Como traçar uma boca de lobo a 90° na caldeiraria

A boca de lobo é um traçado clássico da caldeiraria utilizado quando a extremidade de um tubo precisa se ajustar à superfície curva de outro tubo.

Em vez de realizar um corte reto na ponta do tubo, é criado um perfil curvo que acompanha a geometria do tubo onde será feito o encontro.

Neste artigo, vamos trabalhar especificamente com uma situação:

• dois tubos de mesmo diâmetro;

• eixos centralizados;

• encontro entre os tubos formando 90°;

• desenvolvimento da extremidade do tubo que será encaixado.

Essa definição é importante porque uma boca de lobo com tubos de diâmetros diferentes, eixos deslocados ou ângulos diferentes de 90° gera outro perfil e exige um traçado correspondente à nova geometria.

O que é uma boca de lobo?

Imagine um tubo horizontal e outro chegando perpendicularmente sobre ele.

Se a extremidade do segundo tubo estiver simplesmente reta, ela tocará o primeiro tubo somente em alguns pontos e deixará grandes espaços nas laterais.

Para que as duas superfícies se encontrem adequadamente, é necessário retirar material da extremidade do tubo que será encaixado.

O formato resultante possui duas regiões mais avançadas e duas regiões mais recuadas, criando o perfil conhecido no trabalho de tubulação e caldeiraria como boca de lobo.

Geometricamente, estamos lidando com a interseção entre duas superfícies cilíndricas.

Quando os tubos possuem o mesmo diâmetro, seus eixos se cruzam e o ângulo entre eles é exatamente 90°, o desenho apresenta uma forte simetria.

Qual método é utilizado para fazer esse traçado?

Para esse tipo de desenvolvimento, pode ser utilizado o método das linhas paralelas.

Esse método é adequado para o desenvolvimento de superfícies cilíndricas porque as geratrizes do cilindro permanecem paralelas entre si.

A lógica do traçado é:

1. representar a posição dos dois tubos;

2. dividir a circunferência do tubo que receberá o corte;

3. projetar essas divisões sobre a interseção;

4. abrir a circunferência do tubo em uma linha reta;

5. transferir cada altura para sua posição correspondente;

6. unir os pontos obtidos;

7. formar o contorno final da boca de lobo.

A técnica de dividir o perfil, projetar suas geratrizes e transferir os pontos para o desenvolvimento é a base desse tipo de traçado.

Materiais e instrumentos necessários

Para fazer o traçado manualmente, normalmente serão utilizados:

• régua;

• esquadro;

• compasso;

• lápis ou riscador;

• trena;

• régua flexível ou curva francesa;

• papel, papelão ou outro material para fazer o gabarito;

• calculadora.

Se o desenho estiver sendo feito diretamente sobre a chapa, também devem ser consideradas as condições reais de fabricação da peça.

Medidas que você precisa conhecer

Antes de começar, identifique corretamente:

D — Diâmetro do tubo

No exemplo deste artigo, os dois tubos possuem o mesmo diâmetro.

E — Espessura da parede ou da chapa

Será importante principalmente quando estivermos produzindo o cilindro a partir de uma chapa.

L — Comprimento disponível do ramal

É a distância necessária para posicionar o desenho da boca de lobo em relação à outra extremidade da peça.

Ângulo da interseção

Neste caso:

90°

Atenção ao diâmetro usado no desenvolvimento

Esse é um ponto importante porque existem duas situações diferentes.

Caso 1 — Você está fazendo um gabarito para um tubo que já existe

Se o objetivo é produzir um gabarito de papel para envolver um tubo pronto, o comprimento desse gabarito precisa acompanhar a circunferência externa real do tubo.

Nesse caso:

C = π × De

Onde:

• C = comprimento do gabarito;

• De = diâmetro externo real do tubo;

• π ≈ 3,1416.

Isso acontece porque o papel será colocado sobre a superfície externa do tubo.

Geradores técnicos de gabaritos para tube notching utilizam justamente o diâmetro externo do tubo para determinar a extensão que será enrolada ao redor dele.

Caso 2 — Você está desenvolvendo a própria peça em chapa

Quando o cilindro será produzido a partir de chapa e posteriormente calandrado, deve-se considerar a linha neutra da espessura.

Nesse caso é utilizado o diâmetro médio.

Se você possui o diâmetro externo:

Dm = De − E

Se possui o diâmetro interno:

Dm = Di + E

Depois:

C = π × Dm

Essa diferença existe porque o desenvolvimento da chapa deve acompanhar aproximadamente a região neutra do material, e não simplesmente a superfície externa.

