- Normas aplicáveis: ANSI/ASME B36.10M (aço-carbono) ANSI/ASME B36.19M (aço inoxidável)
- Gama de séries: Sch 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS, XXS
- NPS abrangidos: até 36 (DN 6 a DN 900)
- Regra fundamental: quanto maior o número da série, maior a espessura da parede e a capacidade de pressão
- Erro comum: especificar STD Sch 40 para tubos NPS 12 e superiores
O que é uma série de tubos e porque é importante?
O que é uma série de tubos? A série de um tubo de aço é definida pela ASME B36.10M. É uma designação para uma sequência de valores de peso e espessura que especifica a espessura da parede de um tubo de aço para determinado diâmetro nominal (NPS). Esta sequência inclui as séries Sch 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 e 160, bem como as designações tradicionais STD (Standard), XS (E×tra Strong) e XXS (Double e×tra strong).
Para um dado NPS, uma maior espessura da parede corresponde a um número de série mais elevado e a uma maior capacidade de pressão. A ANSI desenvolveu este sistema — muitas vezes abreviado para «sched» em desenhos de oficina — para criar sistemas de alta ou baixa pressão com dimensões intercambiáveis entre setores. Assim, o diâmetro exterior é igual para o mesmo NPS, independentemente da série; só varia a espessura da parede. Esta é a principal razão pela qual os proprietários e empreiteiros especificam uma série em vez de uma espessura de parede: passar de NPS 12 Sch 40 para NPS 12 Sch 80 duplica o peso e o preço, mas não altera as flanges!
O que é o diâmetro nominal do tubo (NPS)?
O diâmetro nominal (Nominal Pipe Size, NPS) é a designação adimensional utilizada para tubos em todo o setor norte-americano. Para NPS até NPS 12, o número NPS não corresponde ao diâmetro exterior; essa convenção remonta à época dos tubos de ferro, cujas paredes eram muito mais espessas, pelo que o NPS indicava aproximadamente o diâmetro interior. A partir de NPS 14, o diâmetro exterior real continua a corresponder à dimensão em polegadas. Esta diferença costuma gerar equívocos nos departamentos de compras: um tubo NPS de 4 polegadas tem um diâmetro exterior de 4.500, e não de 4.000. Consulte sempre a tabela de séries para confirmar que a encomenda especifica o diâmetro exterior correto. Note-se que a designação diâmetro nominal interior (NB), ainda presente em algumas especificações, equivale a NPS. Outra possível fonte de confusão são as normas para tubos e tubagem. O NPS da tubagem baseia-se no diâmetro exterior real, enquanto o NPS do tubo se baseia no diâmetro nominal interior (NA). Confundir os dois nas especificações pode causar problemas de montagem no local.Como são calculados os números das séries de tubos
A fórmula «original» das séries de tubos (introduzida na norma ASA B36.10 original de 1939, B16.10, hoje revista como ASME B36.10M) está relacionada com a pressão máxima de serviço e a tensão admissível do material:
Tabela completa de séries de tubos — NPS ⅛″ a 24″
