Classificação e dimensionamento de tubulações (NPS, DN e Schedule)

Introdução

Na engenharia industrial, o sucesso de um projeto de tubulação depende de um fator essencial: o correto dimensionamento das linhas.
Um erro na escolha do diâmetro, espessura ou classe de pressão pode comprometer o desempenho, a segurança e o custo de toda a planta.

Por isso, é fundamental compreender o que significam os termos NPS (Nominal Pipe Size), DN (Diâmetro Nominal) e Schedule (espessura de parede) — e, antes de tudo, entender que tubulação industrial não é o mesmo que encanamento predial.

Vamos desvendar essas diferenças e os critérios que norteiam a seleção técnica de uma linha de piping.

1. Diferença entre encanamento e tubulação

Na linguagem cotidiana, os termos “tubulação” e “encanamento” parecem sinônimos.
Mas, no mundo da engenharia, eles pertencem a universos completamente diferentes.

Característica Encanamento (Plumbing) Tubulação Industrial (Piping)

Finalidade Distribuir água, gás ou esgoto Transportar fluidos em em residências e edifícios processos industriais complexos

Normas ABNT NBR 5626, NBR 7198, ASME B31.3, B31.1, API, entre outras ASTM, ISO

Materiais PVC, cobre, PPR, galvanizado Aço carbono, inox, ligas especiais, FRP, PEAD

Pressão típica Até 10 bar Pode ultrapassar 400 bar

Projeto Simples, empírico Baseado em cálculos, tensões e códigos de projeto

Inspeção Visual e funcional Requer ensaios não destrutivos, hidroteste, rastreabilidade

Em resumo, o encanamento é civil; o piping é industrial.
Enquanto o primeiro busca apenas distribuir fluidos, o segundo controla energia e segurança de processos — e deve seguir critérios rigorosos de dimensionamento, materiais e integridade estrutural.

2. O que é uma tubulação industrial

De forma conceitual, um sistema de tubulação (piping system) é o conjunto de tubos, conexões, válvulas, suportes e juntas que permite a circulação controlada de um fluido dentro de uma planta.
Ele conecta equipamentos como bombas, trocadores, colunas, reatores e vasos de pressão.

O projeto deve garantir:

• Fluxo contínuo, com pressão e temperatura compatíveis;

• Resistência mecânica às forças internas e externas;

• Durabilidade frente à corrosão e fadiga térmica;

• Segurança, evitando vazamentos e falhas catastróficas.

Para isso, o primeiro passo é definir corretamente o diâmetro nominal (NPS/DN) e a espessura de parede (Schedule).

3. Conceito de NPS (Nominal Pipe Size)

O termo NPS (Nominal Pipe Size) é usado no sistema americano (ASME/ANSI) para designar o diâmetro nominal de uma tubulação.
Mas é importante entender: NPS não representa o diâmetro interno nem o externo real do tubo.

Por exemplo:

• Um tubo NPS 2" (2 polegadas nominais) tem diâmetro externo fixo de 60,3 mm,

• Mas seu diâmetro interno varia conforme o Schedule (espessura da parede).

📘 Referência: ASME B36.10 (para aço carbono) e ASME B36.19 (para aço inoxidável) listam todas as dimensões padrão.

NPS (pol.) Diâmetro Externo (mm) Espessura Sch 40 (mm) Espessura Sch 80(mm) ½" 21,3 2,77 3,73 1" 33,4 3,38 4,55 2" 60,3 3,91 5,54 4" 114,3 6,02 8,56 6" 168,3 7,11 10,97

Observe: o diâmetro externo é constante, mas a espessura da parede muda conforme a pressão exigida.

4. Conceito de DN (Diâmetro Nominal)

O sistema DN (Diámetro Nominal) é o equivalente métrico do NPS, definido pela norma ISO 6708.
Assim como o NPS, o DN não representa o diâmetro real, mas uma designação arredondada em milímetros.

A relação aproximada é:

NPS (pol.) DN (mm) ½" DN 15 1" DN 25 2" DN 50 4" DN 100 6" DN 150 8" DN 200 10" DN 250

O DN é amplamente utilizado em países que seguem o sistema métrico e em normas EN, ISO e DIN.
No Brasil, ambos os sistemas coexistem, e os projetistas precisam estar atentos à equivalência para evitar incompatibilidades entre equipamentos importados.

5. Espessura de parede — o papel do Schedule

O termo Schedule (SCH) define a espessura da parede do tubo e, consequentemente, sua resistência à pressão interna.
Quanto maior o número do Schedule, mais espesso o tubo.

Os valores padrão mais comuns são:

• Schedule 5, 10, 20, 40, 80, 160 e XXS (Extra Extra Strong).

Por exemplo:

• Um tubo NPS 2” Sch 40 tem parede de 3,91 mm;

• O mesmo tubo NPS 2” Sch 80 tem parede de 5,54 mm;

• Já um Sch 160 chega a 9,53 mm.

A espessura é escolhida de acordo com:

1. Pressão de operação e projeto;

2. Temperatura do fluido;

3. Material do tubo (limite de escoamento);

4. Corrosão prevista (margem adicional de espessura).

📗 Base normativa: ASME B31.3 (Process Piping) — parágrafo 304.1.2 define a espessura mínima calculada considerando a pressão interna e os esforços mecânicos.

