valores admissíveis para os deslocamentos do duto ou tubulação devem ser definidos em função das condições restritivas na suportação e nas interligações com equipamentos. 9.1.11 A variação de temperatura em dutos e tubulações enterradas causa: (1) predominância do deslocamento longitudinal dos trechos retos nos pontos de afloramento; (2) predominância da tensão de flexão nas curvas. 9.1.12 Nos pontos onde há uma transição de espessuras de parede, a variação de temperatura provoca uma correspondente transição uniformemente variável nas tensões longitudinais compressivas. 9.1.13 Além da integridade do duto ou tubulação (via limitação da tensão), há que se garantir sua funcionalidade (via limitação das deflexões em geral, e da flecha em particular). 40 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 9.1.14 As tensões para a análise de flexibilidade devem ser calculadas conforme 4.8 e limitadas pelos requisitos estabelecidos em 4.9. 9.1.15 Os deslocamentos em dutos e tubulações compreendem as translações e as rotações. 9.2 Métodos de análise 9.2.1 A análise de flexibilidade do duto ou tubulação deve ser realizada por métodos reconhecidos, sejam eles: analíticos, gráficos ou computacionais. A escolha do método deve ser compatível com a complexidade do arranjo de tubulação, com a amplitude de variação da temperatura e ciclagem, com a geometria e as dimensões dos tubos e componentes; e com a sensibilidade dos equipamentos rotativos. O método de análise deve possibilitar avaliar forças, momentos, deslocamentos, deformações e tensões ocasionadas pelos carregamentos e restrições aplicados. Uma análise de tensões detalhada, como a realizada pelo método de elementos finitos, pode ser necessária em componentes ou equipamentos com fatores de flexibilidade e de intensificação de tensão não contemplados nesta Parte da ABNT NBR 15280 ou quando estes são sujeitos à condição de carregamento não convencional. 9.2.2 O método de análise deve tratar o duto ou tubulação na sua forma mais ampla, no que diz respeito à generalidade das cargas, orientação espacial, forma dos elementos, propriedades físicas dos materiais metálicos, rigidez dos suportes, reação do solo na interação com duto ou a tubulação e características geométricas das seções transversais. 9.3 Obrigatoriedade ou dispensa da análise 9.3.1 Como regra geral todas as instalações devem ser analisadas quanto à flexibilidade, no entanto, há situações em que a análise pode ser dispensada. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 9.3.2 A análise de flexibilidade é obrigatória para as tubulações conectadas a bocais de equipamentos rotativos ou equipamentos estáticos como: tanques, vasos etc. 9.3.3 A análise de flexibilidade é obrigatória para instalações expostas ao sol ou sujeitas à limpeza com vapor. 9.3.4 A análise da flexibilidade pode ser dispensada para instalações conduzindo líquidos à temperatura de operação entre 5 °C e 40 °C, guardados os requisitos de 9.3.2 e 9.3.3. 9.3.5 A análise de flexibilidade pode ser dispensada para instalações que, comparadas a uma já analisada e considerada flexível, se enquadrem, concomitantemente, nas seguintes situações: a) sejam constituídas de aço com SMYS igual ou superior à da instalação já analisada; b) possuam configuração e suportação sensivelmente próximas às da instalação já analisada; c) operem com pressões e temperaturas iguais, ou inferiores, às da instalação já analisada. 9.4 Requisitos para a obtenção da flexibilidade 9.4.1 Recomenda-se que a flexibilidade das instalações aéreas e a redução dos esforços nos suportes de restrição e nos bocais de equipamentos sejam obtidas mediante um projeto espacial, isto é, dispondo os trechos da instalação em direções ortogonais entre si. A procura pela melhor condição de igualdade e proporcionalidade entre os comprimentos retos dos trechos acarreta uma melhor flexibilidade, e é um fator positivo na redução das tensões, das deflexões extremas e das reações nos suportes. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 41 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 9.4.2 As instalações devem ser projetadas para terem suficiente flexibilidade, a fim de evitar que as dilatações e contrações causem tensões excessivas, produzam momentos e forças superiores aos admissíveis nas conexões com equipamentos, induzam esforços elevados nos suportes ou provoquem interferência com as demais instalações. 9.4.3 Quando não for factível um projeto que garanta esforços sobre os bocais de equipamentos atuando abaixo dos valores admissíveis especificados pelos fabricantes pode ser utilizado o pré-tensionamento (cold spring). A utilização do pré-tensionamento requer cuidados adicionais na sua especificação e na sua execução. 9.4.4 O pré-tensionamento não reduz a amplitude das tensões térmicas, mas apenas diminui a intensidade das reações nos pontos fixos (ancoragens ou bocais de equipamentos); portanto, o pré-tensionamento não pode ser considerado benéfico para a resistência à fadiga da instalação. 9.4.5 A limitação ao deslocamento de uma instalação enterrada deve ser obtida do próprio confinamento imposto pelo solo. Quando a interação com o solo, por si só, não for capaz de dar estabilidade à instalação, deve-se utilizar suportes de ancoragem, ou de batente, para impedir ou limitar, respectivamente, os deslocamentos indesejáveis. Outro meio de estabilização são barreiras com sacos de solo-cimento. 9.4.6 A utilização de juntas de expansão para obtenção da flexibilidade somente é permitida para tubulações aéreas. As juntas devem ser selecionadas e especificadas de acordo com o padrão da EJMA (Expansion Joint Manufacturers Association). NOTA Utilizar juntas de expansão somente quando for inviável a adoção de outras medidas de obtenção da flexibilidade. 9.5 Abrangência da análise Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 9.5.1 Ao se analisar a flexibilidade de uma instalação, deve-se tratá-la como um todo; a influência de todos os trechos retos, componentes e suportes devem ser levados em consideração. 9.5.2 A análise da flexibilidade abrange o cálculo das tensões e dos deslocamentos da instalação provocados pela variação da temperatura e da pressão. É obrigatória a determinação dos deslocamentos dos pontos extremos e das tensões máximas. Os deslocamentos em pontos de interesse e os esforços em bocais de equipamentos também devem ser determinados. 9.5.3 O cálculo dos suportes inclui a determinação dos esforços sobre todos os pontos de restrição (guias, batentes e ancoragens), de acordo com 10.3. 9.5.4 Para o dimensionamento dos suportes, considerar os esforços advindos de outros carregamentos, além dos gerados pelo efeito térmico e pelo deslocamento imposto. 