mec sol vasos de pressao
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UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN
COORDENAO DOS CURSOS DE MECANICA
CURSO ENGENHARIA MECNICA
DOUGLAS DOLCE
VASOS DE PRESSO
ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA
MECNICA DOS SOLIDOS I
CORNLIO PROCPIO
2015
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Int!"#$%!&
Vasos de presso so estruturas fechadas (reservatrios) de qualquer tipo,dimenses ou finalidades contendo lquidos ou gases e projetados para resistir com
segurana a presses internas ou externas diferentes da presso atmosfrica, cumprindoassim a funo de arma!enamento e processamento (transformaes qumicas ou fsicas)"#odem ser considerados vasos de presso desde a mais simples panela de presso at osmais complexos equipamentos utili!ados na ind$stria"
V'(!( ") *)((%! +!, *')")( -.n'(&
Vasos cilndricos ou esfricos so usados comumente na industria como caldeiras ereservatrios que quando so% presso o material no qual so feitos est& su%metido a cargasem todas as direes" 'pesar disso o vaso pode ser analisado de maneira simples desdeque tenha paredes finas com uma relao raio interno so%re a espessura da parede de
ou mais (r*t )" +specificamente quando r*t , os resultados da an&lise prev- umatenso aproximadamente ./ menor que a tenso m&xima no vaso" #ara ra!es r*t maioreso erro ser& ainda menor"
0igura 1 2eo transversal de vaso de presso esfrico mostrando o raio interno r, a
espessura da parede t e a presso internap" (3ere, 45)"
6uando a parede do vaso fina, a distri%uio da tenso no variasignificativamente podendo se considerar uniforme ou constante" 'nalisando o estado detenso em vasos de presso cilndricos e esfricos de paredes finas nessa condio, paraam%os os casos a presso entendida como presso manomtrica, visto que mede apresso acima da atmosfrica, que se admite existir tanto dentro como fora da parede"
#ara vasos cilndricos (figura , a), o g&s ou fluido nele contido, que se admite terpeso despre!vel, desenvolve a presso manomtricapno interior do vaso" 7evido auniformidade do carregamento, um elemento do vaso removido das extremidades eorientado estar& sujeito a tenses normais 8no sentido circunferencial ou tangencial e 84no sentido longitudinal ou axial" 'm%os componentes da tenso exercem trao so%re o
material" #ara determinar a intensidade de cada componente em termos da geometria dovaso e da presso interna deve1se aplicar o mtodo das sees e as equaes de equil%riode foras"
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0igura 4 9 Vaso de presso cilndrico com espessura de parede te raiointernor.(:i%%eler, 4.)"
#ara determinar a tenso circunferencial, considera1se o plano a, % e c (figura 4, a)"; diagrama de corpo livre do seguimento posterior com o g&s ou fluido contido, (figura 5, %),onde aparecem apenas as cargas na direo x" +ssas cargas so desenvolvidas pelatenso circunferencial uniforme 8, que atua so%re toda a parede do vaso, e pela pressoque atua na face vertical secionada do g&s ou fluido" #ara o equil%rio na direo x, preciso que
pr
t ()
0igura 5 9 7iagrama de corpo livre %"
(:i%%eler, 4.)
#ara o%ter a tenso longitudinal 4, considerado a parte esquerda da seo %do cilindro (figura 4, a), a tenso 4 atua uniformemente so%re a parede epatua naseo do g&s ou fluido (figura ., c)" ?omo o raio mdio aproximadamente igual ao raiointerno do vaso, o equil%rio na direo @ assim
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F y=0 = 4 (4rt)9p(r2)
4pr
2 t (4)
/ 4 tenso normal nas direes circunferencial e longitudinal= admite1se quesejam constantes em toda a parede do cilindro e que cada uma tracione omaterial"
p presso manomtrica interna desenvolvida pelo g&s ou fluido"
r raio interno do cilindro"
t = espessura da parede (r/t )"
'o comparar as equaes e 4 nota1se que a tenso circunferencial duas ve!esmaior que a longitudinal ou axial" 'ssim, ao se fa%ricar vasos de presso cilndricos dechapas laminadas, as juntas longitudinais devem ser projetadas para suportar o do%ro datenso das circunferenciais"
#ara vasos esfricos pode1se analisar um vaso de presso esfrico de maneirasemelhante"
0igura . 9 Vaso de presso esfrica"
(:i%%eler, 4.)"
Ama an&lise indica que um elemento de material tirado tanto de um vaso de pressocilndrico como um esfrico estar& sujeito a tenso %iaxial, (tenso normal) que atua emduas direes apenas, mas o material tam%m estar& sujeito a uma tenso radial 5 queatua ao longo de uma linha radial, que tem um valor m&ximo igual B pressop na paredeinterior e decresce para !ero atravs da parede na superfcie externa do vaso, visto que apresso manomtrica nula" #ara vasos de parede fina ignora1se o componente radial datenso, uma ve! que limitando r/t = resulta em 4 e que so, respectivamente,cinco e de! ve!es maiores que a tenso radial m&xima 5 p.'s formulas anterioresdevem ser usadas somente para vasos sujeitos a uma presso manomtrica interna" 2e ovaso estiver sujeito a uma presso externa, o esforo de compresso exercido so%re aparede fina poder& provocar insta%ilidade no vaso, e o colapso poder& ocorrer por
insta%ilidade da estrutura"
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6uanto a funo podemos fa!er a seguinte classificao dos vasos de presso