Portanto:

tubo pronto + gabarito externo → use o diâmetro externo

fabricação do cilindro em chapa → considere o diâmetro médio

Não misture os dois casos.

Passo 1 — Desenhe a vista de elevação

Comece representando os dois tubos.

Desenhe o tubo principal horizontalmente.

Em seguida, desenhe o tubo que receberá a boca de lobo perpendicularmente ao primeiro, formando exatamente 90° entre os eixos.

Como estamos trabalhando com tubos de mesmo diâmetro, ambos devem possuir a mesma largura na representação.

Trace também:

• eixo horizontal do tubo principal;

• eixo vertical do ramal;

• região em que ocorrerá a interseção.

O encontro dos eixos deve estar centralizado.

Essa será a base geométrica para todo o restante do desenvolvimento.

Passo 2 — Faça o perfil circular do tubo

Agora desenhe uma circunferência correspondente ao diâmetro do tubo que receberá o corte.

Não é necessário trabalhar sempre com a circunferência completa.

Como existe simetria, é possível construir o traçado utilizando uma semicircunferência e posteriormente repetir os pontos correspondentes.

Para fins didáticos, podemos dividir a circunferência completa em 12 partes iguais.

Consequentemente, a semicircunferência terá 6 divisões.

O método com 12 divisões é bastante usado porque oferece uma boa quantidade de pontos e permite construir o círculo de maneira relativamente simples. O desenvolvimento técnico de um T a 90° de mesmo diâmetro também pode ser executado dividindo o perfil em seis partes e o desenvolvimento completo em doze.

Passo 3 — Numere os pontos

Depois de dividir o perfil, numere todos os pontos.

Por exemplo:

1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7

na semicircunferência.

A numeração precisa ser mantida durante todo o desenvolvimento.

Isso evita um dos erros mais comuns do traçado: transferir uma altura para uma posição errada no desenvolvimento.

Cada ponto da circunferência representa uma geratriz do cilindro.

Mais tarde, cada uma dessas geratrizes terá uma altura diferente em função da superfície do outro tubo.

Passo 4 — Projete as geratrizes

A partir dos pontos definidos no perfil circular, trace linhas paralelas ao eixo do tubo que receberá a boca de lobo.

Essas linhas representam as geratrizes do cilindro.

Prolongue cada uma até encontrar o contorno do tubo principal representado na outra vista.

É exatamente nesses encontros que serão obtidos os pontos da curva de interseção.

Você começará a perceber que algumas geratrizes avançam mais e outras menos.

Essa variação é o que produzirá a forma característica da boca de lobo.

Passo 5 — Marque os pontos da interseção

Marque cada local em que uma geratriz encontra a superfície representada do tubo principal.

Mantenha a mesma identificação utilizada anteriormente.

Por exemplo:

• ponto 1 corresponde à geratriz 1;

• ponto 2 corresponde à geratriz 2;

• ponto 3 corresponde à geratriz 3;

• e assim por diante.

As distâncias encontradas nesses pontos serão transferidas posteriormente para a planificação.

É importante não trocar a ordem.

O desenvolvimento funciona justamente porque cada posição ao redor da circunferência é relacionada à altura correspondente na interseção.

Passo 6 — Calcule o comprimento desenvolvido do tubo

Agora precisamos transformar a superfície circular do tubo em uma superfície plana.

A circunferência será aberta e representada por uma linha reta.

Para um gabarito aplicado sobre um tubo pronto:

C = π × De

Exemplo

Considere um tubo com:

Diâmetro externo = 100 mm

Então:

C = 3,1416 × 100

C = 314,16 mm

Portanto, a largura total do gabarito que dará uma volta completa no tubo será:

314,16 mm

Passo 7 — Divida o desenvolvimento

Como dividimos a circunferência em 12 partes, devemos dividir também o desenvolvimento em exatamente 12 partes iguais.

No nosso exemplo:

314,16 ÷ 12 = 26,18 mm

Portanto, marque uma divisão a cada:

26,18 mm

Teremos:

0
26,18
52,36
78,54
104,72
130,90
157,08
183,26
209,44
235,62
261,80
287,98
314,16 mm

Essas posições correspondem às diferentes geratrizes do tubo.

Passo 8 — Levante perpendiculares

Em cada divisão do desenvolvimento, trace uma linha perpendicular.

Agora teremos uma sequência de linhas paralelas.