9.6 Cargas e tensões 9.6.1 Existem diferenças significativas entre o comportamento das instalações sujeitas às cargas de ação permanente (pressão e peso) e o comportamento das sujeitas às cargas térmicas e cargas de deslocamento imposto, pois estas podem produzir a plastificação do material em vários pontos. Quando a instalação passa pelo primeiro ciclo operacional (condição de maior deslocamento, relativamente à condição de instalação), as plastificações locais produzem, nos ciclos posteriores, uma redução (ou relaxamento) das tensões. Quando a instalação retorna a sua condição inicial (ou a uma condição simétrica de deslocamento relativamente à condição de instalação), ocorre uma reversão e uma redistribuição das tensões, denominadas self-springing, equivalentes em seus efeitos ao cold springing. Este comportamento é típico das instalações aéreas, onde predomina o caráter de não restringido. 42 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 9.6.2 Enquanto as tensões resultantes das deformações de deslocamento diminuem nos primeiros ciclos operacionais, a diferença algébrica entre as deformações, associadas aos extremos da escala de deslocamentos continua praticamente constante durante todos os ciclos. A diferença nas deformações produz um correspondente diferencial de tensões, o stress range, utilizado como critério para o projeto de flexibilidade das tubulações. 9.6.3 O comportamento mencionado em 9.6.1 e 9.6.2 não ocorre nas instalações enterradas, onde predomina o caráter de restringido; deste fato advém dois enfoques para a análise de flexibilidade, estabelecendo a distinção entre os tipos não restringidos e restringidos e, consequentemente, determinando tensões admissíveis diferenciadas. 9.6.4 A análise de instalações não restringidas considera, para efeito de limitação das tensões e das reações nos suportes, a atuação distinta de dois grupos de carregamentos: a) cargas de variação de temperatura e de deslocamento imposto, incluindo as cargas devidas aos deslocamentos dos suportes; b) cargas de pressão e peso próprio, eventualmente cumuladas por outras cargas de ação permanente. 9.6.5 A análise de flexibilidade de instalações restringidas considera, para efeito de limitação das tensões, a atuação conjunta dos carregamentos de temperatura e pressão. Eventualmente, quando estas instalações apresentam um trecho com vão livre, as cargas de peso próprio são superpostas às de temperatura e pressão. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 9.6.6 Como decorrência do comportamento diferenciado entre as instalações restringidas e as não restringidas, estabeleceram-se os seguintes critérios para a análise de flexibilidade: a) para dutos e tubulações não restringidos, tipificados pelas instalações aéreas, estabelece-se que a flexibilidade é obtida quando a máxima tensão de expansão térmica (SE – ver 4.8.3.1) for igual ou inferior à tensão admissível para os cálculos de expansão térmica (SA – ver 4.6.3); b) para dutos e tubulações restringidos, tipificados pelas instalações enterradas, estabelece-se que a flexibilidade é obtida quando a tensão equivalente (Seq – ver 4.8.9), no estado plano de tensões, decorrente das cargas de ação permanente e da carga térmica, for igual ou inferior a 90 % do SMYS. 9.6.7 Para dutos e tubulações não restringidos, em instalações aéreas, devem ser consideradas as forças de atrito nos suportes; para dutos e tubulações restringidos, em instalações enterradas, devem ser levadas em conta as forças de atrito na interface tubo-solo. 9.6.8 Nos dutos e tubulações sujeitos ao ciclo térmico, o duplo sentido das forças de atrito deve ser considerado para a garantia da estabilidade dos suportes e ancoragens. 9.7 Diferenciais de temperatura 9.7.1 Para instalações não restringidas, o diferencial de temperatura a ser considerado na análise de flexibilidade é a diferença entre as temperaturas máxima e mínima de operação em regime normal. 9.7.2 Para instalações restringidas, o diferencial de temperatura a ser considerado na análise de flexibilidade é a diferença entre a temperatura de montagem e as temperaturas máxima e mínima de operação em regime normal. NOTA Nos dutos enterrados, a temperatura de montagem é a que predomina no duto quando é concluída a cobertura da vala e depende de diversos fatores (estação do ano, insolação, chuva etc.). © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 43 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 9.7.3 Para instalações aéreas não isoladas termicamente, o estabelecimento das temperaturas máxima e mínima, para utilização na análise de flexibilidade, deve levar em consideração a temperatura ambiente e a de insolação, durante um ciclo anual. 9.7.3.1 Para temperatura máxima, deve ser adotado um dos seguintes valores: a) para instalações expostas ao sol: 60 °C ou a temperatura de projeto, o que for maior; b) para instalações não expostas ao sol: a máxima temperatura ambiente ou a temperatura de projeto, o que for maior. 9.7.3.2 Para temperatura mínima, deve ser adotado o menor dos seguintes valores: mínima temperatura ambiente ou a temperatura de projeto. 9.8 Fatores de intensificação de tensões e de flexibilidade 9.8.1 Na análise de flexibilidade, deve ser aplicado aos momentos fletores o fator i de intensificação de tensões, que leva em conta a concentração das tensões e a fadiga do material. Os valores de i encontram-se nas Tabelas 8 e 9. 9.8.2 Para juntas flangeadas, na falta de valores teóricos consistentes para o fator i, podem ser utilizados os valores da Tabela 9. 9.8.3 Na análise de flexibilidade, o cálculo dos deslocamentos deve considerar a capacidade de as curvas variarem a sua curvatura em maior grau que o previsto pela teoria elementar da flexão de barras curvas; esta capacidade adicional é expressa pelo fator k de flexibilidade, indicativo de quanto maior é a flexibilidade real do elemento curvo com relação a sua flexibilidade teórica. Os valores de k encontram-se nas Tabelas 8 e 9. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 NOTA Para os componentes que não são curvos, define-se, por analogia, um fator k unitário. 9.8.4 Na análise da flexibilidade, não é obrigatória a consideração de um redutor para os fatores i e k levando em conta o efeito de enrijecimento de um elemento curvo pressurizado, exceto no caso de tubos de grande diâmetro e parede fina, onde estes fatores devem ser reduzidos de acordo com Nota (f) da Tabela 8. NOTA Pode-se considerar como tubos de grande diâmetro e parede fina, aqueles que tenham a relação diâmetro/espessura igual ou superior a 100. 9.8.5 Os cálculos da análise da flexibilidade devem ser feitos nas seguintes bases: a) as dimensões do tubo e componentes são os diâmetros externos e as espessuras nominais; b) o carregamento de peso próprio deve ser estimado com base na espessura nominal de parede dos tubos e componentes, exceto quando justificado por uma análise mais rigorosa; c) o fator de eficiência (Ej) de qualquer junta soldada é igual a 1. 