Abaixo encontra uma tabela de dimensões de séries de tubos com os valores da espessura da parede em polegadas para as designações mais frequentemente especificadas segundo a ASME B36.10M. O diâmetro exterior mantém-se constante para cada NPS, independentemente da série; só mudam a espessura da parede e o diâmetro interior:
| NPS | DN | DE (in) | DE (mm) | Sch 5 | Sch 10 | DST | Sch 40 | XS | Sch 80 | Sch 160 | XXS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ½ | 15 | 0.840 | 21.3 | 0.065 | 0.083 | 0.109 | 0.109 | 0.147 | 0.147 | 0.187 | 0.294 |
| ¾ | 20 | 1.050 | 26.7 | 0.065 | 0.083 | 0.113 | 0.113 | 0.154 | 0.154 | 0.218 | 0.308 |
| 1 | 25 | 1.315 | 33.4 | 0.065 | 0.109 | 0.133 | 0.133 | 0.179 | 0.179 | 0.250 | 0.358 |
| 1½ | 40 | 1.900 | 48.3 | 0.065 | 0.109 | 0.145 | 0.145 | 0.200 | 0.200 | 0.281 | 0.400 |
| 2 | 50 | 2.375 | 60.3 | 0.065 | 0.109 | 0.154 | 0.154 | 0.218 | 0.218 | 0.343 | 0.436 |
| 3 | 80 | 3.500 | 88.9 | 0.083 | 0.120 | 0.216 | 0.216 | 0.300 | 0.300 | 0.437 | 0.600 |
| 4 | 100 | 4.500 | 114.3 | 0.083 | 0.120 | 0.237 | 0.237 | 0.337 | 0.337 | 0.531 | 0.674 |
| 6 | 150 | 6.625 | 168.3 | 0.109 | 0.134 | 0.280 | 0.280 | 0.432 | 0.432 | 0.718 | 0.864 |
| 8 | 200 | 8.625 | 219.1 | 0.109 | 0.148 | 0.322 | 0.322 | 0.500 | 0.500 | 0.906 | 0.875 |
| 10 | 250 | 10.750 | 273.1 | 0.134 | 0.165 | 0.365 | 0.365 | 0.500 | 0.593 | 1.125 | — |
| 12 | 300 | 12.750 | 323.9 | 0.156 | 0.180 | 0.375 | 0.406 | 0.500 | 0.687 | 1.312 | — |
| 14 | 350 | 14.000 | 355.6 | 0.156 | 0.250 | 0.375 | 0.437 | 0.500 | 0.750 | 1.406 | — |
| 16 | 400 | 16.000 | 406.4 | 0.165 | 0.250 | 0.375 | 0.500 | 0.500 | 0.843 | 1.593 | — |
| 18 | 450 | 18.000 | 457.2 | 0.165 | 0.250 | 0.375 | 0.562 | 0.500 | 0.937 | 1.781 | — |
| 20 | 500 | 20.000 | 508.0 | 0.188 | 0.250 | 0.375 | 0.593 | 0.500 | 1.031 | 1.968 | — |
| 24 | 600 | 24.000 | 609.6 | 0.218 | 0.250 | 0.375 | 0.687 | 0.500 | 1.218 | 2.343 | — |
Fonte: dados dimensionais segundo a ASME B36.10M. Espessura da parede em polegadas. «-» indica que a série não está definida para esse NPS.
Dimensões de tubos da série 40
A série 40 é a especificação predefinida para a maioria dos tubos de aço de uso geral: canalizações, climatização e aquecimento, tubagem de processo de baixa a moderada pressão e suportes estruturais. Se uma especificação indicar «tubo normalizado» sem número de série, é provável que se refira a Sch 40. A tabela abaixo apresenta as dimensões completas da série 40 para os tamanhos mais encomendados de tubos de aço-carbono, incluindo o diâmetro exterior, a espessura da parede, o diâmetro interior e o peso do tubo por pé.
| NPS | DE (in) | Parede (in) | DI (in) | Peso (lb/ft) |
|---|---|---|---|---|
| ½ | 0.840 | 0.109 | 0.622 | 0.85 |
| ¾ | 1.050 | 0.113 | 0.824 | 1.13 |
| 1 | 1.315 | 0.133 | 1.049 | 1.68 |
| 1½ | 1.900 | 0.145 | 1.610 | 2.72 |
| 2 | 2.375 | 0.154 | 2.067 | 3.65 |
| 3 | 3.500 | 0.216 | 3.068 | 7.58 |
| 4 | 4.500 | 0.237 | 4.026 | 10.79 |
| 6 | 6.625 | 0.280 | 6.065 | 18.97 |
| 8 | 8.625 | 0.322 | 7.981 | 28.55 |
| 10 | 10.750 | 0.365 | 10.020 | 40.48 |
| 12 | 12.750 | 0.406 | 11.938 | 53.52 |
Dados segundo a ASME B36.10M. Os cálculos do peso do tubo pressupõem tubos de aço-carbono da série 40 com extremidades lisas.
Qual é mais espesso: Schedule 40 ou Schedule 80?
