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  1. 1. 23/8/2005 1 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 1 Projeto de Vasos de Pressão Projeto de Vasos de Pressão Cérebro – Engenharia e Tecnologia da Informação S.A. Mixing - Engenharia & Software Ltda. R. José de Alencar, 293 – 9°Andar, Sala 91 Centro – Campinas – CEP 13013-040 – SP Fone: 19 3739-6200 Fax 19 3739-6215 www.cerebromix.com ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 2 Projeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de Pressão Instrutores: Ms. Eng° Edimilson Souza Eng° António Carlos Basso da Cunha Leal
  2. 2. 23/8/2005 2 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 3 Módulo IMódulo IMódulo IMódulo I Pressão InternaPressão InternaPressão InternaPressão Interna Módulo IMódulo IMódulo IMódulo I Pressão InternaPressão InternaPressão InternaPressão Interna ASME – Seção VIII – Divisão 1 Projeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de Pressão ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 4 Introdução Documentação Escopo e Limites Materiais Esforços Considerados Geometrias Conceitos Eficiência de Juntas Soldadas Dimensionamento à Pressão Interna Pressão de Teste Hidrostático Projeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de Pressão Módulo IMódulo I
  3. 3. 23/8/2005 3 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 5 Introdução - DefiniçãoIntrodução - Definição O nome “VASO DE PRESSÃO” designa genericamente todos os recipientes de qualquer tipo, dimensão, formato ou finalidade, capazes de conter um fluido pressurizado. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 6 Introdução - NormasIntrodução - Normas São equipamentos PERIGOSOS que podem provocar acidentes de graves conseqüências quando mal projetados e/ou mal operados. A utilização de NORMAS de cálculo, operação, manutenção e inspeção visa a sua segurança.
  4. 4. 23/8/2005 4 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 7 No Brasil o projeto, fabricação, uso e inspeção é regulado pela Norma Regulamentadora No. 13 (NR-13) do Ministério do Trabalho. Introdução – NR 13Introdução – NR 13 Dentre outras exigências, a NR-13 impõe a adoção de uma NORMA para o projeto, fabricação, manutenção e inspeção dos vaso de pressão... ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 8 1. ASME, Seção VIII “Boiler & Pressure Vessels” (EUA – 2004) 2. BSI PD 5500 “Unfired Fusion Welded Pressure Vessels” (Inglaterra - 2000) 3. AD-Merkblätter (Alemanha – 2001) 4. AS1210-1997 “Boilers and pressure vessels” (Austrália) 5. Canadian Standards Association (CSA) B51 “Boiler, Pressure Vessel, and Pressure Piping Code” (Canadá) 6. EN 13445 – Pressure Vessel: European Standard (Europa) 7. Buckling of Steel Shells European Recommendations (Europa) Introdução - NormasIntrodução - Normas
  5. 5. 23/8/2005 5 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 9 Introdução - EN 13445Introdução - EN 13445 Parte 1 - Geral Parte 2 - Materiais Parte 3 - Projeto Parte 4 - Fabricação Parte 5 - Inspeção e testes. Parte 6 - Requisitos para o projeto e fabricação de partes esféricas com pressão, construídas em ferro fundido. Parte 7 - PD CD 134457: Guia para o uso de procedimentos de conformidade. Em vigor desde Março de 2002 na Europa. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 10 No Brasil o uso da norma ASME foi difundida principalmente por influência das grandes indústrias químicas e petroquímicas. Em sua maioria de origem norte-americana. Introdução - Norma ASMEIntrodução - Norma ASME
  6. 6. 23/8/2005 6 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 11 Introdução - Norma ASMEIntrodução - Norma ASME Criação de uma comissão especial da ASME (American Society of Mechanical Engineers) para elaborar uma norma. Primeira edição apenas para caldeiras estacionárias. Publicação, pela primeira vez, da seção VIII do Código ASME, referente aos vasos de pressão não sujeitos a chama. 1911191119111911 1914191419141914 1924192419241924 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 12 Penúltima versão (adendas 2002 e 2003). Edição vigente desde março de 2005. Em 1° de julho de 2005 será lançada a adenda 2005 da norma, devendo entrar em vigor em 1° de janeiro de 2006. Introdução - Norma ASMEIntrodução - Norma ASME 2001200120012001 2004200420042004 1º de Julho de 20051º de Julho de 20051º de Julho de 20051º de Julho de 2005
  7. 7. 23/8/2005 7 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 13 Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO SEÇÕESSEÇÕES I - Construção de Caldeiras II - Materiais Parte A - Materiais Ferrosos Parte B - Materiais Não-Ferrosos Parte C - Varetas de Soldagem, Eletrodos e Metais de Adição Parte D - Propriedades (Sistema de Unidades Inglesas) Parte D - Propriedades (Sistema de Unidades Métricas) III - Subseção NCA - Requisitos Gerais para Divisões 1 e 2 Divisão 1 - Componentes Classe1, Classe 2, Classe 3, Classe MC, Suportes, Estruturas de Suporte, Componentes Classe 1 para Serviço em Temperaturas Elevadas. Divisão 2 - Código para Recipientes de Concreto Divisão 3 - Recipientes para Transporte e Armazenagem de Resíduos Nucleares e Material Altamente Radioativo. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 14 Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO SEÇÕESSEÇÕES IV - Construção de Aquecedores V - Ensaios Não-Destrutivos VI - Regras Recomendadas para Proteção e Operação de Caldeiras VII - Normas Recomendadas para Proteção de Vasos de Pressão VIII - Construção de Vasos de Pressão Divisão 1 Divisão 2 - Regras Alternativas Divisão 3 - Vasos de Alta Pressão
  8. 8. 23/8/2005 8 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 15 Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO SEÇÕESSEÇÕES IX - Qualificações de Soldagem e Brazagem X - Vasos de Pressão em Plástico Reforçado XI - Inspeção em Serviço de Plantas Nucleares XII - Construção de Tanques de Transporte ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 16 Projeto por Regras. Dimensionamento mais simples. Espessuras maiores e fatores de segurança maiores. Produção e inspeção mais baratas. Indicado para espessuras abaixo de 30mm (aços inoxidáveis) ou 50mm (aços baixa liga). Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Divisão 1Divisão 1 ASME - Seção VIIIASME - Seção VIII ct PES RP t +      − = .6,0. . Projeto por Análise. Dimensionamento mais complexo. Requer um estudo detalhado das tensões que estarão atuando no vaso. Espessuras menores. Produção e inspeção mais caras. Controle de Qualidade mais rígido. Indicado para espessuras elevadas. Divisão 2Divisão 2
  9. 9. 23/8/2005 9 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 17 Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1 Subseção A - Requisitos Gerais Parte UG - Requisitos Gerais para Todos os Métodos de Fabricação e Materiais. Subseção B - Requisitos Pertinentes aos Métodos de Fabricação Parte UW - Requisitos para Vasos Fabricados por Soldagem Parte UF - Requisitos para Vasos Fabricados por Forjamento Parte UB - Requisitos para Vasos Fabricados por Brazagem ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 18 Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO Norma ASME CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1 Subseção C - Requisitos Pertinentes às Classes de Material Parte UCS - Vasos em Aços Carbono ou de Baixa Liga Parte UNF - Vasos em Materiais Não-Ferrosos Parte UHA - Vasos em Aços de Alta Liga Parte UCI - Vasos em Ferro Fundido Parte UCL - Vasos em Material Resistente à Corrosão Parte UCD - Vasos em Ferro Fundido Dúctil Parte UHT - Vasos em Aços Ferríticos com Tratamento Térmico Parte ULW - Vasos Construídos em Camadas Parte ULT - Vasos em Materiais com Altas Tensões Admissíveis a Baixas Temperaturas Parte UHX - Regras para Trocadores de Calor Casca e Tubo Apêndices Obrigatórios Apêndices Não-Obrigatórios
  10. 10. 23/8/2005 10 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 19 Documentação Projeto (Book)Documentação Projeto (Book) Desenho de Conjunto do Vaso.(2) Plano de Soldagem. Desenho da Placa de Identificação (ASME + NR13). Memória de Cálculo Completa. ART de Projeto. Nota 1: É obrigação do engenheiro projetista fornecer toda a documentação para ser incorporada ao prontuário do vaso de pressão. Nota 2: O desenho de conjunto deve conter todas as informações técnicas do vaso para que possam restabelecer a memória de cálculo quando necessário, caso contrário devem ser incorporados desenhos complementares ao prontuário. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 20 Documentação Execução (Book)Documentação Execução (Book) Desenho da Placa de Identificação Preenchido. Desenhos de Fabricação Certificados. Plano de Inspeção e Testes. Certificados de Ensaios Não-destrutivos. Certificados de Qualidade dos Materiais (Partes pressurizadas). Lista de Materiais. Gráfico de Tratamento Térmico (Se aplicável). Certificado de Teste Hidrostático. Relatórios de Não-Conformidades (Se existentes). Certificado de Liberação pela Inspeção. ART de Fabricação.