44 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Tabela 8 – Fatores i e k para tubos e componentes Descrição Curva forjada ou tubo curvado a b cfg Fator de flexibilidade k 1, 65 h Fator de intensificação de tensão e Fora do plano io No plano ii 0, 75 h2 3 0, 9 h2 3 Característica de flexibilidade h Figuras eT eT × R r2 r R DT eT 0, 75 h2 3 0, 9 h2 3 ctgθ eT × s × 2 r2 r R 1, 52 h5 6 θ Curva em gomos curtos a b c f s < (1 + tgθ) × r 2θ s θ DT R = 0, 5 (s + ctgθ) eT s 1, 52 h5 6 0, 75 h2 3 0, 9 h2 3 1 + ctgθ eT × 2 r r θ Curva em gomos longos a b c d f s ≥ (1 + tgθ) × r R DT R = 0, 5 (1 + ctgθ) × r 1 0, 9 h2 3 0, 75io + 0, 25 e 4, 4 T r eD Tê forjado a c DT eT rx r DR Derivação soldada com reforço de chapa tipo sela ou anel de reforço a c h r 1 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 0, 9 h2 3 5 0, 75io + 0, 25 (eT + 0, 5 × M ) 2 3 eT 2 × r DT Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 2θ θ M Anel de reforço M Sela eT 45 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Tabela 8 (continuação) Derivação soldada sem reforço a c 1 Fora do plano io No plano ii 0, 9 h2 3 0, 75io + 0, 25 Característica de flexibilidade h Figuras r eT r DT Descrição Fator de flexibilidade k Fator de intensificação de tensão e eT 1 0, 9 h2 3 0, 75io + 0, 25 1 + rx × eT r r eD Derivação extrudada a c r x ≥ 0,05DR eD < 1,5eT DT T rx r DR Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 a b c 46 eT 0, 75io + 0, 25 e 4, 4 T r rx eD 1 0, 9 h2 3 DT Derivação com sela soldada a c r x ≥ 0,125DR eD ≥ 1,5eT r DR O fator k aplica-se às deflexões produzidas por momentos atuantes em qualquer plano, com relação ao plano do membro. Os fatores i e k não podem ser inferiores à unidade. Para curvas (contínuas ou em gomos), os fatores i e k aplicam-se somente para os segmentos ao longo do arco indicado nas Figuras da Tabela 8 por linhas grossas. Para tês, os fatores i e k aplicam-se somente para os pontos de interseção das linhas de centro do tronco e da derivação. Quando existirem flanges em uma ou ambas as extremidades, os fatores i e k devem ser multiplicados pelos seguintes coeficientes de redução, C, que devem ser inferiores à unidade: 1 1) uma extremidade flangeada, C = (h ) 6 ; 2) ambas as extremidades flangeadas, C = (h ) 3 . 1 Nomenclatura: eT = espessura nominal de parede da curva (contínua ou em gomos); espessura nominal para tubo e tê; eD = espessura nominal de parede do pescoço da derivação (forjada ou extrudada); M = espessura nominal da chapa de reforço; θ = meio desvio angular para curvas em gomos; r = raio médio; r = (DT − eT )/2 ; R = raio da curvatura da linha de centro, para curvas contínuas; raio de curvatura, conforme definido analiticamente na respectiva figura, para curvas em gomos; s = comprimento do eixo do gomo; DT = diâmetro externo de curva, tê e tubo; © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Tabela 8 (continuação) d e f DR = diâmetro externo da derivação; P = pressão de projeto; EC = módulo de elasticidade à temperatura de 21 °C (ver 4.8.1.11). Para dois tubos ligados, com ângulo entre eixos (2θ) maior que 3º e menor que 45°, podem ser utilizados os fatores i e k da curva em gomos longos. 0, 9 Um único fator de intensificação de tensões, igual a 2 3 , pode ser opcionalmente utilizado em ambas as h direções de atuação dos momentos fletores (no plano ou fora do plano). Em curvas de grande diâmetro e parede fina, a pressão interna afeta significativamente a rigidez à flexão (conforme 9.8.4); neste caso, para corrigir os fatores i e k, obtidos na Tabela 8, deve-se: —— dividir k por: 1 + 6 7 1 P r 3 R 3 Ec eT r 5 2 P r 2 R 3 —— dividir i por: 1 + 3, 25 Ec eT r g h Curvas fabricadas por processo de fundição podem ter espessuras consideravelmente maiores do que as do tubo onde serão soldadas. Erros significativos podem ser introduzidos a menos que o efeito desta maior espessura seja considerado. eT Quando M > 1,5eT, usar h = 4, 05 r Tabela 9 – Fatores i e k para meios de ligação Fator de flexibilidade k Fator de intensificação de tensão i Junta para solda de topo Flange de pescoço para solda de topo Redução para solda de topo 1 1 Flange sobreposto (com solda de filete dupla) 1 1,2 Junta para solda de filete Flange de encaixe ou sobreposto (com solda de filete simples) 1 1,3 Junta roscada para tubo Flange roscado 1 2,3 Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Descrição 10 Projeto de suportes 10.1 Geral 10.1.1 Esta Seção estabelece critérios para o projeto de suportes, incluindo a definição do tipo e da sua localização. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 47 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 10.1.2 Os suportes devem ser projetados (dimensionados e espaçados) de forma a impedirem a ocorrência de tensões, flechas e vibrações excessivas nas tubulações, assim como de forças e momentos elevados nos bocais de equipamentos e vasos. 10.1.3 Os trechos aéreos, de dutos e tubulações, devem ser suportados de forma que: a) as tensões longitudinais de flexão de peso próprio fiquem limitadas conforme 4.6.2; b) as tensões longitudinais oriundas da combinação dos carregamentos de pressão, peso próprio, força de atrito, outras cargas de ação permanente e cargas ocasionais fiquem limitadas conforme 4.9.2.3; c) não ocorram flechas maiores do que 25 mm. 10.1.4 Os suportes devem ser instalados de forma a não impedirem o livre movimento da tubulação, exceto, naturalmente, nos casos em que este movimento for desejável (batentes e ancoragens). 10.1.5 Suportes de mola somente devem ser empregados nos casos em que for necessário manter o deslocamento, ou a reação de apoio, dentro de limites preestabelecidos. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 10.1.6 Para apoio e restrição em trechos aéreos, existem quatro tipos de suportes, classificados conforme sua principal finalidade, a saber: a) suporte simples – concebido para apenas sustentar o peso do trecho aéreo; b) suporte de guia – para sustentar o peso e dirigir seletivamente o deslocamento do trecho aéreo; c) suporte de batente – para sustentar o peso do trecho aéreo e limitar seu deslocamento; d) suporte de ancoragem – para imobilizar o trecho aéreo, reagindo ao peso e a todas as outras forças que agem no trecho. 10.1.7 Os requisitos para o dimensionamento dos componentes metálicos do suporte e da solda devem ser os mesmos da prática estrutural. 10.1.8 Suportes, principalmente os de concreto que não necessitem funcionar como ancoragens, não podem impedir o movimento relativo com o trecho aéreo. 