Schedule 80 refere-se especificamente a tubos com paredes mais espessas do que Schedule 40 para o mesmo NPS. Os tubos têm o mesmo diâmetro exterior; a diferença está apenas na espessura da parede. Num tubo NPS 2, a espessura da parede é 0.154 em Sch 40 e 0.218 em Sch 80, ou seja, 42% superior. Essa maior espessura reduz o diâmetro interior de 2.067 para 1.939 e acrescenta pouco mais de 1.5lb/ft ao peso. A vantagem de Sch 80 é suportar mais do dobro da pressão de serviço de Sch 40, mas em contrapartida reduz bastante a área de escoamento e aumenta o preço do tubo e dos acessórios.Dimensões de tubos da série 80
Os engenheiros especificam dimensões de tubos da série 80 nos documentos de projeto quando é necessária uma maior capacidade de pressão ou resistência mecânica do que a Sch 40. O aumento da espessura da parede reduz a área de escoamento para determinado NPS, um fator a considerar nos cálculos hidráulicos. Seguem-se os tamanhos NPS mais comuns para tubos de aço-carbono Sch 80.
| NPS | DE (in) | Parede (in) | DI (in) | Peso (lb/ft) |
|---|---|---|---|---|
| ½ | 0.840 | 0.147 | 0.546 | 1.09 |
| 1 | 1.315 | 0.179 | 0.957 | 2.17 |
| 2 | 2.375 | 0.218 | 1.939 | 5.02 |
| 3 | 3.500 | 0.300 | 2.900 | 10.25 |
| 4 | 4.500 | 0.337 | 3.826 | 14.98 |
| 6 | 6.625 | 0.432 | 5.761 | 28.57 |
| 8 | 8.625 | 0.500 | 7.625 | 43.39 |
| 10 | 10.750 | 0.593 | 9.564 | 64.43 |
| 12 | 12.750 | 0.687 | 11.376 | 88.63 |
«Escolher Schedule 80 quando Schedule 40 satisfaz a pressão de serviço é um dos erros de sobredimensionamento mais comuns em tubagens industriais. A espessura adicional da parede aumenta o peso por pé em 30-50%, eleva o custo do material e reduz a velocidade de soldadura durante a instalação. Calcule sempre as necessidades de pressão e temperatura antes de optar pela série mais espessa.» — Engenheiro sénior de tubagens, citado em fóruns do setorNa prática, importa saber em que situações Schedule 80 é realmente necessária. Para serviço de água a menos de 150 psi e à temperatura ambiente, um tubo de aço-carbono Sch 40 (ASTM A53 Grade B ou ASTM A106 Grade B) suporta a carga com margem. Schedule 80 justifica-se quando a pressão excede a classificação de Sch 40 para esse NPS e material, ou quando o tubo é roscado, pois esse processo remove material da parede e a maior espessura compensa essa perda.
Tabela de séries de tubos de aço inoxidável (ASME B36.19M)
As dimensões dos tubos de aço inoxidável seguem uma norma distinta — ASME B36.19M — que abrange as dimensões de tubos de aço inoxidável soldados e não soldados, bem como de tubagem de aço inoxidável. As séries 5S, 10S, 40S e 80S têm o sufixo «S» para se distinguirem das séries de tubos de aço-carbono da B36.10M.
A maioria dos tamanhos até NPS 10 coincide com as séries Schedule 40 S (aço) e Schedule 80 S (aço). Por exemplo, um NPS 8 Sch 40 S e um NPS 8 Sch 80 S têm a mesma espessura de parede. Nos tamanhos maiores, nomeadamente NPS 10 e NPS 12, a espessura da parede de sch10s é diferente da de sch80 (aço-carbono). É essencial que os responsáveis pelas compras de sistemas com materiais mistos consultem a norma correta para cada tipo de material.