  11. 11. 23/8/2005 11 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 21 Documentação FabricaçãoDocumentação Fabricação Tipo e Extensão da Inspeção das Juntas. Planos de Soldagem. Plano de Inspeção e Testes. Relatórios END. Procedimento de Teste Hidrostático. Cópia do Registro da Empresa junto ao CREA. Cópia do Registro do Responsável Técnico junto ao CREA. Nota: O fabricante do vaso deverá dispor de toda a documentação implantada de acordo com a Norma ASME Seção IX (Solda), VIII-1(Construção) e V (Ensaios não-destrutivos), edição e adenda atual, para atender os requisitos de fabricação. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 22 Documentação Arquivada (5 anos)Documentação Arquivada (5 anos) Certificados de Usina para Componentes do Casco e Sustentação. Certificados de Conformidade dos Materiais (acessórios de tubulações e flanges não necessitam de certificados, desde que devidamente marcados conforme estabelecida pela norma). Registros dos Procedimentos de Soldagem e DQ qualificados dos Soldadores e Operadores de Solda. Filmes Radiográficos, Gráficos e Certificados de Teste Hidrostáticos e outros testes. Projeto com todos os Desenhos Certificados.
  12. 12. 23/8/2005 12 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 23 Responsabilidades do UsuárioResponsabilidades do Usuário Adquirir o equipamento de pessoal habilitado e qualificado. Treinar operadores de acordo com NR-13. Não realizar quaisquer modificações ou reparos sem acompanhamento de profissional habilitado. Manter a guarda do prontuário atualizado. Realizar as inspeções obrigatórias em dia. Comunicar ao fornecedor do vaso quaisquer anomalias ou problemas que possam comprometer a segurança do equipamento. Em caso de acidente, acionar os responsáveis técnicos atuais (projeto, execução, fornecedor). ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 24 Elementos de fechamento de tanques ou vasos de pressão. Elementos de fechamento de tanques ou vasos de pressão. Considerações para Escolha Geometria Processos – Escoamento e Limpeza Esforços Mecânicos Pressões Atuantes Minimizar a Utilização do Material Geometria - TamposGeometria - Tampos
  13. 13. 23/8/2005 13 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 25 Toroesféricos ou Torisféricos Elípticos ou Semi-elípticos Somente Abaulados Somente Rebordeados ou Planos Rebordeados Hemisféricos ou Semi-esféricos Planos Difusores ou Abaulados com Rebordeamento Reverso Flangeados Cônicos Geometria - TamposGeometria - Tampos ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 26 Tampo InferiorTampo Inferior Tampo SuperiorTampo Superior PressurizadoPressurizado AtmosféricoAtmosférico HorizontalHorizontal VerticalVertical Quanto à Posição do Tanque Quanto à Pressão de Trabalho Quanto à Posição do Tampo Geometria - TamposGeometria - Tampos
  14. 14. 23/8/2005 14 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 27 Tampo SuperiorTampo Inferior PressurizadoAtmosférico Aberto Cônico (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Toroesférico ASME 6% Toroesférico ASME 10% Toroesférico Abaulado Raso (R/D = 1,25) Semi-elíptico ASME 2:1 (R/D = 0,904) Semi-elíptico ASME 2:1 (R/D = 0,825) Somente Abaulado – Raso (R/D = 1,25) Somente Abaulado – Normal (R/D = 1,00) Somente Abaulado – Profundo (R/D = 0,825) Plano Rebordeado (r/D ≤≤≤≤ 0,10) Flangeado (R/D = 1,00) Flangeado (R/D = 1,25) Toricônico ASME 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Toricônico ASME 10% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) HorizontalVertical Geometria - Tampos AplicaçãoGeometria - Tampos Aplicação ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 28 Tampo SuperiorTampo Inferior PressurizadoAtmosférico Plano Cônico (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Toroesférico ASME 6% Toroesférico ASME 10% Toroesférico Abaulado Raso (R/D = 1,25) Semi-elíptico ASME 2:1 (R/D = 0,904) Semi-elíptico ASME 2:1 (R/D = 0,825) Plano Rebordeado (r/D ≤≤≤≤ 0,10) Toricônico ASME 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Toricônico ASME 10% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Tronco-cônico 6% (30º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Tronco-cônico 10% (30º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Difusor (R/D = 1,25; r/D = 0,06) Difusor (R/D = 1; r/D = 0,05) Semi-Esférico HorizontalVertical Geometria - Tampos AplicaçãoGeometria - Tampos Aplicação
  15. 15. 23/8/2005 15 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 29 Tampo SuperiorTampo Inferior PressurizadoAtmosférico Plano ASME Cônico (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Toroesférico ASME 6% Toroesférico ASME (L ≤≤≤≤ D0; r ≥≥≥≥ 0,06D0 e r ≥≥≥≥ 3t) Semi-elíptico ASME 2:1 (L/D = 0,904) Toricônico ASME 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Toricônico ASME (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º ; r ≥≥≥≥ 0,06D0 e r ≥≥≥≥ 3t) Tronco-cônico 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Tronco-cônico 10% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Semi-Esférico HorizontalVertical Geometria - Tampos AplicaçãoGeometria - Tampos Aplicação ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 30 Tampo SuperiorTampo Inferior PressurizadoAtmosférico Plano ASME Cônico (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Toroesférico ASME 6% Toroesférico ASME (L ≤≤≤≤ D0; r ≥≥≥≥ 0,06D0 e r ≥≥≥≥ 3t) Semi-elíptico ASME 2:1 (L/D = 0,904) Toricônico ASME 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Toricônico ASME (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º ; r ≥≥≥≥ 0,06D0 e r ≥≥≥≥ 3t) Tronco-cônico 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Tronco-cônico 10% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Semi-Esférico HorizontalVertical Geometria - Tampos AplicaçãoGeometria - Tampos Aplicação