10.1.9 Se a tensão circunferencial decorrente da pressão de projeto, do duto ou da tubulação, for igual ou superior a 50 % da SMYS, qualquer elemento estrutural deve ser fixado ao tubo por meio de uma dupla calha, que deve ter as suas extremidades soldadas ao tubo com cordão de solda contínuo. NOTA 1 A dupla calha pode ser dispensada se o tubo, onde os elementos estruturais estiverem localizados, for substituído por outro de maior espessura, de forma a manter a tensão circunferencial abaixo dos 50 % da tensão mínima de escoamento. Admite-se a substituição por tubo de menor espessura, desde que compensado por um material de maior tensão de escoamento, quando não houver comprometimento da soldabilidade nem risco de deformação localizada. NOTA 2 A calha soldada ao tubo, com a finalidade de evitar o desgaste do tubo por atrito não requer o disposto em 10.1.9, considerando que a soldagem da calha ao tubo seja feita por solda em ângulo (sem chanfro na chapa). 48 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 10.2 Materiais Todos os suportes devem ser resistentes à corrosão ou providos de sistema de proteção anticorrosiva para uma vida útil igual à do duto ou da tubulação. 10.3 Esforços 10.3.1 Os suportes devem ser projetados para a situação mais crítica dos carregamentos transmitidos pelo duto ou tubulação, segundo a combinação das cargas operacionais e ambientais. 10.3.2 A força de atrito nos suportes deve ser considerada como agindo em ambos os sentidos do deslocamento. 10.3.3 O cálculo dos esforços (forças e momentos) nos suportes, decorrentes da variação de temperatura, deve ser baseado no maior dos seguintes diferenciais de temperatura: a) temperatura de montagem e máxima de operação; b) temperatura de montagem e mínima de operação. 10.3.4 Os suportes de ancoragem devem reagir à força de pressão interna, adicionalmente às forças térmicas. 10.3.5 Os suportes de batente devem reagir às forças térmicas e à força de pressão interna correspondente à magnitude do deslocamento impedido pelo batente. Estas forças estão associadas à deformação longitudinal, por compressão, do duto ou tubulação. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 10.3.6 Nos trechos aéreos de tubulações onde forem utilizadas juntas de expansão, as ancoragens (entre as quais as juntas são instaladas) devem ser capazes de equilibrar, além das forças de pressão interna e de variação térmica, a força para comprimir (ou distender) as juntas, considerando os limites de deslocamento de projeto da junta. 10.3.7 Os trechos enterrados, de dutos e tubulações, são apoiados no próprio solo; entretanto, em trechos sujeitos a recalques, podem ser necessários suportes estaqueados. 10.3.8 Os suportes devem ser projetados de forma que a distribuição de carga na zona de apoio seja a mais baixa e uniforme possível, a fim de não causar tensão localizada excessiva na parede do tubo. O berço é a opção mais indicada para esta finalidade. No caso de suportes soldados ao duto ou tubulação, deve ser considerado o requisito de 10.1.9. 10.3.9 Os suportes devem ter a estabilidade e resistência calculadas como se o duto ou a tubulação estivesse cheia com água. Para instalações que transportam fluidos de densidade superior à unidade, a massa do produto transportado deve substituir a da água, no cômputo do peso do conjunto tubo e produto. 10.4 Estabilidade para tubos enterrados 10.4.1 As mudanças de direção (curvas) em trechos enterrados, sujeitos à variação de temperatura, geram forças compressivas no solo, além de causar tensões elevadas no próprio tubo. Em casos onde as tensões possam ultrapassar os limites admissíveis, tanto do solo como do tubo, deve ser avaliada a utilização de ancoragem. 10.4.2 A reação de atrito entre o tubo e o solo proporciona considerável restrição ao movimento axial e deve sempre ser considerada nos cálculos de forças e deslocamentos. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 49 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 10.4.3 A capacidade de suporte proporcionado pelo solo deve levar em consideração a sua característica de resposta às cargas impostas. 10.4.4 Quando em uma curva, a combinação das tensões térmicas com as tensões de pressão interna ultrapassar o limite admissível, deve-se considerar as seguintes alternativas mitigadoras: a) aumento do raio de curvatura da curva; b) substituição do solo por outro que melhor atenda às condições de compactação e rigidez; c) construção de uma barreira de sacos de solo-cimento na zona de contato da curva com as paredes da vala. 10.4.5 Um trecho retilíneo longo e enterrado, quando sujeito a um diferencial térmico, pode sofrer um considerável deslocamento no ponto de afloramento. Caso o trecho aéreo que dá continuidade ao trecho enterrado não tenha flexibilidade para absorver este deslocamento, deve-se prever a instalação de um suporte de ancoragem nesta zona de transição, preferencialmente locado no trecho enterrado. 10.4.6 Em trechos retos, altamente comprimidos por forças de dilatação térmica, é necessário que o solo proporcione um suporte contínuo e com rigidez suficiente, evitando possíveis deslocamentos laterais do duto ou tubulação que acarretem tensões de flexão adicionais. 11 Corrosão 11.1 Corrosão externa Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 11.1.1 A proteção contra a corrosão externa deve ser assegurada com a aplicação de um revestimento anticorrosivo, suplementado por um sistema de proteção catódica. 11.1.2 Os projetos de sistema de proteção catódica, incluindo-se os levantamentos de dados de campo necessários, devem atender à ABNT NBR ISO 15589-1. 11.1.3 A seleção do revestimento externo anticorrosivo deve considerar, entre outros, os seguintes parâmetros: a) resistência requerida para suportar forças de cisalhamento entre o revestimento e um revestimento adicional; b) resistência a danos durante manuseio, transporte, estocagem, montagem e operação; c) adequação à temperatura de projeto da instalação. 11.1.4 O revestimento externo anticorrosivo a ser aplicado em planta deve atender às seguintes Normas: a) polietileno de tripla camada: ABNT NBR 15221-1; b) polipropileno de tripla camada: ABNT NBR 15221-2; c) epóxi em pó: ABNT NBR 15221-3. 11.1.5 As juntas de campo devem ser protegidas com um revestimento que seja compatível com o revestimento original do tubo, conforme definido na ABNT NBR 15280-2. 50 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 11.1.6 Tubos com isolamento térmico devem ter um revestimento externo anticorrosivo entre o tubo e o isolamento, conforme ABNT NBR 15221-3. 11.2 Corrosão interna 11.2.1 Recomenda-se que o duto tenha um sistema de monitoramento da corrosão interna por meio de provadores de corrosão tangenciais ou sistema não intrusivo. 