vasos de pressão sinodal

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    1.VASOS DE PRESSO

    INTRODUO: Vasos de presso so equipamentos de processoestanques, de dimenses e formato normalizados(fabricado

    pela norma ASME, TEMA), capazes de conter um fludopressurizado. So classificados em :

    Vasos no sujeitos a chama: empregados em trs casos geraisnuma indstria qumica: ARMAZENAMENTO DE GASES SOB

    PRESSO, PROCESSAMENTO DE GASES E LQUIDOS,

    ACUMULAO INTERMEDIRIA DE GASES E LQUIDOS EMPROCESSOS INDUSTRIAIS. So exemplos de vasos de presso

    no sujeito a chama: Vasos de armazenamento e deacumulao intermedirios, Torres de destilao fracionada,Torres de Absoro, Torres de Extrao, Reatores qumicos,

    Evaporadores, Esferas de armazenamento de gases liquefeitos,

    Vasos separadores de fases, Trocadores de Calor

    Vasos sujeito a chama: Caldeiras e Fornos.

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    2. DESCRIO Os vasos de presso so formados pelo: CORPO ( tambm chamado de Casco ou Costado), normalmente cilndrico,

    cnico, esfrico ou combinaes dessas formas. TAMPOS utilizados para fechamento do corpo, podendo ter formas elipsoidal,

    semi-esfrica, cnica e toro-esfrica. A escolha do tipo de tampo ( tambm chamada de fundo ou calota) mais

    adequado para cada situao depende de uma srie de fatores como presso,dimenses, material de construo, espessura da chapa, estado fsico de

    produto armazenado e custo. Algumas regras prticas podem ser seguidas taiscomo: Fundos chatos ou planos empregam-se para vasos de presso de

    pequeno porte e para baixas presses. Fundos ou tampos toro-esfricos utilizam-se para presses at 400 kPa

    e/ou dimetros menores que 2 metros.

    Fundos ou tampos elpticos para presses superiores a 400 kPa e /oudimetros superiores a 2 metros. Fundos ou tampos hemisfricos so os que apresentam a forma ideal

    quanto espessura necessria para resistir a uma dada presso, porm sorestritos armazenamento de gases ou lquidos muito volteis e portanto comalta presso de vapor. Apresentam alto custo de fabricao quando

    comparado com os outros tipos.

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    POSIO: Horizontais, verticais ou inclinados

    PRINCIPAIS DIMENSES:

    DI: Dimetro interno

    DE: Dimetro externo

    CET: Comprimento entre tangentes. 3 NORMA

    DE PROJETO

    A norma de projeto mais utilizada para

    vasos de presso o Cdigo ASME ( American Society of Mechanical Engineers)

    Seo VIII: Vasos de Presso.

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    DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UM VASO DE PRESSO

    Definio dos dados de Processo ( ou Operao)

    Funo do vaso de presso ( torre, acumulador, etc.) Propriedades do produto: composio qumica; concentrao;

    densidade; corrosividade; vazo, temperatura e presso deoperao de todas as correntes que entram e saem do vaso.Considerar tambm valores mximos e mnimos.

    Temperatura e Presso de operao do equipamento. Considerartambm valores mximos e mnimos .

    Volume armazenado ou tempo de residncia: valores normais,mximo e mnimo.

    Para trocadores de calor: Carga trmica, temperaturas de entrada esada, viscosidades, coeficientes de incrustao, calores especficos,

    condutividades trmicas, perda de carga mxima.

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    PROJETO DE PROCESSO DO VASO: Consiste no clculo das dimenses gerais doequipamento e na definio de todos os detalhes do equipamento ( bocais, peasinternas, etc.)

    Formato do vaso: cilndrico, esfrico, composto. Dimenses gerais: DI, CET Tipo do tampo ( Elptico, Toro-esfrico, etc.) Posio de instalao ( Vertical, horizontal, inclinado). Posio e elevao dos bocais Detalhes internos: tipo, localizao, formato, dimenses gerais, espaamentos,

    etc.( bandejas, vertedouros, enchimento, demisters, chicanas, defletores, quebravrtices, serpentinas, etc.)

    Definio da Presso e Temperatura de Projeto Dimetro nominal de todos os bocais ligados s tubulaes, inclusive os de

    instrumentos. Definio dos nveis mximo, mnimo e normal Elevao do vaso, principalmente se houver necessidade de NPSH para bombas. Necessidade ou no de isolamento trmico

    Indicao bsica dos materiais de construo Instrues de condicionamento para partida e de parada para limpeza. Enquadramento na Categoria de trabalho conforme norma NR-13. Exigncias especiais de transporte, montagem, manuteno e inspeo. Se for trocador de calor: Tipo conforme norma TEMA; Nmero de passes pelos

    tubos e pelo casco; rea de troca trmica; Quantidade, arranjo, espaamento e

    dimetro dos tubos; Tipo dos tubos ( lisos ou aletados); Tipo de chicanas;Dimetro do casco.

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    PROJETO MECNICO

    Seleo/especificao de todos os materiais do vaso, flanges, pescoo,bocais, suportes, peas internas, etc.