  16. 16. 23/8/2005 16 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 31 Tampo SuperiorTampo Inferior PressurizadoAtmosférico Plano Cônico (60º≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Toroesférico ASME 6% Toroesférico ASME 10% Semi-elíptico ASME 2:1 (R/D = 0,904) Semi-elíptico ASME 2:1 (R/D = 0,825) Somente Abaulado – Raso (R/D = 1,25) Somente Abaulado – Normal (R/D = 1,00) Somente Abaulado – Profundo (R/D = 0,825) Plano Rebordeado (r/D ≤≤≤≤ 0,10) Toricônico ASME 6% (60º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Toricônico ASME 10% (60º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 85º) Abaulado Raso Semi-Esférico HorizontalVertical Geometria - Tampos AplicaçãoGeometria - Tampos Aplicação ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 32 Tampo SuperiorTampo Inferior PressurizadoAtmosférico Plano ASME Cônico (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Toroesférico ASME 6% Toroesférico ASME (L ≤≤≤≤ D0; r ≥≥≥≥ 0,06D0 e r ≥≥≥≥ 3t) Semi-elíptico ASME 2:1 (L/D = 0,904) Toricônico ASME 6% (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º) Toricônico ASME (15º ≤≤≤≤ αααα ≤≤≤≤ 60º ; r ≥≥≥≥ 0,06D0 e r ≥≥≥≥ 3t) Semi-Esférico HorizontalVertical Geometria - Tampos AplicaçãoGeometria - Tampos Aplicação
  17. 17. 23/8/2005 17 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 33 D - Diâmetro Interno H - Altura da Parte Cilíndrica Hc - Altura do Costado Hts - Altura Interna do Tampo Superior Hti - Altura Interna do Tampo Inferior hss - Altura da Saia Superior hsi - Altura da Saia Inferior LTS - Linha de Tangência Superior LTI - Linha de Tangência Inferior LSS - Linha de Solda Superior LSI - Linha de Solda Inferior HLL - Altura da Superfície Livre do Líquido Vasos Verticais - NomenclaturaVasos Verticais - Nomenclatura ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 34 D - Diâmetro Interno Ht - Altura Interna do Tampo hs - Altura da parte reta L - Comprimento da parte cilíndrica Lc - Comprimento do corpo do tanque LS - Linha de Solda LT - Linha de Tangência HLL - Altura da Superfície Livre do Líquido. Vasos Horizontais - NomenclaturaVasos Horizontais - Nomenclatura
  18. 18. 23/8/2005 18 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 35 Comparação entre Volume Útil, Real e Total Geometria - VolumesGeometria - Volumes ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 36 ( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ] hsDdzhLhhLzzdzzrzrrLrLV h z h z 2 1 0 2 0 222 222222 4 222 π π +       −+−−−+−+−−+−= ∫ ∫= = Volume – Tampos TorisféricosVolume – Tampos Torisféricos
  19. 19. 23/8/2005 19 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 37 ( ) ( )[ ] [ ] hsDdzzh h R dzzrzrrLrLV h z h z 2 1 0 2 0 2 22 2 2 22222 4 2 π π +         −+−+−−+−= ∫ ∫= = Volume – Tampos ToricônicosVolume – Tampos Toricônicos ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 38 hsD h zD V h z 2 2 0 2 2 23 43 1 2 π π +                 −      = = Volume – Tampos SemielípticosVolume – Tampos Semielípticos
  20. 20. 23/8/2005 20 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 39 HDV . 4 2π = O volume do costado será o volume de um cilindro. Volume – Costado CilíndricoVolume – Costado Cilíndrico ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 40 Geometria - SustentaçãoGeometria - Sustentação
  21. 21. 23/8/2005 21 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 41 Vasos não inclusos no escopo de outras seções. Vasos não sujeitos à chama. Vasos que não sejam componentes de dispositivos rotativos, alternativos, tubulações ou transporte de produtos. Pressão Interna entre 15 psi (100 kPa) e 3000 psi (20 MPa). Diâmetro interno maior ou igual a 6” (152 mm). Não destinados a ocupação humana. ASME VIII -1: Escopo e Limites*ASME VIII -1: Escopo e Limites* * Limites nos quais os procedimentos descritos na norma foram testados e validados. Cabe ao projetista avaliar a validade destes procedimentos e sua aplicação fora dos limites indicados. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 42 ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites Conexões Roscadas: Até a 1ª Rosca Conexões Roscadas: Até a 1ª Rosca Outras Conexões: Até a 1ª Superfície de Vedação Outras Conexões: Até a 1ª Superfície de Vedação Fechamentos de Aberturas Fechamentos de Aberturas Conexões Flangeadas: Até a 1º Flange Conexões Flangeadas: Até a 1º Flange Conexões Soldadas: Até a 1ª Solda Circunferencial Conexões Soldadas: Até a 1ª Solda Circunferencial Partes Não- Pressurizados Soldadas diretamente no Vaso Partes Não- Pressurizados Soldadas diretamente no Vaso
  22. 22. 23/8/2005 22 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 43 UG-16 Espessura mínima de 1/16” (1,5 mm) ou 3/32” (2,5 mm) (Aços carbonos e aços de baixa liga – Ver restrições b itens 3,4 e 5). UG-20 Temperatura de projeto maior ou igual a temperatura média da parede do vaso em operação e igual ou menor do que os valores indicados, para cada material, nas tabelas das partes UCS e UHA. Na prática adota-se uma temperatura de projeto entre 30 e 50ºC maior do que a temperatura de operação. ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 44 UG-21 Pressão de projeto, no mínimo, igual àquela da condição mais severa de pressão esperada em operação normal. Sempre medida no topo do vaso. Recomenda-se utilizar a pressão de projeto 10% maior do que a pressão de operação com o objetivo de evitar a abertura constante da válvula de segurança. Obs.: A pressão considerada é manométrica, ou seja, a diferença de pressão entre ambos os lados da parede do vaso. ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites
  23. 23. 23/8/2005 23 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 45 Materiais - Tensão Admissível à TraçãoMateriais - Tensão Admissível à Tração A Máxima Tensão Admissível é o MENOR valor de: Tubos Soldados, Ferrosos e Não- ferrosos Ferro Fundido ou Forjado e Não- ferrosos Limite de EscoamentoResistência à Tração Abaixo da Temperatura Ambiente Materiais 5,3 TS TS 5,3 85,0 yS 3 2 yS.85,0 3 2 Onde: ST resistência à tração na temp. ambiente Sy resistência ao escoamento à temp. ambiente Favg multiplicador SRavg tensão que provoca a ruptura após 1000 horas SRmin mínima tensão que causa a ruptura Sc tensão média que produz a fluência de 0,01% em 1000hrs. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 46 A Máxima Tensão Admissível é o MENOR valor de: (1/2) ou Tubos Soldados, Ferrosos e Não-Ferrosos ou Ferro Fundido ou Forjado e Não-Ferrosos Limite de EscoamentoResistência à Tração Na Temperatura Ambiente ou Acima Material yS 3 2 yS.85,0 3 2 5,3 TS TS 5,3 85,0 TT RS 5,3 1,1 TT RS 5,3 85,0.1,1 yy RS 3 2 yy RS9,0 yy RS85,0 3 2 yy RS.85,0.9,0 Materiais - Tensão Admissível à TraçãoMateriais - Tensão Admissível à Tração Onde: ST resistência à tração na temp. ambiente Sy resistência ao escoamento à temp. ambiente Favg multiplicador SRavg tensão que provoca a ruptura após 1000 horas SRmin mínima tensão que causa a ruptura Sc tensão média que produz a fluência de 0,01% em 1000hrs.