11.2.2 O controle do processo de corrosão interna pode ser realizado por meio da adição de inibidor de corrosão. A seleção do inibidor de corrosão deve atender aos seguintes requisitos técnicos: a) compatibilidade com o meio: processo e outros produtos químicos; b) compatibilidade com os materiais existentes na instalação; c) eficiência de proteção: controle da corrosão, limitações quanto ao fluxo, partição do inibidor nas fases hidrocarboneto e aquosa; d) meio ambiente: toxicidade (manuseio e descarte). Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 11.2.3 A proteção contra corrosão interna pode ser obtida pela aplicação de um revestimento anticorrosivo. O revestimento interno anticorrosivo deve ser eficiente na proteção contra corrosão durante a vida útil do duto; e adequado ao meio e às condições de operação do duto. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 51 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Anexo A (normativo) Termos e definições Para os efeitos desta Parte da ABNT NBR 15280, aplicam-se os seguintes termos e definições. A.1 abertura de coluna preenchimento incompleto de líquido na seção transversal de um trecho do oleoduto, devido à pressão local ter atingido a pressão de vapor do produto, resultando na formação de uma fase gasosa que ocupa parte do volume interno do oleoduto A.2 acionamento rápido operação de abertura ou fechamento de uma tampa de câmara de pigs por uma única pessoa, no tempo máximo de 5 min, sem o uso adicional de nenhuma ferramenta além das fornecidas ou especificadas pelo fabricante da tampa Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.3 amônia anidra líquida composto formado pela combinação de hidrogênio e nitrogênio, comprimido ou refrigerado, para ser transportado no estado líquido A.4 anel de reforço peça feita de chapa de aço, segmentada ou não, em forma de coroa circular, utilizada para reforço estrutural em uma derivação soldada A.5 berço chapa ou estrutura de chapa com o formato de tubo, apoiada ou solidária a um suporte, usada para distribuir a reação concentrada do suporte na parede do tubo A.6 boca de lobo ver derivação soldada (A.20) A.7 câmara de pig instalação para lançamento ou recebimento de pig A.8 carga de ação permanente carga que, ao atuar em uma estrutura, mantém sua intensidade inalterada independentemente de como a estrutura reage à sua ação NOTA Os casos mais comuns de carga de ação permanente são representados pela pressão do fluido e pelo peso da tubulação. 52 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.9 carga ocasional carga de ocorrência esperada, no sentido probabilístico, que atua no duto durante parte, significativa ou não, de sua vida útil. NOTA O caso mais comum de carga ocasional é a força de vento. A.10 cavalote trecho de duto pré-fabricado, contendo ou não curvas verticais conformadas a frio, utilizado frequentemente em travessias de rios A.11 cobertura distância, medida perpendicularmente ao tubo enterrado, entre a geratriz superior e o nível acabado do terreno A.12 colapso dano no duto ou tubulação caracterizado pela perda acentuada e permanente da forma circular da seção transversal, causada pela atuação isolada da pressão externa A.13 coluna conjunto de dois ou mais tubos soldados Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.14 componentes elementos mecânicos de dutos e tubulações EXEMPLO NOTA Válvulas, flanges, conexões, parafusos e juntas são componentes. Os tubos não são considerados componentes. A.15 corredor delimitado faixa de terreno, dentro da área de uma planta de processamento, destinada exclusivamente à passagem de dutos e definida como tal no desenho de arranjo geral da planta A.16 cruzamento passagem de duto por rodovias, ferrovias, ruas e avenidas, linhas de transmissão, cabos de fibra ótica, outros dutos e instalações subterrâneas A.17 curva em gomos mudança de direção na tubulação, obtida pela união de topo de dois ou mais tubos retos, fazendo entre si ângulos de pequena amplitude, cujo somatório resulta na deflexão angular total pretendida A.18 curvamento natural mudança de direção feita pelo curvamento da coluna durante o seu abaixamento na vala, sem que ocorram deformações plásticas nos tubos © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 53 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.19 derivação extrudada peça de conexão obtida por estampagem a partir de um tubo A.20 derivação soldada abertura no duto ou tubulação para soldagem direta de uma derivação, com ou sem reforço estrutural A.21 diâmetro externo diâmetro externo do tubo ou do componente, especificado na sua norma de fabricação A.22 diâmetro nominal (DN) número que expressa uma dimensão diametral padronizada para tubos e componentes, não correspondendo necessariamente aos seus diâmetros interno ou externo A.23 diretriz linha de centro de uma faixa de dutos que indica a direção e desenvolvimento desta Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.24 dupla calha elemento estrutural para reforço de um duto, constituído de duas calhas que se ajustam sobre toda a circuferência do tubo A.25 duto designação genérica de instalação constituída por tubos ligados entre si, incluindo os componentes, destinada ao transporte ou transferência de fluidos, entre as fronteiras de unidades operacionais geograficamente distintas A.26 duto e tubulação não restringidos instalação que possui ampla liberdade de deslocamento (por exemplo, tubulação aérea) A.27 duto e tubulação restringidos instalação que possui pouca ou nenhuma liberdade de deslocamento (por exemplo, tubulação enterrada) A.28 emergência situação em um processo, sistema ou atividade que, fugindo aos controles estabelecidos, possa resultar em acidente e que requeira, para controle de seus efeitos, a aplicação de recursos humanos capacitados e organizados, recursos materiais e procedimentos específicos A.29 espessura nominal espessura de parede prevista na especificação ou norma dimensional do tubo ou do componente de tubulação 54 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.30 estabilização de duto cálculos e práticas construtivas destinados a garantir a estabilidade do duto, quando imerso em meio líquido, durante e após sua instalação A.31 faixa de dutos ou faixa área de terreno de largura definida, ao longo da diretriz dos dutos, legalmente destinada à construção, montagem, operação, inspeção e manutenção dos dutos A.32 flambagem instabilidade, por deflexão lateral, de um trecho reto de tubulação sob a ação de uma carga axial compressiva A.33 gás liquefeito de petróleo derivado de petróleo, transportado pressurizado na fase líquida, composto predominantemente por butano, buteno, propano, propeno, etano, eteno e outros hidrocarbonetos em menores proporções A.34 grau de curvatura desvio angular, por unidade de