6. Classes de pressão (Pressure Rating)

Além do Schedule, os componentes da tubulação (flanges, válvulas, conexões) seguem classes de pressão padronizadas — expressas em libras (lb) ou PN (Pressão Nominal).

Classe ASME Equivalente PN Pressão de Projeto (aprox. a 38 °C) 150# PN 20 até 19 bar 300# PN 50 até 50 bar 600# PN 100 até 100 bar 900# PN 150 até 150 bar 1500# PN 250 até 250 bar

Essas classes garantem compatibilidade entre flanges, válvulas e conexões — evitando misturas perigosas entre componentes de pressões diferentes.

7. Como selecionar o diâmetro nominal

O dimensionamento hidráulico deve equilibrar perda de carga, velocidade do fluido e custos de instalação.
Na prática, o engenheiro define o diâmetro que mantém o fluxo dentro de faixas recomendadas:

Tipo de fluido Velocidade recomendada Água e líquidos limpos 1,0 – 3,0 m/s Óleos viscosos 0,5 – 1,5 m/s Gases e vapores 10 – 30 m/s

O cálculo é baseado na equação da continuidade (Q = V × A) e nas equações de perda de carga (Darcy-Weisbach, Hazen-Williams, etc.).
Com isso, obtém-se o NPS ou DN ideal para o fluxo desejado.

8. Exemplo prático: seleção de uma linha de vapor

Serviço: vapor saturado a 9 bar e 200 °C
Vazão: 800 kg/h
Material: aço carbono ASTM A106 Gr.B

Etapas:

1. Cálculo do diâmetro interno requerido pelo fluxo e pela velocidade ideal (≈ 30 m/s);

2. Consulta à tabela ASME B36.10 → NPS 2” atende;

3. Cálculo da espessura mínima conforme ASME B31.3 §304.1.2;

4. Verificação do Schedule disponível → Sch 80 atende à pressão de 9 bar com margem de corrosão;

5. Seleção da classe de válvulas e flanges → 300# (PN 50).

Resultado:

Linha especificada: 2" NPS (DN 50), Sch 80, Classe 300#, material ASTM A106 Gr.B.

9. Tabelas de equivalência entre normas

O projetista frequentemente precisa converter medidas entre sistemas americano e europeu.
A tabela abaixo resume as correspondências mais comuns:

Sistema Americano (ASME) Sistema Europeu (ISO/DIN) Descrição

NPS ½" Sch 40 DN 15 PN 20 Água e utilidades NPS 1" Sch 80 DN 25 PN 50 Óleo, vapor NPS 2" Sch 40 DN 50 PN 20 Ar comprimido NPS 3" Sch 80 DN 80 PN 50 Produtos químicos NPS 6" Sch 40 DN 150 PN 20 Água industrial

Essas equivalências são úteis para compras e integração de equipamentos de origem mista (EUA / Europa / Brasil).

10. Cuidados no projeto e instalação

1. Padronização: evite misturar NPS e DN em um mesmo projeto sem tabela de equivalência.

2. Tolerâncias: verifique ovalização e espessura mínima conforme ASTM A530.

3. Rastreabilidade: registre o código do material, o Schedule e o certificado do fabricante.

4. Compatibilidade: garanta que válvulas, flanges e conexões pertençam à mesma classe de pressão.

5. Isolamento: dimensione corretamente o espaço para revestimentos térmicos e suportes.

O dimensionamento é um trabalho de precisão — um milímetro de erro pode comprometer centenas de metros de linha.

11. Ferramentas modernas de dimensionamento

Hoje, o engenheiro conta com softwares e bancos de dados integrados que automatizam a seleção de tubos e conexões:

• CAESAR II e AutoPIPE – verificam tensões e espessuras;

• AVEVA E3D, Plant 3D, CADWorx – geram modelos 3D com tabelas de piping classes;

• Spec Manager e PDS – automatizam a aplicação das normas ASME e ISO.

Essas ferramentas não substituem o conhecimento técnico, mas reduzem erros e aumentam a rastreabilidade do projeto.

12. O impacto da escolha correta

Uma seleção adequada de NPS, DN e Schedule proporciona:

• Maior segurança operacional;

• Redução de falhas por pressão e corrosão;

• Eficiência energética (menor perda de carga);

• Menor custo de manutenção;

• Compatibilidade total entre disciplinas.

Por outro lado, escolhas erradas podem gerar:

• Ruídos e vibrações;

• Perda de eficiência de bombas;

• Falhas em flanges e juntas;

• Aumento de consumo energético e desgaste prematuro.

13. Conclusão

O dimensionamento de tubulações é muito mais que escolher um “tubo de duas polegadas”.
É uma decisão de engenharia que equilibra hidráulica, mecânica e segurança.

Saber interpretar tabelas de NPS, DN e Schedule, compreender a relação entre pressão e espessura, e distinguir entre piping e encanamento é o que separa o profissional iniciante do engenheiro completo.

Cada linha bem dimensionada representa eficiência, economia e confiabilidade — pilares da engenharia moderna de tubulações.

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