  24. 24. 23/8/2005 24 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 47 A Máxima Tensão Admissível é o MENOR valor de: (2/2) Tubos Soldados, Ferrosos e Não-Ferrosos Ferro Fundido ou Forjado e Não-Ferrosos Taxa de FluênciaTensão de Ruptura Na Temperatura Ambiente ou Acima Material Materiais - Tensão Admissível à TraçãoMateriais - Tensão Admissível à Tração Onde: ST resistência à tração na temp. ambiente Sy resistência ao escoamento à temp. ambiente Favg multiplicador SRavg tensão que provoca a ruptura após 1000 horas SRmin mínima tensão que causa a ruptura Sc tensão média que produz a fluência de 0,01% em 1000hrs. Ravgavg SF Raavg SF .85,0. min.8,0 RS min.85,0.8,0 RS cS0,1 cS85,0 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 48 Os materiais admitidos pela norma ASME Seção VIII - Divisão I para a construção de vasos de pressão são apresentados nas tabelas especificadas por UG-23 e tem suas propriedades listadas na Seção II. Na Parte D da Seção II a norma apresenta a tensão admissível à tração, tensão de escoamento e tabelas para determinação da espessura dos componentes do vaso submetidos à pressão externa. A partir da edição 2004 o ASME separou a parte D em duas: uma para unidades inglesas e outra para unidades métricas, não sendo permitida a simples transformação de unidades. MateriaisMateriais
  25. 25. 23/8/2005 25 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 49 Em UG-23 são apresentadas as tabelas onde os materiais são classificados (por exemplo: Tabela UCS-23 – Aço carbono e baixa liga ou Tabela UHA-23 – Aço de Alta Liga) . Essa classificação será utilizada para a seleção da tabela de tensões admissíveis a ser usada (na Seção II, Parte D) e determinação da necessidade de teste de impacto ou tratamento térmico. MateriaisMateriais ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 50 A tabela de tensões apresenta: Gráfico de Pressão Externa Temperatura Limite MateriaisMateriais Notas IMPORTANTE!!!
  26. 26. 23/8/2005 26 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 51 A tabela de tensões apresenta: Tensões admissíveis a tração em ksi (ou MPa na métrica) Temperatura de projeto em °F (ou °C na métrica) MateriaisMateriais ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 52 Gráfico de Pressão Externa e Tensão Admissível de Compressão: MateriaisMateriais
  27. 27. 23/8/2005 27 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 53 Pressão Interna e Pressão Externa de Projeto. Peso do Vaso e seu Conteúdo sob Condição de Operação ou Teste (Incluindo Coluna de Líquido). Reações estáticas ao peso de equipamentos, motores, tubulações, isolação ou outros vasos acoplados ao vaso. Acoplamento de Internos. Acoplamento de Suportes (pernas, sapatas, saias, selas). Reações dinâmicas e cíclicas devidas a variações de pressão ou térmicas, ou a equipamentos montados no vaso. Vento, neve e reações sísmicas. Reações a impactos como aqueles devidos a choques de fluidos. Gradientes de temperatura e expansão térmica diferencial. Pressões anormais como a causada por deflagração. ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites UG-22 Cargas consideradas no projeto de um Vaso: ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 54 Tensões de Membrana – Teoria Clássica ConceitosConceitos Na condição de equilíbrio, para junta longitudinal: rLpLt 22 =θσ Reescrevendo: t pr =θσ 2 2 rprtx ππσ = t pr x 2 =σ Reescrevendo: E, para junta circunferencial:
  28. 28. 23/8/2005 28 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 55 Tensões de Membrana - Teoria de Lamé ConceitosConceitos 1 1 2 0 2 0 −           + = r r r r pθσ 1 2 0 −      = r r p xσ Tensões de Membrana - ASME p, t pr 60+=θσ p, t pr x 20 2 −=σ Leva em consideração resultados empíricos. onde r0 é o raio externo do cilindro. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 56 ConceitosConceitos Tensões de Membrana - Comparação
  29. 29. 23/8/2005 29 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 57 Conceitos - Juntas e TensõesConceitos - Juntas e Tensões Nas juntas LONGITUDINAIS são geradas tensões CIRCUNFERENCIAIS. Nas juntas CIRCUNFERENCIAIS são geradas tensões LONGITUDINAIS. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 58 Soldas - Categoria UW-3Soldas - Categoria UW-3 (1) Para solda tipo 4 e categoria C, não se aplica a solda de flanges parafusados. (2) Soldas para tampos semi-esféricos em costado estão excluídos. Figura UW-3 (ASME-VIII-1) A CATEGORIA representa a localização do cordão de solda.
  30. 30. 23/8/2005 30 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 59 Soldas - Radiografia UW-11Soldas - Radiografia UW-11 A Radiografia TOTAL é requerida para: • Soldas de topo em vasos que contém substâncias letais. • Soldas de topo em partes com espessura nominal que excedam 1 ½” (38 mm). (ver UW-11(a)(2)). • Soldas de topo em Geradores de Vapor sem Chama com pressão de projeto excedendo 50 psi (345 kPa). • Soldas de topo por eletrogás com passo simples maior do que 1 ½” (38 mm) e todas as soldas por eletroescória. A Radiografia PARCIAL pode ser usada em: • Soldas de topo dos Tipos 1 e 2 em que a radiografia total não é requerida. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 60 Soldas - Eficiência UW-12Soldas - Eficiência UW-12 • Depende somente do tipo de junta e grau de inspeção. • Exceção somente UW-11(a)(5) ou UW-12(d): E = 1,00E = 1,00 para espessura de tampos sem costura ou tensão circunferencial de seções sem costura quando a solda de conexão for radiografada, total ou parcialmente. E = 0,85E = 0,85 quando a solda de conexão não for radiografada. • Eficiências conforme tabela UW-12. Obs.: A radiografia parcial para atender UW-11(a)(5)(b) não pode ser usada para satisfazer as regras de radiografia parcial de outras juntas soldadas.