comprimento, do eixo do tubo curvado Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.35 inibidor de corrosão substância química que, quando adicionada ao meio corrosivo em concentração e forma apropriadas, previne e reduz a corrosão A.36 interferência instalação, aérea ou subterrânea, existente no traçado de um duto em implantação. Em um duto existente, é qualquer obra ou serviço a ser executado sobre a faixa A.37 interferência paralela faixa de domínio de estrada, rodovia, ferrovia ou rede elétrica que segue próxima e paralela a um trecho de duto A.38 jaqueta de concreto revestimento de concreto aplicado ao duto com a finalidade de conferir peso adicional para estabilização à flutuação ou proteção mecânica contra ações externas A.39 mossa depressão na superfície de um tubo caracterizada pela alteração na sua curvatura, sem apresentar perda de material ou redução de espessura de parede A.40 ovalização perda da circularidade da seção transversal de um tubo, medida em valor percentual © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 55 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.41 pig denominação genérica dos dispositivos que são passados internamente aos dutos, impulsionados pelo fluido transportado EXEMPLO Os pigs podem ser de vários tipos, como separador, raspador, calibrador, limpeza, remoção de líquidos e inspeção de corrosão ou geométrica. A.42 poço de acesso poço que permite a colocação de equipamentos de perfuração ou cravação do tubo-camisa NOTA O poço de acesso recebe também a denominação de “cachimbo”. A.43 pressão de operação pressão desenvolvida ao longo de um duto, representativa de uma determinada condição normal de operação, em regime permanente de escoamento (ver Figura A.1) A.44 pressão de projeto pressão adotada para dimensionamento mecânico do tubo e componentes (ver Figura A.1) Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.45 pressão de teste hidrostático pressão aplicada no ponto de teste, que submete o ponto de maior elevação do trecho em teste à pressão mínima de teste hidrostático estabelecida nesta Parte da ABNT NBR 15280 A.46 pressão estática pressão desenvolvida ao longo do duto em condições estáticas, ou seja, com o duto em repouso (vazão nula), após a execução do procedimento de parada normal do duto A.47 pressão externa de projeto pressão da coluna de água para duto instalado em travessia, correspondendo à altura da lâmina d’água no período de cheia da travessia NOTA Em tubulações aéreas quando sujeitas à pressão interna abaixo da atmosférica, a pressão externa de projeto a ser considerada é a atmosférica. A.48 pressão máxima de operação (PMO) máxima pressão desenvolvida em cada ponto ao longo de um duto, decorrente de todas as condições de escoamento que fazem parte da rotina operacional do duto, quer seja em regime permanente ou regime transiente em condição normal de operação (ver A.43 e Figura A.1) NOTA As condições de escoamento para a definição da PMO podem ser, entre outras, as decorrentes de operações de partida e parada do duto, partida/parada de bombas ou estações de bombeamento intermediário, mudança de alinhamentos, troca de produtos, sangria/injeção de produtos, passagem de batelada e pressão estática. 56 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.49 pressão máxima de operação admissível (PMOA) máxima pressão na qual um duto pode ser operado em concordância com esta Parte da ABNT NBR 15280, em função da pressão de projeto, do valor obtido após teste hidrostático ou definida por verificação da integridade estrutural ou alteração de classe de pressão dos componentes instalados NOTA Para um duto novo, o valor da PMOA é igual ao valor da pressão de projeto. A.50 pressão máxima do tubo (PMT) pressão interna máxima admissível para o tubo, considerando a sua espessura nominal, descontada a espessura para corrosão e calculada com os fatores de projeto e tensões admissíveis definidos nesta Parte da ABNT NBR 15280 (ver Figura A.1) A.51 pressão máxima incidental (PMI) máxima pressão desenvolvida em cada ponto ao longo de um duto, decorrente de todas as condições de escoamento de caráter eventual, que não fazem parte da rotina operacional do duto e que pode atingir valor acima da PMO, com ou sem atuação de dispositivos de proteção (ver Figura A.1) NOTA As condições de escoamento de caráter eventual podem ser, entre outras, as decorrentes de bloqueio indevido (parcial ou total), falha do sistema de controle de pressão, parada anormal do sistema de bombeamento. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 EXEMPLO Alguns tipos de dispositivos de proteção são as válvulas de alívio, intertravamentos e as válvulas de fechamento rápido. A.52 pressão mínima de projeto (PMP) menor pressão definida para cada ponto ao longo de um duto, em função da PMO e da PMI (ver Figura A.1) A.53 pré-tensionamento a frio procedimento construtivo que consiste na introdução controlada de uma pré-deformação na tubulação, de forma a reduzir as forças térmicas geradas durante a operação da tubulação A.54 regime permanente corresponde às condições de escoamento do duto nas quais todos os parâmetros operacionais, ao longo deste não apresentam variações significativas durante um período de tempo A.55 regime transiente corresponde às condições de escoamento do duto nas quais um ou mais parâmetros operacionais, ao longo deste, variam significativamente durante um período de tempo, podendo ocorrer em condições de operação normal ou incidental A.56 temperatura ambiente temperatura do ar medida nas proximidades de um equipamento ou trecho de duto © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 57 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.57 temperatura de metal temperatura do duto ou tubulação, tomada como a média entre as temperaturas medidas nas superfícies externa e interna da parede do tubo. É a temperatura de referência utilizada no projeto para fins de cálculo de flexibilidade, análise das tensões e cálculo de reações em suportes e restrições A.58 temperatura de montagem temperatura de metal de um trecho de duto quando ocorre sua restrição NOTA No caso de trecho enterrado, a restrição ocorre quando a vala é coberta, aumentando a capacidade do aterro de reagir ao deslocamento longitudinal; no caso de trecho aéreo, a restrição ocorre quando são executadas as soldas e os acoplamentos que restringem a movimentação do trecho. A.59 temperatura de operação maior ou menor temperatura que pode ocorrer no produto transportado durante um ciclo normal de operação A.60 temperatura de projeto temperatura adotada para o dimensionamento mecânico do tubo e demais componentes de tubulação Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.61 tensão circunferencial tensão normal na seção