Cada uma delas receberá a altura correspondente que encontramos anteriormente na vista da interseção.

Essa espécie de grade é a base da planificação.

Passo 9 — Transfira as alturas

Agora vem uma das etapas mais importantes.

Pegue a distância de cada ponto da interseção até a linha de referência escolhida.

Transfira essa mesma distância para a geratriz correspondente no desenvolvimento.

Por exemplo:

• altura do ponto 1 → linha 1;

• altura do ponto 2 → linha 2;

• altura do ponto 3 → linha 3;

• altura do ponto 4 → linha 4.

Continue até completar todos os pontos.

O método funciona porque estamos levando para a chapa plana a posição que cada geratriz terá depois que o material assumir novamente a forma cilíndrica.

Passo 10 — Use a simetria da peça

Como estamos trabalhando com:

• tubos de mesmo diâmetro;

• encontro centralizado;

• ângulo de 90°;

o perfil apresenta simetria.

Portanto, os pontos encontrados em um lado aparecerão de forma correspondente no outro lado.

Essa simetria também é uma excelente forma de conferir o desenho.

Se um lado da curva estiver muito diferente do outro sem existir nenhuma diferença geométrica na peça, provavelmente há algum erro na divisão ou transferência das medidas.

Passo 11 — Una os pontos

Depois que todos os pontos estiverem marcados, una-os utilizando uma curva suave.

Não faça simplesmente segmentos retos de um ponto para outro.

A interseção entre os cilindros gera uma curva contínua.

Para desenhá-la, utilize:

• régua flexível;

• curva adequada;

• ou faça uma ligação suave dos pontos à mão.

Quanto maior o número de pontos utilizados na construção, mais fácil será reproduzir fielmente a curva.

Por isso, apesar de 12 divisões serem suficientes para muitos desenhos didáticos, aumentar o número de divisões pode melhorar a definição do perfil.

Passo 12 — Complete o desenvolvimento

Depois de unir todos os pontos, você terá o perfil desenvolvido da extremidade do tubo.

O desenho deverá apresentar uma curva periódica e simétrica.

É esse contorno que, depois de enrolado ao redor do tubo, produzirá a boca de lobo correspondente à interseção de 90°.

Caso esteja criando um gabarito:

1. recorte o perfil;

2. envolva o tubo;

3. alinhe as extremidades do gabarito;

4. mantenha o gabarito perpendicular ao eixo;

5. risque todo o contorno.

Exemplo prático: tubo de 100 mm

Vamos resumir o cálculo para um tubo pronto com:

Diâmetro externo: 100 mm

Ângulo: 90°

Diâmetro do tubo principal: 100 mm

Circunferência

C = π × D

C = 3,1416 × 100

C = 314,16 mm

Divisão em 12 partes

314,16 ÷ 12 = 26,18 mm

Cada geratriz do desenvolvimento ficará, portanto, separada por:

26,18 mm

Profundidade máxima da boca de lobo

Em uma interseção teórica perfeitamente centralizada, a 90°, com os dois tubos tendo exatamente o mesmo diâmetro externo, a profundidade máxima do recorte medida entre o ponto mais avançado e o mais recuado corresponde ao raio do tubo.

Como:

D = 100 mm

temos:

R = D ÷ 2

R = 50 mm

Assim, a profundidade máxima teórica da boca de lobo será:

50 mm

Esse valor é útil como uma conferência do traçado.

Se a construção geométrica de dois tubos perfeitamente iguais a 90° produzir uma profundidade completamente diferente disso, vale a pena conferir o desenho.

Por que a curva da boca de lobo não é um simples arco?

Esse é um detalhe importante.

A boca de lobo não deve ser desenhada simplesmente escolhendo um raio e fazendo um arco com o compasso.

O perfil aparece a partir da interseção das duas superfícies cilíndricas.

Por isso construímos vários pontos.

Cada geratriz do tubo intercepta o segundo cilindro em uma altura diferente.

Quando todos esses pontos são ligados, surge a verdadeira curva de interseção.

Quanto mais divisões, melhor o traçado?

De maneira geral, aumentar a quantidade de divisões fornece mais pontos para definir a curva.

Por exemplo, você pode utilizar:

12 divisões
Traçado simples e bastante utilizado.

24 divisões
Oferece mais pontos e uma curva mais detalhada.

Porém, é fundamental manter a correspondência.

Se utilizar 24 divisões no perfil, deverá utilizar as mesmas 24 posições no desenvolvimento.

Não adianta aumentar a quantidade de pontos se as divisões forem transferidas incorretamente.