  31. 31. 23/8/2005 31 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 61 Soldas - Eficiência UW-12Soldas - Eficiência UW-12 Total Parcial Sem 1 Solda de topo em ambos os lados da chapa, de acordo com UW-35. Soldas com mata-junta definitiva estão exclusas desta categoria Nenhuma A, B, C e D 1,00 0,85 0,70 (a) Nenhuma exceto quando indicado em (b) abaixo A, B, C e D 0,90 0,80 0,65 (b) Para juntas circunferenciais em chapas planas com ressalto. A, B e C 0,90 0,80 0,65 3 Solda de topo em apenas um lado da chapa sem mata-junta Apenas em soldas circunferenciais de topo com espessura menor ou igual a 16 mm e diâmetro máximo de 610 mm A, B e C - - 0,60 Solda de topo em apenas um lado da chapa com mata-junta permanente. 2 Eficiência da Solda Tipo de Solda Descrição da Solda Categoria da Junta Limitações ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 62 Total Parcial Sem (a) Juntas longitudinais com espessura menor ou igual a 10 mm A - - 0,55 (b) Juntas circunferenciais com espessura menor ou igual a 16 mm B e C 1 - - 0,55 (a) Juntas circunferenciais2 para soldar tampos em costado com diâmetro do costado menor ou igual a 610 mm e espessura do casco menor ou igual a 13 mm. B - - 0,50 (b) Juntas circunferenciais para soldar jaquetas no costado com espessura menor ou igual a 16 mm, onde a distância do centro da solda tampão à borda da chapa é no mínimo 1,5 x diâmetro do furo do tampão. C - - 0,50 4 Solda simples de filete em juntas sobrepostas com solda de tampão conforme UW-17 5 Limitações Categoria da Junta Eficiência da Solda Solda dupla de filete em juntas sobrepostas Tipo de Solda Descrição da Solda Soldas - Eficiência UW-12Soldas - Eficiência UW-12
  32. 32. 23/8/2005 32 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 63 Total Parcial Sem (a) Para solda de tampos com pressão no lado convexo com espessura menor ou igual a 16 mm, apenas com o uso de solda em filete no lado interno. A e B - - 0,45 (b) Para solda de tampos com pressão em ambos os lados em cascos com diâmetro interno menor ou igual a 610 mm e espessura máxima de 6 mm com solda de filete no lado externo do flange do tampo apenas. A e B - - 0,45 7 Soldas em juntas de canto com penetração total, parcial e/ou solda em juntas de ângulo Os tipos de solda limitados pelas Fig.UW- 13.2 e Fig.UW-16.1 C e D - - - 8 Soldas em juntas de ângulo Exceto as soldas projetadas por U-2(g) para as juntas da categoria B e C. B, C e D - - - 6 Limitações Categoria da Junta Eficiência da Solda Soldas simples de filete em juntas sobrepostas sem solda de tampão. Tipo de Solda Descrição da Solda Soldas - Eficiência UW-12Soldas - Eficiência UW-12 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 64 Cascos Cilíndricos Finos UG-27(c)(1)Cascos Cilíndricos Finos UG-27(c)(1) Onde: R é o raio interno do cilindro (mm); P é a pressão interna de projeto (kgf/cm2); S.E é o produto da tensão admissível à tração (S) do material na temperatura do projeto pela eficiência da junta soldada (E) (kgf/cm2). Tensões Circunferenciais, Juntas Longitudinais Utilizar a menor espessura entre UG-27 (c)(1) e UG-27 (c)(2) Costado – Pressão InternaCostado – Pressão Interna Válido para t ≤≤≤≤ R/2 ou P ≤≤≤≤ 0,385.S.E. PSE PR t 6,0− =
  33. 33. 23/8/2005 33 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 65 Válido para t ≤≤≤≤ R/2 ou P ≤≤≤≤ 1,25.S.E. Tensões Longitudinais, Juntas Circunferenciais Cascos Cilíndricos Finos UG-27(c)(2)Cascos Cilíndricos Finos UG-27(c)(2) Costado – Pressão InternaCostado – Pressão Interna PSE PR t 4,02 + = Onde: R é o raio interno do cilindro (mm); P é a pressão interna de projeto (kgf/cm2); S.E é o produto da tensão admissível à tração (S) do material na temperatura do projeto pela eficiência da junta soldada (E) (kgf/cm2). Utilizar a menor espessura entre UG-27 (c)(1) e UG-27 (c)(2) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 66 Juntas Longitudinais, Tensões Circunferenciais Juntas Circunferenciais, Tensões Longitudinais A Pressão Máxima Admissível será a menor das duas pressões calculadas acima. Cascos Cilíndricos Finos UG-27(c)(1) e (2)Cascos Cilíndricos Finos UG-27(c)(1) e (2) Costado – Pressão InternaCostado – Pressão Interna tR SEt P 6,0+ = tR SEt P 4,0 2 − = Pressão Admissível
  34. 34. 23/8/2005 34 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 67 São os Cascos Cilíndricos que não se enquadram nas condições anteriores: t > R/2 ou P > 0,385.S.E (para Juntas Longitudinais) ou P > 1,25.S.E (para Juntas Circunferenciais) Tensões Circunferenciais, Juntas Longitudinais Tensões Longitudinais, Juntas Circunferenciais Utilizar a MAIOR Espessura. Costado – Pressão InternaCostado – Pressão Interna Cascos Cilíndricos Espessos 1-2(a)(1)Cascos Cilíndricos Espessos 1-2(a)(1)         − − + = 1 PSE PSE Rt         −      += 11 SE P Rt ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 68 São os Cascos Cilíndricos que não se enquadram nas condições anteriores: t > R/2 ou P > 0,385.S.E (para Juntas Longitudinais) ou P > 1,25.S.E (para Juntas Circunferenciais) Tensões Circunferenciais, Juntas Longitudinais Tensões Longitudinais, Juntas Circunferenciais Utilizar a MENOR Pressão. Costado – Pressão InternaCostado – Pressão Interna Cascos Cilíndricos Espessos 1-2(a)(1)Cascos Cilíndricos Espessos 1-2(a)(1)       + − = 1 1 Z Z SEP ( )1−= ZSEP Onde: 2       + = R tR Z
  35. 35. 23/8/2005 35 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 69 Pressão Hidrostática de LíquidoPressão Hidrostática de Líquido Onde: Ph Pressão da coluna hidrostática ρ Densidade do fluido g Aceleração gravitacional. H Altura da superfície livre do líquido até o ponto considerado, normalmente a base do costado. Pressão interna somada a esta pressão Costado – Pressão InternaCostado – Pressão Interna gHPh ρ= ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 70 São aqueles em que t < 0,356.L ou P < 0,665.S.E Onde: P pressão interna de projeto (kgf/cm2). L raio interno da calota esférica (mm). S tensão admissível do material (kgf/cm2). E eficiência de solda do tampo. t espessura do tampo (mm). Tampo Semi-esférico – Pressão InternaTampo Semi-esférico – Pressão Interna Cascos Esféricos Finos UG-32(f)Cascos Esféricos Finos UG-32(f) PSE PL t 2,02 − = tL SEt P 2,0 2 + =
  36. 36. 23/8/2005 36 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 71 Para vasos que não satisfaçam as condições acima, ou seja, t < 0,356.L ou P < 0,665.S.E, a espessura em função da pressão e a pressão em função da espessura são dadas em (1-3) respectivamente por: Tampo Semi-esférico – Pressão InternaTampo Semi-esférico – Pressão Interna Cascos Esféricos Espessos 1-3Cascos Esféricos Espessos 1-3 ( )         − − + = 1 2 23 PSE PSE Rt       + − = 2 1 2 Y Y SEP 3       + = R tR YOnde: Onde: P pressão interna de projeto (kgf/cm2). R raio interno da calota esférica (mm). S tensão admissível do material (kgf/cm2). E eficiência de solda do tampo. t espessura do tampo (mm). ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 72 Para tampos semi-elípticos a espessura mínima (t) e a pressão admissível são dadas em (1-4) respectivamente por: sendo h a altura interna do tampo (mm) sem a parte reta, ou do semi-eixo menor da elipse. Para tampos elípticos com relação de semi-eixos 2:1, o mais comum, K é igual a 1,0. Porém a relação entre os semi-eixos do tampo elípticos pode variar de 1:1 até 3:1. Apêndice 1-4 – Mandatório, tabela 1-4.1 (D/2h) Tampo Semi-elíptico – Pressão InternaTampo Semi-elíptico – Pressão Interna PSE PDK t 2,02 − =               += 2 2 2 6 1 h D k tKD SEt P 2,0 2 + =
  37. 37. 23/8/2005 37 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 73 Se K > 1,0 e o material do tampo tiver a mínima tensão de ruptura à tração maior do que 70.000 PSI (482 MPa) a tensão admissível deve ser definida pelo seguinte procedimento: 1. Adote a tensão admissível à temperatura ambiente igual à 20.000 PSI (138 MPa). 2. Varie a tensão admissível com a temperatura proporcionalmente à variação apresentada na tabela do material. Exemplo: Para utilizar o material SA-240 329 (que apresenta uma tensão de ruptura de 90,0 KSI) à temperatura de 300 ºF tomamos as tensões admissíveis à temperatura ambiente e à 300 ºF, respectivamente 25,7 KSI e 24,8 KSI. Fazendo 24,8/25,7 temos uma tensão 96,5% menor. Adotando a tensão admissível à temperatura ambiente como 20,0 KSI, a tensão à 300 ºF será dada por: 0,965 x 20,0 = 19,3 KSI. Tampo Semi-elíptico – Pressão InternaTampo Semi-elíptico – Pressão Interna Nota 1, Apêndice 1-4, página 330.Nota 1, Apêndice 1-4, página 330. ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 74 Comparando-se a equação da espessura do tampo semi- elíptico, para o caso em que K = 1, com a equação da espessura do costado, nota-se que a espessura mínima requerida resulta praticamente a mesma em ambos os casos. Deve ser observado, entretanto, que para tampos conformados, de uma maneira geral, é preciso acrescentar uma sobrespessura para compensar a redução da espessura das chapas no processo de conformação. Tampo Semi-elíptico – Pressão InternaTampo Semi-elíptico – Pressão Interna Espessura do Tampo Semi-elíptico 2:1 x Espessura do Costado Cilíndrico Espessura do Tampo Semi-elíptico 2:1 x Espessura do Costado Cilíndrico Uma aproximação aceitável por UG-32(d) para um tampo semi-elíptico 2:1 é um torisférico com r = 0,17D e L = 0,90D. Dica!Dica!
