1. apresentação - vasos de pressão

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 Vasos de Pressão Docente: Alexandre Galimberti

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8/12/2019 1. Apresentação - Vasos de Pressão

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 Vasos de Pressão

Docente: Alexandre Galimberti

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 Vasos de pressão

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 Vasos de pressão

DEFINIÇÃO GERAL: Reservatórios destinados aoarmazenamento e processamento de líquidos e gasessob pressão ou sujeitos a vácuo total ou parcial.

Conceito:

DEFINIÇÃO ASME: Reservatórios, de qualquer tipo,dimensões ou finalidade, não sujeitos a chama, quecontenham qualquer fluído em pressão manométricaigual ou superior a 1,02 kgf/cm2 ou submetidos àpressão externa.

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Onde são empregados?

Armazenamento de gases sob pressão:

Os gases são armazenados sob pressão para que se

possa ter um grande peso num volume relativamentepequeno.

Acumulação intermediária de líquidos e gases

Isto ocorre em sistemas onde é necessária aarmazenagem de líquidos ou gases entre etapas de ummesmo processo ou entre processos diversos.

Processamento de gases e líquidos

Inúmeros processos de transformação em líquidos egases precisam ser efetuados sob pressão.

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Características

Grande risco

Normalmente opera com grandes pressões e

temperaturas elevadas.

Alto investimento

É um equipamento de custo unitário elevado.

Continuidade operacional

Papel importante na continuidade operacional do

processo.

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 Aplicações?

Indústrias químicas e petroquímicas;

Indústrias alimentares e farmacêuticas;

Refinarias;

Terminais de armazenagem e distribuição de petróleo ederivados.

Estações de produção de petróleo em terra e no mar.

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Classificação

Vasos não sujeitos a chama:

Vasos de armazenamento e acumulação;

Torres de destilação fracionada, retificação, absorção, etc. Reatores diversos;

Esferas de armazenamento de gases;

Permutadores de calor;

Aquecedores;

Resfriadores;

Condensadores;

Refervedores;

Resfriadores a ar.

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 Vasos de pressão

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Classificação

Classificação didática diferenciar vasos de pressãode tanques de armazenamento:

0 - 2,5 psig : API-6502,5 - 15,0 psig : API-620

> 15,0 psig e vácuo : ASME, BS-5500, Ad-Merkblatter,etc,...

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Classificação

Vasos sujeitos a chama:

Caldeiras;

Fornos.

Obs: Caldeiras e Fornos não são considerados Vasos dePressão.

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Componentes

Corpo (casco ou costado):

Normalmente cilíndrico,cônico, esférico oucombinação dessas formas.

Tampos:

Normalmente nos tipos semi-elípticos, semi-esféricos,cônicos, toro-cônicos, toro-esféricos e planos.

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scol!a do tipo de tampo?

Exigência de Serviço, Diâmetro e Pressão de Operação:

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scol!a do tipo de tampo?

Costado cilíndrico com espessura mínima requerida de25,0 mm, conectado ao tampo:

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Posição de instalação

Medidas importantes: Diâmetro Interno (DI)

Diâmetro Externo (DE)

Comprimento entre tangentes(CET)

CET:

Comprimento total do corpocilíndrico, ou a soma doscomprimentos dos corposcilíndricos e cônico

sucessivos.Obs:

Linha de tangência: Próxima a ambos osextremos do vaso, na tangência entre os

corpos cilíndricos e os tampos defechamento.

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Posição de instalação

Verticais:

Quando é necessária a ação da gravidade para o funcionamentodo vaso ou escoamento de fluidos. Ex.: Torres de fracionamento,

de retificação, e de absorção, bem como muitos reatores decatálise. São mais caros que os horizontais, porém ocupammenos espaço.

Horizontais:

Trocadores de calor e maioria dos vasos de acumulação

Inclinados:

São exceções, empregados somente quando o serviço exigir,como por exemplo, para o escoamento por gravidade demateriais difíceis de escoar.

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"ormatos dos #asos de pressão

Cilíndricos:

Mais fácil de fabricar e transportar.

Cilíndricos simples: Maioria deles.

Cilíndricos compostos: Quando há diversas entradas esaídas. Constrói-se de maneira que a velocidade deescoamento seja a aproximadamente constante ao longo detoda a seção transversal do vaso.

Esféricos:

Formato ideal (menor peso e menor espessura). Porém, sãocaros e difíceis de fabricar. Só são econômicos em grandesdimensões. Ex: Gases sob pressão.

Cônicos:

Usados na transição entre dois corpos cilíndricos.

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 Abert$ras e reforços

 

A, B, C, D e E Para ligações atubulações externas

 

C e D São em um corpo

desmontável acoplado ao cascoprincipal do vaso

 F1, F2 e G Destinam-se àinstalação de instrumentos

 H Respiro

 J Dreno

 K Boca de visita (BV)

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Bocais (nozzles): Ligação com tubulações de entrada e saída de produto.

Instalação de válvulas de segurança.

Instalação de instrumentos, drenos e respiros.

Podem ainda existir aberturas feitas para permitir a ligação entre ocorpo do vaso e outras partes do mesmo vaso; por exemplo,ligação a potes de drenagem (sumps).

 Abert$ras e reforços

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 Abert$ras e reforços

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São pontos de concentração de tensões.

Necessária a colocação de reforços junto as aberturas feitas numvaso de pressão.

Reforços normalmente utilizados:Disco de chapa soldado ao redor da abertura.

Utilização de maior espessura de parede para o vaso ou

bocal.Peças forjadas integrais.

Pescoço tubular com maior espessura.