    Definio da sobrespessura de corroso e proteo interna e externa compintura.

    Dimenses finais Tipo de tampos Norma de projeto ( ASME), NR-13 Definio da eficincia de soldas/grau de inspeo.

    Clculo mecnico: espessura, reforos, etc. Dimenses e espessuras da base e beros. Chumbadores Elevao e orientao dos bocais Clculo da PMTA e presso de teste hidrosttico

    Clculo do peso vazio/ cheio com gua/ e em operao Condies de transporte e montagem Desenho de detalhes construtivos Tratamento trmico de soldas/especificao de soldagem.

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    CONDIES DE OPERAO E DE PROJETO DE VASOS DE PRESSO Presso Normal de Operao: a presso reinante no topo do vaso nas condies

    normais de operao. Dependendo do caso se define tambm a presso no fundodo vaso medindo-se a coluna lquida.

    Presso Mxima de Operao: a condio de presso no topo do vaso que pode

    ser atingida em condies normais de operao, em condies anormais comoemergncias, partida e parada, falha de sistemas de controle, limpezas especiais

    para manuteno, etc. Presso Mnima de Operao: a condio em que em situaes normais e

    anormais conforme acima citado a presso no topo do vaso poder atingir valoresmenores que a presso atmosfrica.

    Temperatura Normal de operao: consiste na temperatura mdia real da parede

    do vaso nas condies normais de operao.

    Temperatura Mxima de Operao: consiste na temperatura real da parede dovaso em condies normais ou anormais conforme citado acima.

    Temperatura Mnima de Operao: o menor valor que a parede do vaso pode

    atingir em condies normais ou anormais conforme acima descrito.

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    CONDIES DE OPERAO E DE PROJETO DE VASOS DE PRESSO

    Temperatura e Presso de Projeto: O Cdigo Asme Seo VIII Diviso 1 no pargrafo UG-21, considera que a presso de projeto a presso correspondente s condies mais severas de presso etemperatura coincidentes que possam ser previstas em servio. Paraos vasos que possam estar submetidos simultaneamente, ousucessivamente presso interna e presso externa, devem serestabelecidos dois valores de presso de projeto correspondentes acada uma dessas condies. Normalmente o clculo dever ser

    feito em funo de cada uma das presses de projeto como agindoisoladamente. De acordo com o cdigo ASME Seo VIII ( pargrafoU.1, Diviso 1), o valor mnimo da presso interna de projeto de1,0 kgf/cm2, mesmo para os vasos que operam com presso nula oumuito baixa. O pargrafo UG-20 do cdigo ASME Seo VIII, Diviso1, admite temperaturas de projeto diferentes para diversas partesde um mesmo vaso, desde que essas variaes de temperaturapossam ser claramente estabelecidas ( exemplo: coluna dedestilao). prtica usual fixar-se a temperatura de projeto 30Cou 50C acima da mxima temperatura que efetivamente possaocorrer na parede do vaso.

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    CONDIES DE OPERAO E DE PROJETO DE VASOS DE PRESSO

    Presso de Abertura da Vlvula de Segurana ( Safety valve setpressure): No caso de vasos projetados para presso interna, quetenham dispositivo de alvio de presso, usual adotar-se para a

    presso de abertura desses dispositivos o maior dos dois seguintesvalores:

    Presso mxima de operao acrescida de 10%.

    Presso mxima de operao mais 1,5 kgf/cm2 manomtricos Nota: O Cdigo ASME, Seo VIII, Diviso 2 ( pargrafo AD-121),

    considera formalmente a presso de projeto como sendo igual presso de abertura dodispositivo de alvio de presso. Nospermutadores de calor temos quase sempre dois valores diferentesde presso de projeto e de temperatura, correspondentes a cada um

    dos dois circuitos de circulao de fluidos.

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    CONDIES DE OPERAO E DE PROJETO DE VASOS DE PRESSO

    Presso Mxima de Trabalho Admissvel: a PMTA, segundo ocdigo ASME, do vaso todo o maior valor permissvel parapresso, medida no topo do vaso, na posio normal de trabalho, natemperatura correspondente presso considerada, tomando-se ovaso com espessura corroda. Ser calculada posteriormente. Na

    maioria das vezes PMTA maior que a presso de projeto. 2.5.10. Presso de Teste Hidrosttico: o teste hidrosttico tem por

    finalidade a deteco de possveis defeitos, falhas ou vazamentosem soldas, roscas, partes mandriladas e em outras ligaes no

    prprio vaso ou em seus acessrios externos ou internos. Essapresso maior que a presso de projeto e tambm maior que aPMTA. Segundo o cdigo ASME a presso de teste deve ser nomnimo 1,5 vez a PMTA. Quando o PMTA no for calculada,

    permite-se que a presso seja 1,5 x a presso de projeto x Sc/Sh emque Sc e Sh so respectivamente, as tenses admissveis do materialem temperatura ambiente e na temperatura de projeto do vaso.