  38. 38. 23/8/2005 38 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 75 Conforme UG-32(j): r > 6%Do r > 3t L < Do Onde: Tampo Torisférico – Pressão InternaTampo Torisférico – Pressão Interna A Espessura mínima (t) e a pressão admissível (P) por UG-32(e) para tampos torisféricos 6% são dadas respectivamente por: PSE PL t 1,0 885,0 − = tL SEt P 1,0885,0 + = PSE PLM t 2,02 − =         += r L M 3 4 1 Para tampos torisféricos genéricos, por 1-4(d) temos: tLM SEt P 2,0 2 + = ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 76 Tampo Torisférico – Pressão InternaTampo Torisférico – Pressão Interna Como nos tampos Semi-elípticos: Se K > 1,0 e o material do tampo tiver a mínima tensão de ruptura à tração maior do que 70.000 PSI (482 MPa) a tensão admissível deve ser definida pelo seguinte procedimento: 1. Adote a tensão admissível à temperatura ambiente igual à 20.000 PSI (138 MPa). 2. Varie a tensão admissível com a temperatura proporcionalmente à variação apresentada na tabela do material. Nota 1, Apêndice 1-4, página 330.Nota 1, Apêndice 1-4, página 330.
  39. 39. 23/8/2005 39 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 77 Tampos de Pequenas EspessurasTampos de Pequenas Espessuras Tensões nos Tampos Abaulados sob Pressão Interna Para os tampos abaulados de pequena espessura (0,0005<t/L<0,002) pode haver um colapso na região rebordeada devido à tensão de compressão ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 78 Para os tampos Torisféricos e Semi-elípticos, se a temperatura máxima de projeto for menor do que a apresentada na tabela 1-4.3 em função do material do vaso, e: 002,00005,0 <≤ L t Onde t é a espessura e L é o raio esférico dos tampos torisféricos ou o raio esférico equivalente dos tampos semi-elípticos, dado na tabela ao lado, deverá ser feita a verificação apresentada em 1-4(f). Das tabelas 1-4.4 e UG-37 Valores Equivalentes do Raio Esférico (L) e do Raio de Rebordeamento (r) D/2h L/D r/D 3,0 1,36 0,10 2,8 1,27 0,11 2,6 1,18 0,12 2,4 1,08 0,13 2,2 0,99 0,15 2,0 0,90 0,17 1,8 0,81 0,20 1,6 0,73 0,24 1,4 0,65 0,29 1,2 0,57 0,37 1,0 0,50 0,50 Das tabelas 1-4.4 e UG-37 Valores Equivalentes do Raio Esférico (L) e do Raio de Rebordeamento (r) D/2h L/D r/D 3,0 1,36 0,10 2,8 1,27 0,11 2,6 1,18 0,12 2,4 1,08 0,13 2,2 0,99 0,15 2,0 0,90 0,17 1,8 0,81 0,20 1,6 0,73 0,24 1,4 0,65 0,29 1,2 0,57 0,37 1,0 0,50 0,50 Tampos de Pequena EspessuraTampos de Pequena Espessura Para temperaturas maiores do que as apresentadas na tabela 1-4.3, outros métodos, não descritos pelo ASME, devem ser aplicados (U-2(g)). Atenção!Atenção!
  40. 40. 23/8/2005 40 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 79 Tampos de Pequena EspessuraTampos de Pequena Espessura Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f)Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f) r, D, t, L Calcule: r/D r/D < 0,08 25,1 086,031,9 2 1 = −= C D rC D rC D rC 6,246,1 605,0692,0 2 1 −= += ( )r tECS Te 1= Sim Não 1 1) Calcule a razão r/D 2) Calcule os coeficientes C1 e C2 em função da razão r/D. 3) Calcule a tensão de flexão elástica Se ET é o módulo de elasticidade do material na temperatura máxima de projeto. O valor de ET deve ser pego na tabela TM (seção II, parte D) aplicável ao material do tampo. Partindo da espessura t calculada por UG-32 ou 1-4: ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 80 Tampos de Pequena EspessuraTampos de Pequena Espessura Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f)Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f) a=0,5D-r ; b=L-r Re=c+r Sim Não 1 5) Calcule as constantes ββββ e ϕ.ϕ.ϕ.ϕ. 6) Calcule o valor c em função dos valores de ββββ e ϕϕϕϕ. 7) Calcule o valor de Re. 4) Calcule as constantes a e b β=arcos(a/b) ; ( ) r Lt=ϕ ϕ < β c=a/[cos(β-ϕ)]c=a 2
  41. 41. 23/8/2005 41 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 81 Tampos de Pequena EspessuraTampos de Pequena Espessura Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f)Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f) SimNão 2 9) Calcule a pressão interna que resulta na tensão de escoamento no ponto de máxima tensão (Py). 10) Calcule a pressão interna que resultaria em falha da seção rebordeada (Pck) em função da relação Pe/Py. 8) Calcule a pressão interna na qual espera-se que produza flambagem elástica (Pe). Pe/Py<1,0 Pck=0,6Pe Pck=2,0Py ( )[ ]15,02 − = rRRC tS P ee e e ( )[ ]15,02 − = rRRC tS P ee y y Pe/Py<8,29 Pck=0,408Py+0,192Pe 3 Não Sim ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 82 Tampos de Pequena EspessuraTampos de Pequena Espessura Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f)Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f) Sim Não 3 12) Se Pck/1,5 > P, o tampo está aprovado, caso contrário aumente a espessura e refaça a verificação. 11) Calcule Pck/1,5 Pck/1,5>P Tampo está Aprovado Pck/1,5 Tampo está Reprovado. Aumente a espessura (t) e refaça a verificação Esta verificação foi introduzida na adenda 2003 Dica!Dica!