Erros comuns ao traçar uma boca de lobo

1. Usar o diâmetro nominal no lugar do diâmetro real

Tubos podem ser especificados comercialmente por medidas que não correspondem diretamente ao diâmetro externo.

Se estiver fazendo um gabarito para um tubo existente, meça o diâmetro externo real da peça.

Um erro no diâmetro também altera a circunferência do gabarito.

2. Confundir diâmetro externo e diâmetro médio

São situações diferentes.

O gabarito que envolve um tubo pronto trabalha sobre a superfície externa.

Já o desenvolvimento de uma chapa que será calandrada deve considerar a espessura e a linha neutra.

3. Dividir a circunferência de um jeito e o desenvolvimento de outro

Os pontos precisam corresponder exatamente.

Se existem 12 posições na circunferência, devem existir 12 posições equivalentes no desenvolvimento.

4. Trocar a ordem dos pontos

Numerar as divisões evita esse problema.

5. Unir os pontos com retas

O perfil deve ser uma curva contínua.

6. Utilizar este traçado em tubos de diâmetros diferentes

A geometria muda.

Mesmo a 90°, um ramal menor chegando a um tubo maior terá um perfil diferente.

7. Utilizar o mesmo desenho para uma derivação inclinada

Se o ângulo deixar de ser 90°, a boca de lobo também muda.

8. Ignorar uma interseção excêntrica

Quando os eixos dos tubos não se cruzam no centro, temos outro caso geométrico.

Tubos de diâmetros diferentes usam o mesmo traçado?

Não.

O princípio de desenvolvimento continua relacionado à interseção dos cilindros, mas os pontos precisam ser encontrados considerando os dois diâmetros reais.

Por exemplo:

• tubo principal de 200 mm;

• ramal de 100 mm;

• interseção de 90°.

O perfil do corte será diferente daquele obtido para dois tubos de 100 mm.

Existem desenvolvimentos específicos para T a 90° de diâmetros diferentes.

E se o encontro não for a 90°?

Também muda.

Uma boca de lobo para:

30°

45°

60°

ou qualquer outro ângulo terá outra geometria.

Quanto maior a inclinação relativa entre os tubos, diferente será o comprimento e a distribuição dos pontos no perfil.

Por isso, antes de iniciar qualquer desenvolvimento, confirme sempre:

diâmetro do tubo principal + diâmetro do ramal + ângulo + posição dos eixos.

Boca de lobo centralizada e excêntrica são iguais?

Não.

Neste artigo trabalhamos com os eixos se cruzando.

Quando o ramal é deslocado para um lado e seu eixo deixa de cruzar o eixo central do tubo principal, temos uma interseção excêntrica.

Isso destrói a simetria utilizada no exemplo deste artigo e exige outra construção geométrica.

Como conferir o traçado antes de cortar?

Antes de realizar o corte definitivo:

1. confira o diâmetro real;

2. confira o ângulo;

3. confira a quantidade de divisões;

4. confira a numeração;

5. observe a simetria;

6. confira o comprimento total do desenvolvimento;

7. faça um gabarito;

8. envolva o tubo;

9. confira se as extremidades do gabarito se encontram;

10. teste o encaixe antes da fabricação definitiva.

Quando possível, fazer primeiro o gabarito em papel ou material de baixo custo ajuda a detectar erros antes de transferir o desenho para a peça final.

Resumo do passo a passo

Para fazer uma boca de lobo a 90° entre tubos de mesmo diâmetro:

1. desenhe os dois tubos a 90°;

2. trace os eixos;

3. represente o perfil circular;

4. divida a circunferência em partes iguais;

5. numere os pontos;

6. projete as geratrizes;

7. encontre os pontos da interseção;

8. calcule o comprimento desenvolvido;

9. divida o desenvolvimento na mesma quantidade de partes;

10. levante as perpendiculares;

11. transfira as alturas correspondentes;

12. una os pontos com uma curva suave;

13. faça o gabarito;

14. confira no próprio tubo antes do corte.

O segredo desse traçado não está em decorar o formato final, mas em entender que cada ponto da boca de lobo é consequência da interseção geométrica entre os dois cilindros.

Depois que essa lógica fica clara, torna-se muito mais fácil entender também as variações com outros diâmetros, ângulos e posições.

Importante

Este artigo apresenta especificamente o caso de dois tubos de mesmo diâmetro, centralizados e posicionados a 90°. Alterar qualquer uma dessas condições altera o desenvolvimento.