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    CLCULO DA ESPESSURA DA PAREDE DA PARTE CILINDRICA DO VASO, PARAPRESSO INTERNA.

    e = ____P x R + C

    SxE 0,6 P e = espessura mnima R= raio interno do cilindro P = presso manomtrica interna de projeto ( acrescentar o efeito de coluna

    hidrosttica de liquido

    quando for o caso) S= tenso admissvel bsica do material em funo da temperatura deprojeto do

    Vaso ( valor obtido por tabela). E=coeficiente de eficincia de solda Tabela. Depende do tipo de solda e o grau

    de inspeo adotado. Radiagrafia total E= 1,0 Radiografia parcial E=0,85 Sem radiografia E= 0,70 C= sobrespessura de corroso. IMPORTANTE: A espessura que deve ser utilizada para a construo do casco do

    vaso a espessura comercial imediatamente superior ao e calculado

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    CLCULO DA ESPESSURA DO CASCO ESFRICOPARA PRESSO INTERNA.

    e = P x R + C

    2SxE 0,2P

    IMPORTANTE: A espessura que deve serutilizada para a construo do casco do vaso a espessura comercial imediatamente superior

    ao e calculado

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    CLCULO DA ESPESSURA DE TAMPOS PARA PRESSO INTERNA Tampos elpticos com relao semi-eixos 2:1

    e = P x R + C SxE 0,1P Tampos toriesfrico e= 0,885 P x L +C onde L= raio da coroa central e coincide com o

    dimetro do SxE-0,1P vaso Definies importantes : . Espessura Requerida: aquela determinada pelas formulas do cdigo,

    utilizando a presso e a temperatura de projeto, antes de somar a sobre espessurade corroso.

    . Espessura de Projeto: a espessura requerida mais a sobre espessura decorroso.

    . Espessura nominal ( ou espessura comercial): espessura comercialmentedisponvel, sempre um valor imediatamente superior espessura de projeto.

    IMPORTANTE: A espessura que deve ser utilizada para a construo dos tampos do

    vaso a espessura comercial.

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    PRESSO MXIMA DE TRABALHO ADMISSVEL PARA O CASCOCILINDRICO

    Conforme anteriormente definido a presso mxima de trabalhoadmissvel deve ser calculada, considerando que o vaso j esteja corrodo,ou seja, no incluindo a sobre espessura de corroso: PMTA = S x E x e

    R + 0,6 x e Onde a espessura e a espessura comercial utilizada menos a sobre

    espessura de corroso e os demais termos so os anteriormentedefinidos.

    2.10. PRESSO MXIMA DE TRABALHO ADMISSVEL PARA OS TAMPOS Tampo elptico: PMTA = S x E x e R + 0,1 x e Tampo Toriesfrico: PMTA = S x E x e 0,885 x L + 0,1 x e Onde a espessura e a espessura comercial utilizada menos a sobre

    espessura de corroso e os demais termos so os anteriormentedefinidos.

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    DETERMINAO DO COMPRIMENTO E DO DIMETRO DE VASOS DEPRESSO.

    A determinao do volume de um vaso de presso, isto a

    determinao do comprimento entre tangentes ( CET) e do dimetrointerno, comandada pelos dados de processo e necessidadesoperacionais. Exemplo:

    Reatores qumicos velocidade espacial Torre de Destilaomxima vazo de vapor que no arraste lquido e

    nmero de pratos e portanto a distncia entre eles ( ou altura deenchimento se for coluna com recheio), mais o volume de surto.

    Vaso de Flashvelocidade dos vapores e volume de surto do lquido. Esfera Capacidade de armazenamento. A relao recomendada entre CET/Di para um vaso de presso, est

    situada entre os valores: 1,5 < CET/D

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    POSIO DOS VASOS DE PRESSO

    A escolha da posio do vaso e presso ( Vertical ou Horizontal) depende

    fundamentalmente do tipo de funo ao qual ele se presta, associada ao espaona planta e ao custo.

    Vaso Vertical. # Para separar misturas onde a razo mssica V/L grande. # Tambor de Flash # Tambor de suco de compressores #Tambor de gs combustvel # Tambor de refluxo de torres de destilao # Torre de destilao e de absoro # Tambor de descarga contnua de caldeiras Vaso Horizontal. # Para separar misturas com V/L baixo # Tambor para separao contnua de dois lquidos imiscveis # Desaerador de gua para caldeiras #Tambor de refluxo de torres de destilao # Vaso de descarga intermitente de caldeiras.

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    PROJETO DE VASOS DE NORMALIZAO

    So tambm conhecidos como tanques de reteno ou

    pulmes ou intermedirios, possuindo somente afuno de garantir funcionamento uniforme doprocesso. O volume necessrio guarda uma relaodireta com as capacidades das bombas que oalimentam e pelas bombas que retiram produto deles

    conforme o balano material constante no projetobsico. Deve haver reserva suficiente para possibilitaruma ao corretiva em perodos anormais deoperao. Um estudo de anlise de risco sobre oprocesso permitir fixar com razovel confiana otempo de durao de um colapso no consumo ou naalimentao para se poder calcular a capacidade dereteno necessria.

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    TORRES:

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    Fonte bibliogrfica: Apostila SENAI - PETROBRS

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    .FIM.