  42. 42. 23/8/2005 42 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 83 Tampo Cônico e Toricônicos Aplicação - Pressão Interna Tampo Cônico e Toricônicos Aplicação - Pressão Interna ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 84 Os tampos ou seções cônicas, sem a seção de concordância ou rebordeada, devem ter uma espessura mínima (t) ou uma pressão admissível (P) dadas por UG-32(g): ( )PSE PD t 6,0cos2 − = α Onde: P pressão de projeto interna. D diâmetro interno da base do cone. S tensão admissível do material escolhido à temperatura de projeto. E eficiência de solda. α semi-ângulo do vértice do cone. Tampo Cônico - Pressão InternaTampo Cônico - Pressão Interna α α cos2,1 cos2 tD SEt P + = Estas equações são válidas somente para os casos em que αααα ≤≤≤≤ 30º. Cones com semi-ângulo maior do que 30º poderão ser utilizados desde que as tensões na junção cone-cilindro sejam analisadas por 1-5(g). Atenção!Atenção!
  43. 43. 23/8/2005 43 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 85 Em 1-5(d) é descrito o procedimento para verificação da união do cone com o costado cilíndrico para cones com semi- ângulo até 30°. Calcule inicialmente o valor adimensional: Extraia da tabela 1-5.1 (reproduzida ao lado) o valor de ∆∆∆∆. Se o valor de ∆∆∆∆ for maior ou igual a αααα a junção não necessitará de nenhum reforço além daquele inerente à sua construção. 1ES P s Tabela 1-5.1 Valores de ∆∆∆∆ para Junção do Cone com Cilindro Maior P/SsE1 ∆∆∆∆(graus) 0,001 11,0 0,002 15,0 0,003 18,0 0,004 21,0 0,005 23,0 0,006 25,0 0,007 27,0 0,008 28,5 0,009 30,0 Tabela 1-5.1 Valores de ∆∆∆∆ para Junção do Cone com Cilindro Maior P/SsE1 ∆∆∆∆(graus) 0,001 11,0 0,002 15,0 0,003 18,0 0,004 21,0 0,005 23,0 0,006 25,0 0,007 27,0 0,008 28,5 0,009 30,0 Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 86 Onde: k = 1 : se nenhuma área adicional é requerida ou k = y/(SrEr): se um anel de reforço é requerido, mas não menor do que 1. O valor de y na equação acima será: y = SsEs: para o anel de reforço no costado ou y = ScEc : para o anel de reforço no cone. (...) α α tan1 1       ∆ −= ES RkQ A s LL rL Porém se o valor de ∆∆∆∆ for menor do que αααα, deve ser calculada a área de reforço requerida por: Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)
  44. 44. 23/8/2005 44 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 87 (...) Ss, Sc, Sr são as tensões admissíveis na temperatura de projeto. Es, Ec, Er são os módulos de elasticidade dos materiais. Os índices s, c e r referem-se respectivamente aos dados do costado (shell), do cone e do reforço. E1 é a eficiência de junta longitudinal do cilindro. Para compressão E1 = 1,0 para junta de topo. RL é o raio interno do cilindro maior. QL é uma força por unidade de comprimento dada pela soma: Onde f1 é a força axial agindo na extremidade maior do cone. Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°) 1 2 f PR Q L L += ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 88 O termo PRL/2 representa uma força de tração. Quando o termo f1 é uma força de compressão e maior do que o valor de PRL/2 o projeto deve ser feito usando outros modelos não fornecidos pela norma (U-2(g)). Neste caso, as tensões localizadas não devem exceder os valores especificados em 1-5(g)(1) e (2). Após calcular a área requerida ArL deve ser calculada a área efetiva e disponível de reforço AeL por: Onde t é a espessura requerida do cilindro, ts a espessura nominal do cilindro, tr a espessura requerida do cone e tc a espessura nominal do cone. Caso o valor de AeL seja menor do que ArL, a junção não está devidamente reforçada e uma área adicional deve ser adicionada. Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°) ( ) ( ) αcos cL rcsLseL tR tttRttA −+−=
  45. 45. 23/8/2005 45 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 89 A adição de área de reforço pode ser feita pelo aumento da espessura nominal do cilindro e/ou do cone ou pela adição de anéis de reforço no cilindro ou no cone. Esta última opção requer que a área adicionada esteja compreendida em uma distância (RLts)1/2 a partir da junção. Além disso, o centróide do anel de reforço deve estar, no máximo, a uma distância de 0,25(RLts)1/2 a partir da junção. Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 90 Junção Cone-Cilindro – U-2(g) A norma ASME, em seu apêndice 1-5(g), prevê que o cálculo das seções cone-cilindro com semi-ângulo do vértice maior do que 30° devem ser feitos por uma análise especial. A norma chega a indicar a análise de viga em fundação elástica de Timoshenko, Hetenyi ou o trabalho de Watts e Lang. Entretanto, a norma não descreve nenhum destes procedimentos, nem mostra como devem ser adaptados à junção cone-cilindro. O livro de Henry Bednar, um clássico no cálculo de vasos de pressão, apresenta em seu capítulo oitavo um método para a análise da junção cone-cilindro. Este trabalho é um resumo do paper de Bordman, “Stresses at Junction of Cone and Cylinder in Tanks with Bottoms or Ends”. Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
  46. 46. 23/8/2005 46 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 91 Junção Cone-Cilindro – Bednar O trabalho apresentado é uma análise de tensões localizadas na junção cone-cilindro, substituindo o cone por um cilindro equivalente, no ponto da junção que se está analisando. A análise deve ser feita na base MAIOR do cone e na base MENOR do cone. O procedimento proposto por Bednar é o seguinte: 1. Calcular a relação de espessuras n 2. Verificar se o comprimento da geratriz do cone obedece à seguinte relação: cilindro cone t t n = αcos 2 Rnt L ≥ onde R – Raio médio da seção cilíndrica em análise t – Espessura nominal da seção cilíndrica em análise Nota: Esta relação e este comprimento deve ser calculado para a junção maior e menor Nota:Nota: Esta relação e eEsta relação e esteste comprimento deve sercomprimento deve ser calculado para a juncalculado para a junçãçãoo maior e menormaior e menor Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 92 Junção Cone-Cilindro – Bednar 3. Calcular os seguintes coeficientes: Nota: Estes coeficientes devem ser calculados para a junção menor e maior Nota:Nota: Estes coeficientesEstes coeficientes devem ser calculadosdevem ser calculados para a junpara a junçãção menor eo menor e maiormaior n k αcos = ( )[ ] knknnkkn knnk V ++++ ++ = 222 211 2324 2 1 ( )[ ] ( )14 11 3 2 1 2 + −+ = kn nVkn V αtan669,4 2VX = αtan)2(285,1 21 VVY −= 2 n X U = Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
  47. 47. 23/8/2005 47 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 93 Junção Cone-Cilindro – Bednar 4. Calcular a Pressão Equivalente, Pe, para a Tensão Longitudinal (W: (+) tração, (-) compressão): Nota: Esta pressão deve ser calculada para a junção maior e menor A pressão Pe deve ser calculada do lado em o momento causa tração(+), barlavento, e do lado em que o momento causa compressão(-), sotavento. Nota: Esta pressão deve ser calculada para a junção maior e menor A pressão Pe deve ser calculada do lado em o momento causa tração(+), barlavento, e do lado em que o momento causa compressão(-), sotavento. D W D M l ππ +±= 2 4 D l PPe 4 += Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 94 Junção Cone-Cilindro – Bednar Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