longitudinal do tubo, sendo considerada uniformemente distribuída ao longo da espessura de parede A.62 tensão de escoamento tensão na qual o material apresenta o início de uma deformação permanente quando submetido ao ensaio de tração NOTA Para alguns materiais, a tensão que no diagrama tensão-deformação corresponde a uma deformação especificada. A.63 tensão localizada tensão que se caracteriza por ser pontual e de alto valor, podendo resultar em deformações permanentes na parede do tubo, tal como a tensão induzida na zona de contato do tubo com o suporte A.64 tensão mínima de escoamento especificada (SMYS) tensão de escoamento mínima estabelecida pela norma sob a qual o tubo é fabricado, sendo obtida por meio de ensaios padronizados e que representa um valor probabilístico A.65 teste de estanqueidade teste de pressão com água, em níveis de pressão inferiores aos utilizados no teste de resistência mecânica, para demonstrar que um trecho de tubulação não apresenta vazamentos 58 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 A.66 teste de resistência mecânica teste de pressão com água para demonstrar que um trecho de tubulação possui resistência mecânica compatível com suas especificações ou suas condições operacionais A.67 travessia passagem do duto por rios, lagos, açudes e canais, ou passagem aérea do duto em ravinas, grotas etc. A.68 tubo-camisa tubo de aço no interior do qual um trecho de duto é instalado, garantindo proteção mecânica nos cruzamentos e possibilitando a substituição do trecho sem necessidade de abertura de vala A.69 tubulação conduto fechado que se diferencia de duto pelo fato de movimentar ou transferir fluido sob pressão dentro dos limites de uma instalação industrial EXEMPLO As estações, bases e terminais são tipos de instalação industrial. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 A.70 vida útil período de tempo utilizado nos cálculos do projeto de um duto ou tubulação © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 59 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Pressão e2 e1 e2 e3 Espessuras nominais PMT Pressão de projeto PMI PMP Seção B Pressão normal de operação Seção A PMO Pressão estática Distância Seção A Seção B PMT PMI PMT Pressão de projeto PMP PMO Pressão normal de operação Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Pressão estática < 10% PMI Pressão de projeto PMP < 10% PMO Pressão estática Pressão normal de operação NOTA 1 O objetivo desta Figura é apenas a visualização das definições de pressões incluídas neste Anexo. Cada oleoduto terá um conjunto específico de perfis de pressão. NOTA 2 Nesta Figura foi representado um duto, ou trechos deste, constituídos de tubos de mesmo material, com um produto único em toda a sua extensão e sem estações intermediárias de bombeamento ou de redução de pressão. NOTA 3 Nesta representação, a PMI, reduzida de 10 %, prepondera sobre a PMO, no entanto, poderá haver situações em que a PMO seja superior. Nestes casos, a PMP passará a ser a PMO. Figura A.1 – Representação esquemática de pressões ao longo de um duto 60 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Anexo B (normativo) Normas para tubos, válvulas, conexões, flanges, juntas e parafusos Conforme Tabela B.1. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Tabela B.1 – Relação de normas Tubos Válvulas Conexões Flanges Juntas Materiais para forjados e fundidos API SPEC 5L API SPEC 6D ASME B16.9 ASME B16.5 ASME B1.20.1 ASTM A105 ASTM A53 API STD 594 ASME B16.11 ASME B16.47 ASME B16.20 ASTM A193 ASTM A106 API STD 599 ASME B16.28 MSS SP 44 ASTM A194 ASTM A134 API STD 600 ASTM A733 ISO 15590-3 ASTM A216 ASTM A135 API STD 602 MSS SP-75 ASTM A234 ASTM A139 BSI BS 1868 MSS SP-83 ASTM A694 ASTM A381 BSI BS 1873 MSS SP-95 ASTM A671 ISO 17292 MSS SP-97 ASTM A672 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados ISO 15590-2 61 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Anexo C (normativo) Figuras de cruzamentos e travessias Conforme Figuras C.1 a C.11. Dimensões em metros (Nota 1) 1 (mín.) Placa de sinalização Pista de rolamento da rodovia ou rua 2 (mín.) Canaleta de drenagem (típ.) 1,2 (mín.) Limite do cruzamento Tubo-camisa (Nota 2) Duto 1 (mín.) Limite do cruzamento Trecho reto com jaqueta de concreto O comprimento mínimo é de 5 m, quando o método de instalação for com abertura de poço de acesso. NOTA 2 Para evitar a entrada de água e resíduos, as extremidades do tubo-camisa são vedadas. Para a vedação, podem ser utilizadas, entre outras, a espuma de poliuretano ou espumas embebidas em um selante asfáltico. Figura C.1 – Rodovia ou rua com tubo-camisa Dimensões em metros Cruzamento com Cruzamento sem faixa de domínio faixa de domínio Placa de sinalização Limite do cruzamento 1 (mín.) Placa de sinalização Pista de rolamento da rodovia ou rua Canaleta de drenagem (típ.) 0,9 (mín.) (Nota) Limite da faixa de domínio Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 NOTA 1 0,3 % (mín.) 1 (mín.) Jaqueta de concreto 0,9 (mín.) 0,9 (mín.) Placa de sinalização Limite da faixa de domínio Cruzamento com Cruzamento sem faixa de domínio faixa de domínio 2 (mín.) 1,2 (mín.) Limite do cruzamento 0,9 (mín.) Jaqueta de concreto NOTA Duto O comprimento mínimo é de 5 m, quando o método de instalação for com abertura de poço de acesso. Figura C.2 – Rodovia ou rua sem tubo-camisa 62 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Dimensões em metros Cruzamento com Cruzamento sem faixa de domínio faixa de domínio Pista de rolamento da rodovia ou rua 15 (mín.) Canaleta de drenagem (típ.) Placa de sinalização NOTA Duto Revestimento externo anticorrosivo projetado para furo direcional Limite da perfuração Limite do cruzamento Limite da perfuração (Nota) Placa de sinalização Limite da faixa de domínio 10 (mín.) Limite do cruzamento A cobertura é definida pelo projeto do furo direcional. Figura C.3 – Rodovia ou rua com furo direcional Dimensões em metros Estrada Limite do cruzamento 0,9 (mín.) Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Placa de sinalização Duto 2 (mín.) 2 (mín.) Limite do cruzamento Canaleta de drenagem (típ.) 2 (mín.) Nota Placa de sinalização Curvas de campo NOTA Em estradas vicinais, interligando comunidades rurais e fazendas, a cobertura mínima pode ser reduzida para 1,5 m. Figura C.4 – Estrada secundária sem tubo-camisa © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 63 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Dimensões em metros Cruzamento com Cruzamento sem faixa de domínio faixa de domínio 8 (mín.) 8 (mín.) Limite do cruzamento 1 (mín.) Ferrovia Pé do talude 0,9 (mín.) 1,7 (mín.) Nota 2 Placa de sinalização Limite da faixa de domínio (Nota 1) Canaleta de drenagem (Típ.) 2 (mín.) Jaqueta de concreto 0,9 (mín.) Tubo-camisa (Nota 3) 0,3 % (mín.) 1 (mín.) Placa de sinalização Trecho reto com jaqueta de concreto Duto 1 (mín.) Limite do cruzamento NOTA 1 O comprimento mínimo é de 5 m, quando o método de instalação for com abertura de poço de acesso. NOTA 2 Em ramais secundários, a profundidade mínima pode ser reduzida para 1,4 m. NOTA 3 Para evitar a entrada de água e resíduos, as extremidades do tubo-camisa são vedadas. Para a vedação, podem ser utilizadas, entre outras, a espuma de poliuretano ou espumas embebidas em um selante asfáltico. Figura C.5 – Ferrovia com tubo-camisa Cruzamento com Cruzamento sem faixa de domínio faixa de domínio 15 (mín.) Ferrovia Placa de sinalização Canaleta de drenagem (Típ.) Limite do cruzamento NOTA Duto Revestimento externo anticorrosivo projetado para furo direcional Limite da perfuração (Nota) Placa de sinalização Limite da faixa de domínio 10 (mín.) Limite da perfuração Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Dimensões em metros Limite do cruzamento A cobertura é definida pelo projeto do furo direcional. Figura C.6 – Ferrovia com furo direcional 64 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Dimensões em metros Placa e tela de segurança (conforme ABNT NBR 15280-2) Duto ou cabo existente 0,5 H (Nota) (mín.) 1 Duto 1 3 3 a) Cruzamento sob dutos ou cabos Dimensões em metros Placa e tela de segurança (conforme ABNT NBR 15280-2) 0,5 (mín.) Duto H (Nota) 1 3 1 3 Duto ou cabo existente b) Cruzamento sobre dutos ou cabos. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 NOTA Os valores mínimos para afastamento vertical (H) são os seguintes: a) cruzamento com duto metálico: 0,8 m; b) cruzamento com duto não metálico ou cabo: 0,6 m. Figura C.7 – Cruzamento com duto ou cabo © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 65 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Placa de sinalização Limite da travessia N.A. máx. Margem definida Margem definida Dimensões em metros Limite da travessia 5 (mín.) (Nota) 5 (mín.) Placa de sinalização Duto Jaqueta de concreto Trecho com curvamento natural NOTA A cobertura mínima na travessia é: a) para escavação normal: 1,2 m; b) para escavação em rocha consolidada: 0,6 m. Figura C.8 – Travessia com curvamento natural N.A. máx. Placa de sinalização NOTA Duto Revestimento externo anticorrosivo projetado para furo direcional Limite da perfuração Limite da travessia 15 (mín.) (Nota) 15 (mín.) Limite da perfuração Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 Placa de sinalização Margem definida Margem definida Dimensões em metros Limite da travessia A cobertura é definida pelo projeto do furo direcional. Figura C.9 – Travessia com furo direcional 66 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Placa de sinalização Margem definida Margem definida Dimensões em metros N.A. máx. 5 (mín.) (Nota) 5 (mín.) Placa de sinalização Curvas de campo Duto Limite da travessia NOTA Jaqueta de concreto 5 (mín.) Trecho reto 5 (mín.) Limite da travessia A cobertura mínima na travessia é: a) para escavação normal: 1,2 m; b) para escavação em rocha consolidada: 0,6 m; c) para escavação em leito sujeito à dragagem: 2 m (em relação à cota de dragagem). Figura C.10 – Travessia com cavalote Dimensões em metros Placa de sinalização (Nota) Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 N. A. Máx. Placa de sinalização Curvas de campo Duto Limite da travessia NOTA Jaqueta de concreto 5 (mín.) Trecho reto 5 (mín.) Limite da travessia A cobertura mínima na travessia é: a) para escavação normal: 1,2 m; b) para escavação em rocha consolidada: 0,6 m; c) para escavação em leito sujeito à dragagem: 2 m (em relação à cota de dragagem). Figura C.11 – Travessia de canal com cavalote © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 67 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Anexo D (normativo) Critérios de projeto para verificação da espessura de parede, em dutos submetidos à pressão externa A pressão externa de projeto é calculada pela seguinte equação: f Px2 − 2mσ y + 1 + o Pcr Px + 2mσ y Pcr = 0 m Cuja raiz que acarreta no menor valor de pressão externa e a solução para o primeiro modo de instabilidade. A condição de estabilidade é: P Pext ≤ x Fc onde e m= x D ex = enom (1 − ϕ ) 2Ec 3 Pcr = m 1 − υ2 Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 onde Pext é a pressão externa (ver 4.2.3); Px é a pressão crítica de colapso; Fc é o coeficiente de segurança, em relação à pressão crítica de colapso; Ec é o módulo de elasticidade do material do tubo; ex é a espessura de parede do tubo para verificação da pressão de colapso; enom é a espessura nominal do tubo; φ é a tolerância inferior de fabricação para a espessura de parede; D é o diâmetro externo de um tubo perfeitamente circular. σy é a tensão de escoamento do material do tubo (ver Nota 1); υ é o coeficiente de Poisson para o aço; fo é a ovalização inicial; Pcr é a pressão crítica de colapso para tubo perfeitamente circular. NOTA 1 68 Utilizar SMYS como valor de σy. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 NOTA 2 entre si: A ovalização inicial fo pode ser definida por quaisquer das expressões seguintes, todas equivalentes D − Dmin Dmax D fo = max = − 1 = 1 − min 2D D D onde Dmax é o diâmetro externo máximo do tubo ovalizado; Dmin é o diâmetro externo mínimo do tubo ovalizado; D é o diâmetro externo de um tubo perfeitamente circular. NOTA 3 Considerar nos cálculos de colapso a ovalização da seção transversal do tubo (elipsoide, normalmente com contorno muito próximo ao da circunferência), proveniente da fabricação e eventualmente amplificada por deformações plásticas decorrentes do transporte, empilhamento e manuseio inadequados dos tubos. NOTA 4 Em travessias onde o duto não estiver continuamente assentado no leito do rio ou lago, a verificação de espessura para garantia da integridade é feita por cálculos que levem em conta a flexão provocada pelo vão. Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 NOTA 5 O coeficiente de segurança Fc, aplicado à pressão crítica de colapso, para dutos continuamente assentados no leito do curso d’água ou lago, é no mínimo igual a dois. © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados 69 NTBNET – Licença de uso exclusivo para o Sistema Petrobras ABNT NBR 15280-1:2017 Bibliografia [1] ABNT NBR 6123, Forças devidas ao vento em edificações – Procedimento [2] ABNT NBR 16563-1, Mitigação de efeitos de interferências elétricas em sistemas dutoviários – Parte 1: Sistemas de corrente alternada [3] ASME B36.10, Welded and seamless wrought steel pipe [4] CSA Z662, Oil and gas pipeline systems Impresso por WALDO JAUREGUI ZAMBRANA em 14/06/2018 [5] EJMA Standards - Expansion Joint Manufacturers Association – 9th Edition 70 © ABNT 2017 - Todos os direitos reservados