 Abert$ras e reforços

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 Abert$ras e reforços

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A variedade de tipos e detalhes de peças internas emvasos de pressão é muito grande, dependendoessencialmente do serviço para o qual o vaso se

destina.Todas as peças internas que devam ser

desmontáveis, (grades, bandejas, distribuidores,

defletores, extratores de névoa, etc...) devem serobrigatoriamente subdivididas em seções, de talmaneira que cada seção possa passar com facilidadeatravés das bocas de visita dos vasos.

Peças internas

i

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Peças internas

C t

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Componentes

A % i t

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Reforços de vácuo.

Anéis de suporte de isolamento térmico externo.

Chapas de ligação, orelhas ou cantoneiras parasuportes de tubulação, plataformas, escadas ououtras estruturas.

Suportes para turcos de elevação de carga.Turcos para as tampas de bocas de visita e outros

flanges cegos.

 Acess%rios externos

A % i t

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 Acess%rios externos

Acess%rios externos

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 Acess%rios externos

Acess%rios externos

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 Acess%rios externos

Peças internas

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Vasos verticais: “Saia” de chapa (mais comum).

Sapatas ou colunas (vasos menores).

Esferas para armazenagem de gases:

Colunas – Soldadas aproximadamente na linha do equador daesfera.

Vasos horizontais:

Dois berços (selas) – Em um deles os furos para oschumbadores são ovalados.

Permutadores de calor :

Selas

Estruturas superpostas

Peças internas

&$portes

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Torres devem ser suportadas por meio de saias. A saia desuporte deve ter um trecho com 1000 mm de comprimento apartir da ligação com o vaso, com o mesmo material do casconos seguintes casos:

Temperatura de projeto abaixo de 15ºC.

Temperatura de projeto acima de 340ºC.

Serviços com Hidrogênio.

Vasos de aços-liga, aços inoxidáveis e materiais não ferrosos.

&$portes

&$portes

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C%digos de pro'eto

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C%digos de pro'eto

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g p '

Histórico: Incentivados por diversas

ocorrências de falhas emcaldeiras.

1905: Explosão de caldeira emuma fábrica de sapatos.Motivou a criação da primeira

norma regulatória. 1911: Foi criado o comitê de

caldeiras do ASME.

1924: Foi publicada a seção VIII

do ASME referente a vasos depressão não sujeitos à chama.

C%digos de pro'eto

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Vasos de pressão e tubulações são utilizados em diversos ramosda indústria;

Empregados para conter e transportar fluidos, muitas vezes

perigosos, ou em estado termodinâmico perigoso.

Objetivo:

O objetivo de um projeto e fabricação adequada é assegurar quetais equipamentos possam exercer suas funções, sem riscoconsiderável, submetidos aos carregamentos, temperaturas epressões previstas..

C%digos de pro'eto

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Filosofia dos códigos:Filosofia do código é implementada para a seleção

dos materiais, definição dos testes de qualificação

necessários, requisitos de fabricação, detalhes deprojeto, ensaios não-destrutivos e destrutivoscertificando a fabricação do equipamento e finalmente

os ensaios e testes finais de aceitação do vaso depressão ou da tubulação.

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Principais códigos:Os principais códigos de projeto, fabricação, montageme testes de vasos de pressão são os seguintes :

British Standards (BS-5500);

Ad-Merkblatter;

ASME (Seç.III, Seç. VIII);SNCT;

ISO TC/11 - ISO DIS 2694;

P-NB-109.

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ASME - The American Society of MechanicalEngineers:

É o código tradicionalmente utilizado no Brasil :materiais, projeto, fabricação, montagem etestes da maioria dos vasos de pressão,permutadores e caldeiras utilizadas na indústriado petróleo.

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ASME Seção VIII - Divisão 1:

As regras da Divisão 1 foram formuladas a

partir de considerações de projeto e princípiosde construção aplicáveis a vasos projetadospara pressões não superiores a 3.000 psig evasos sujeitos a pressão externa.

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ASME Seção VIII - Divisão 2:Projeto alternativo de vasos de pressão

Regras são mais restritivas quanto ao tipo de material aser utilizado, mas permite-se a utilização de maioresvalores de intensificação de tensões de projeto na faixade temperaturas na qual este valor é limitado pelo limite

de resistência ou escoamento;Procedimentos mais precisos de cálculo sãonecessários; vários modos de falha são analisados; os

procedimentos permissíveis de fabricação sãoespecificamente delineados e mais completos métodosde inspeção e teste são exigidos.

C%digos de pro'eto

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Exemplo de Comparação entre Códigos de Projeto: Material: SA-516 Gr.60Propriedades a temperatura ambiente:

Tensão de escoamento mín = 32,0 Ksi

Limite de resistência = 60,0 Ksi

(ateriais para #asos de pressão

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A seleção dos materiais adequados a cada uma das partes de um vasode pressão é um dos problemas mais difíceis para o projetista doequipamento.:

Fatores para a seleção de materiais :

Condições de serviço do equipamento (Pressão e Temperaturade operação);

Nível e natureza das tensões atuantes;

Fluídos em contato (Natureza e concentração ,impurezas, etc...);

Custo e Segurança;

Facilidade de fabricação (Soldabilidade, conformação, etc...);

Tempo de vida previsto para o equipamento;

Disponibilidade;

Experiência prévia.

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Materiais para altas temperaturas:

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Materiais para baixas temperaturas:Numerosos metais que apresentam um comportamentodúctil em temperatura ambiente podem tornar-se

quebradiços, quando submetidos a temperaturas baixas,ficando sujeitos a rupturas repentinas por fratura frágil.

(ateriais para #asos de pressão

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