  48. 48. 23/8/2005 48 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 95 Junção Cone-Cilindro – Bednar 5. Analisar a Junção Cone-Cilindro do lado Maior a) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Externa do Cilindro b) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Interna do Cilindro c) Calcular a Tensão Membrana no Cilindro S t R X t RP L L L L Le L 35,0 ≤        −=σ S t R X t RP L L L L Le L 35,0 ≤        +=σ S t R Y P P t RP L L L e L Le tm 5,11 ≤        −=σ Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 96 Junção Cone-Cilindro – Bednar 5. Analisar a Junção Cone-Cilindro do lado Maior d) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Externa do Cone e) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Interna do Cone f) Calcular a Tensão Membrana no Cone S t R U nt RP L L L LL Le L 3 cos 5,0 ≤         −= α σ S t R U nt RP L L L LL Le L 3 cos 5,0 ≤         += α σ S t R Y P P nt RP L L L e LL Le tm 5,1 cos 1 ≤        −= α σ Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
  49. 49. 23/8/2005 49 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 97 Junção Cone-Cilindro – Bednar 6. Analisar a Junção Cone-Cilindro do lado Menor a) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Externa do Cilindro b) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Interna do Cilindro c) Calcular a Tensão Membrana no Cilindro S t R X t RP S S S S Se S 35,0 ≤         +=σ S t R X t RP S S S S Se S 35,0 ≤        −=σ S t R Y P P t RP S S S e S Se tm 5,11 ≤        +=σ Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°) ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 98 Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°) Junção Cone-Cilindro – Bednar 6. Analisar a Junção Cone-Cilindro do lado Menor d) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Externa do Cone e) Calcular a Tensão Longitudinal na Superfície Interna do Cone f) Calcular a Tensão Membrana no Cone S t R U nt RP S S S SS Se S 3 cos 5,0 ≤        += α σ S t R U nt RP S S S SS Se S 3 cos 5,0 ≤        −= α σ S t R Y P P nt RP S S S e SS Se tm 5,1 cos 1 ≤         += α σ
  50. 50. 23/8/2005 50 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 99 Os tampos toricônicos podem ser usados para semi-ângulos até 30° e são obrigatórios para semi-ângulos maiores do que 30° caso não seja feita uma análise especial por 1-5(g). A espessura mínima da parte cônica de um tampo ou seção toricônica é dada em UG-32(g)(4) por: Ou seja, é a mesma de um cone isolado. Onde Di é dado por: ( )αcos12 −−= rDDi ( )PSE PD t i 6,0cos2 − = α Tampo Toricônico - Pressão InternaTampo Toricônico - Pressão Interna ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 100 Já a espessura mínima da parte toroidal é dada em 1-4(d)(3) por: Onde: e P é a pressão interna, D é o diâmetro interno da saia do tampo, S é a tensão admissível do material na temperatura de projeto, E é a eficiência de solda do tampo, r é o raio da seção rebordeada e αααα é o semi-ângulo do vértice. A espessura final requerida do tampo será a MAIOR entre a requerida para o cone e para a seção toroidal. PSE PLM t 2,02 − =         += r L M 3 4 1 αcos2 iD L = Tampo Toricônico - Pressão InternaTampo Toricônico - Pressão Interna
  51. 51. 23/8/2005 51 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 101 Tampos - Dimensionamento da Parte RetaTampos - Dimensionamento da Parte Reta Uso obrigatório de Parte Reta se todas as condições forem verdadeiras: Tampos conformados mais espessos do que o costado. Com pressão no lado côncavo. Unidos por solda de topo. Espessura Mínima da Parte Reta é a espessura requerida por uma casca cilíndrica sem costura de mesmo diâmetro interno. Comprimento Mínimo da Parte Reta: Menor entre: 3 vezes a espessura do tampo ou 1 ½” (38 mm). Mínimo suficiente para prover um adelgaçamento (quando requerido por UW-9). ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 102 AdelgaçamentoAdelgaçamentoAdelgaçamentoAdelgaçamentoAdelgaçamentoAdelgaçamentoAdelgaçamentoAdelgaçamento O Adelgaçamento é requerido quando: th > 1,25.ts ou; th - ts > 3/8” (10 mm); onde th é a espessura do tampo e ts é a espessura do costado. Comprimento Mínimo do Adelgaçamento (llll) deve ser Maior ou igual a 3y. (ver figura) Tampos - Dimensionamento da Parte RetaTampos - Dimensionamento da Parte Reta
  52. 52. 23/8/2005 52 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 103 Critérios para Teste Hidrostático UGCritérios para Teste Hidrostático UG--99(b)99(b) K Relação entre as Tensões Admissíveis do material à temperatura de teste e à temperatura de Projeto PMTA Pressão Máxima de Trabalho Admissível Teste Hidrostático - CritériosTeste Hidrostático - Critérios Pela Nota 33 (página 73), a PMTA pode ser assumida como a Pressão de Projeto quando não for feito cálculo para determinar a PMTA Dica!Dica! Pteste = 1,3 . K . PMTAPteste = 1,3 . K . PMTA ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 104 Pcalculada Menor das máximas pressões calculadas para as diversas partes do vaso Hmca Pressão da coluna hidrostática no ponto considerado. Teste Hidrostático - CritériosTeste Hidrostático - Critérios Critérios para Teste Hidrostático UGCritérios para Teste Hidrostático UG--99(c)99(c) Pteste = 1,3 . Pcalculada -HmcaPteste = 1,3 . Pcalculada -Hmca
  53. 53. 23/8/2005 53 ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 105 Critérios para Teste Pneumático UGCritérios para Teste Pneumático UG--100(b)100(b) K Relação entre as Tensões Admissíveis do material à temperatura de teste e à temperatura de Projeto. PMTA Pressão Máxima de Trabalho Admissível Teste Hidrostático - CritériosTeste Hidrostático - Critérios Pteste = 1,1 . K . PMTAPteste = 1,1 . K . PMTA O teste pneumático só deve ser utilizado em último caso!! Veja restrições em UG-100. Atenção!Atenção! ©2005-Cérebro S.A. - Julho/2005 R.JosédeAlencar,293–9°Andar,Sala91,Centro,Campinas–SP Fone:193739-6200-Fax193739-6215 106 1. ASME Seção VIII – Divisão I “Rules for construction of pressure vessels” – The American Society of Mechanical Engineers, 2004 Edition. 2. ASME Seção II – Parte D “Materials – Properties” – The American Society of Mechanical Engineers, 2004 Edition. 3. Bednar, H. “Pressure Vessel Design Handbook" - Second Edition - Krieger Publishing Company – 1991. 4. Brownell, L. E. & Young, E. H. "Equipment Design" - First Edition - John Wiley & Sons, Inc. 5. Moss, Dennis R. - “Pressure Vessel Design Manual” Second Edition – Butterworth Heinemann – 1997 6. Jawad, Maan F. “Guidebook for the Design of ASME VIII Pressure Vessels”- ASME Press - 1998 1. ASME Seção VIII – Divisão I “Rules for construction of pressure vessels” – The American Society of Mechanical Engineers, 2004 Edition. 2. ASME Seção II – Parte D “Materials – Properties” – The American Society of Mechanical Engineers, 2004 Edition. 3. Bednar, H. “Pressure Vessel Design Handbook" - Second Edition - Krieger Publishing Company – 1991. 4. Brownell, L. E. & Young, E. H. "Equipment Design" - First Edition - John Wiley & Sons, Inc. 5. Moss, Dennis R. - “Pressure Vessel Design Manual” Second Edition – Butterworth Heinemann – 1997 6. Jawad, Maan F. “Guidebook for the Design of ASME VIII Pressure Vessels”- ASME Press - 1998 Bibliografia BásicaBibliografia Básica

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