| NPS | DE (in) | 5S | 10S | 40S | 80S |
|---|---|---|---|---|---|
| ½ | 0.840 | 0.065 | 0.083 | 0.109 | 0.147 |
| 1 | 1.315 | 0.065 | 0.109 | 0.133 | 0.179 |
| 2 | 2.375 | 0.065 | 0.109 | 0.154 | 0.218 |
| 4 | 4.500 | 0.083 | 0.120 | 0.237 | 0.337 |
| 6 | 6.625 | 0.109 | 0.134 | 0.280 | 0.432 |
| 8 | 8.625 | 0.109 | 0.148 | 0.322 | 0.500 |
| 10 | 10.750 | 0.134 | 0.165 | 0.365 | 0.500 |
| 12 | 12.750 | 0.156 | 0.180 | 0.375 | 0.500 |
Espessura da parede em polegadas segundo a ASME B36.19M. Os aços inoxidáveis típicos são ASTM A312 (304/304L, 316/316L) e ASTM A358 (tubo soldado).
Como escolher a série de tubos adequada à aplicação
A tabela de séries de tubos apresenta as dimensões, mas a escolha da série exige que estas sejam compatíveis com as condições de funcionamento — água, ar, vapor ou outro fluido —, a pressão, a temperatura, o tipo de fluido e as normas aplicáveis ao setor. A decisão não é arbitrária. As regras federais de segurança de condutas, nos termos de 49 CFR Part 192, exigem tubos com paredes Sch 40 (ou superiores, segundo a ASME B36.10M) nas uniões roscadas de condutas de gás natural, sem exceções.
Seguem-se recomendações baseadas nas condições para as três aplicações de tubagem mais comuns: tubagem de processo, tubagem de potência e outras aplicações. São apenas orientações, não a especificação dimensional final. Para determinar a série realmente adequada, compare as dimensões da tabela de séries com as condições efetivas da tubagem: pressão, temperatura, caudal do fluido, material do tubo e código de construção.
| Aplicação | Série típica | Norma de material comum | Código aplicável |
|---|---|---|---|
| Conduta de petróleo e gás | Sch 40 – 160 | API 5L Grade B/X42-X70 | ASME B31.4 / B31.8 |
| Canalização / AVAC | Sch 40 | ASTM A53 Grade B | Norma local de canalização |
| Água a baixa pressão / sistema de sprinklers | Sch 10 / STD | ASTM A53 / A135 | NFPA 13 |
| Processamento químico (aço inoxidável) | 10S / 40S | ASTM A312 (304/316) | ASME B31.3 |
| Vapor a alta temperatura | Sch 80 – 160 | ASTM A106 Grade B/C | ASME B31.1 |
| Estruturas / estacas | STD / Sch 40 | ASTM A500 Grade B | AISC 360 |
Perguntas frequentes sobre séries de tubos
P: Como se calcula o número da série do tubo?
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P: Que série de tubos é considerada normalizada?
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P: Em que materiais estão disponíveis as séries de tubos?
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P: Qual é a diferença entre NPS e DN?
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P: A série do tubo afeta o diâmetro exterior?
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P: Um tubo Schedule 40 pode suportar aplicações de alta pressão?
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Baling Steel China é um produtor e exportador de tubos de aço-carbono e de aço inoxidável para clientes dos principais mercados da construção, do petróleo e gás e da indústria. Os dados sobre as séries de tubos apresentados neste artigo provêm das normas ASME B36.10M e B36.19M e foram confirmados por referências publicadas do setor. Criámos este guia porque várias equipas de compras e engenheiros de projeto nos têm referido que a designação da série nas cotações precisa de ser clara e precisa na encomenda, para evitar substituições dispendiosas e atrasos nos projetos.
Referências e fontes
- ASME B36.10M — Dimensões de tubos de aço trabalhado (soldados e não soldados) — American Society of Mechanical Engineers
- ASME B36.19M — Dimensões de tubos de aço inoxidável trabalhado — American Society of Mechanical Engineers
- 49 CFR Part 192 [transporte de gás natural e outros gases por conduta, U. S. Department of Transportation, PHMSA]
- Segurança de condutas: referências anuais aos regulamentos (2024) – Federal Register
- Tabela de espessuras nominais e diâmetros nominais normalizados de tubos (séries de tubos) – Engineers Edge
- Espessura da parede em tubagens: história e fundamentos — Asahi/America
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