Vasos de Pressão e Acumuladores

A 9 - V A S O S D E P R E S S Ã O E A C U M U L A D O R E S
Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia Mecânica
Graduação em Engenharia Mecânica
Disciplina: SCHP
Professor: João Cícero
Alunos:
Bruno Alexandre Roque
Guilherme Augusto de Oliveira
Polliana Cândida Oliveira Martins
Salim Jorge Feres Neto

Índice
 Objetivos;
 Vasos de Pressão;
 Acumuladores;
 Conclusões;
 Bibliografia.

Objetivos
Apresentar os principais tipos de
vasos de pressão e acumuladores,
formas construtivas, materiais,
utilização e normas.

Vasos de Pressão - Definições
O nome vaso de pressão designa genericamente
todos os recipientes estanques, de qualquer tipo,
dimensões, formato ou finalidade, capazes de conter
um fluido pressurizado. Dentro de uma definição tão
abrangente inclui-se uma enorme variedade de
equipamentos, desde uma simples panela de pressão
doméstica até os mais sofisticados reatores
nuclerares.

Aplicações
 Podem ser empregados em 03 situações distintas:
 Armazenamento de gases sob pressão:para que possam
ter um grande peso em volume pequeno (alta densidade
kg/m³);
 Acumulação intermediária de líquidos e gases: ocorre em
sistemas onde é necessária a armazenagem de líquidos
ou gases entre etapas de um mesmo processo ou entre
processos distintos;
 Processamento de gases e líquido: Inúmeros processos
de transformação devem ser efetuados sob pressão.

Classificação
Quanto à função:
 Vasos não-sujeitos à chama ( vasos de
armazenamento e acúmulo, Torres de destilação,
reatores diversos, esferas de armazenamento de
gases, permutadores de calor)
 Vasos Sujeitos à chama (caldeiras e fornos)

 Quanto à pressão de operação:
 Quanto à posição da instalação (em relação
ao solo):
 Cilindro vertical: DI e DE, paralelo0s em relação ao solo e
CET, perpendicular ao solo;
 Cilindro Inclinado: DE,DI,CET, inclinados em relação ao solo;
 Cilindro Horizontal: De,DI perpendiculares ao solo e CET,
paralelo ao solo;
 Cilindro Esférico: Quando a dimensão CET não pode ser
definida

Componentes Estruturais
 O casco dos vasos de pressão tem sempre o formato de
uma superfície de revolução, salvo raríssimas exceções.
 Os tampos são peças para fechamento dos cascos
cilíndricos dos vasos, podendo ter formatos elípticos,
esféricos, cônicos, hemisféricos e planos. A escolha do
tampo é dada por fatores como: Exigência do serviço,
Diâmetro, Pressão de Operação.
 Aberturas e reforços têm várias finalidades no vaso de
pressão. Bocais são aberturas feitas com a finalidade de:
ligar tubulações de entrada e saída de produto, instalação
de válvulas de segurança, instrumentos, drenos e
respiros.

Exemplo de instalação de bocais

Reforços
São componentes colocados nas aberturas de
diâmetro maior, de forma a compensar a perda de massa
resistente dessas aberturas. Podem existir aberturas para
ligação entre o corpo do vaso e outras partes, como para
pontos de drenagem. Os vasos de pressão tem reforços
externos do tipo:
 Reforço de vácuo;
 Anéis de Suporte de Isolamento;
 Chapas de ligação, orelhas ou cantoneiras para
suportes, escadas e demais estruturas;
 Suportes para turcos de elevação de carga;
 Turcos para as tampas de bocas de visita e outros
flanges

Acessórios Externos - Ilustrações

Sustentação
A maioria dos vasos horizontais são suportados em
dois berços (selas), sendo que para permitir a dilatação
do vaso, em um dos berços os furos para os chumbadores
são ovalados.
Vasos verticais normalmente são sustentados por
uma saia de chapa, embora vasos verticais de pequenas
dimensões possam também ser sustentados em sapatas
ou colunas.
As torres devem ser suportadas por meio de saias.
As esferas para armazenagem de gases são
sustentadas por colunas, soldadas ao casco
aproximadamente na linha do equador da esfera.

Torres
 Como a destilação/redestilação são processos demorados
e oneroso, utilizam-se torres ou colunas, que permitem
numa operação única a realização de todas estas
operações. As torres servem para separar ou absorver
componentes de misturas líquidas e gasosas, feitas por
meio de destilação. Esta absorção é feita por meio de
torres absorvedoras, separando substâncias indesejáveis
do produto final.
 Existem 02 grandes classes de torres:
Torres de Pratos (contato de fases em estágio);
Torres recheadas (contato de fases contínuo).

Torres de Pratos
Composta por uma carcaça cilíndrica vertical, em que é montado
no interior desta diversos pratos (bandejas) que são separados em
distâncias iguais. Os produtos vaporizados sobem na torres através das
bandejas, por aberturas para tal destinadas, descendo o líquido por
outras aberturas em contracorrente com o vapor que sobe.

Fracionadoras
A separação é feita por destilação, e podem ser :
Com dispositivos de borbulhamento;
Com chicanas;
Com enchimentos diversos.

Com Dispositivos de Borbulhamento
 Consiste em uma ou mais chapas com furos, nos quais são montados os
borbulhadores. Estes por sua vez, são constituídos de uma parte
cilíndrica (chaminé) colocada verticalmente em cada furo; de urna
campânula que é colocada a parte cilíndrica; e de um sistema de fixação
deste conjunto á bandeja que pode ser composto de cruzeta e porca. As
bordas das campânulas são recortadas ou providas de frestas. Ao redor
dos borbulhadores circula a parte líquida dos produtos. Este líquido é
mantido em determinado nível por um vertedor na descarga do prato.
O contato das fases líquido e vapor pelo borbulhamento produz a ação
de fracionamento. O líquido que sai do prato flui através de um
conduto para o prato inferior, conduto este que pode ser um tubo,
tubos ou simplesmente um lâmina metálica vertical, próxima á parede
da torre.

Pratos Perfurados
 Os borbulhadores são substituídos por orifícios, os
quais estão dimensionados de maneira a permitir a
passagem dos vapores no sentido ascendente, sem
deixar o líquido passar para baixo.

Pratos de grade
Neste caso a passagem do vapor se
dá através de frestas existem no
prato, que toma então o aspecto de
uma grade.

Pratos de Válvulas
 É um aperfeiçoamento do tipo pratos perfurados.
Contém furos nos quais são colocadas válvulas, que
variam sua abertura com o fluxo de vapor, não
permitindo vazamentos de líquido. Abaixo, a figura
ilustra o funcionamento de pratos de válvulas:

Chicanas
Este tipo de torre não é empregado nos casos em que
se deseja uma boa separação. São normalmente usadas em
vasos, como retificadoras ou evaporadores, em sistema que
possuem altas cargas de vapor e líquido. Em certos casos,
pode-se instalar 3 a 5 chicanas em torres de borbulhamento
onde a carga de vapor é muito alta.

Torres com Recheio
São semelhantes na parte externa às torres de
prato, sendo que no interior são colocados um ou
mais tipos de recheios, cuja finalidade é proveruma
grande área que, em operação, funciona como
superfície de contato entre líquido e vapor. Da
mesma forma que nas torres de prato, os vapores são
ascendentes e o líquido entra pela parte superior é
distribuído homogeneamente sobre o leito de
recheio.

Ilustração – Torre com recheio

Noções Sobre Projetos de Vasos de Pressão
a) Pressão de Operação
É a pressão no topo de um vaso em posição de operação normal, que não
deverá exceder a PMTA (Pressão Máxima Admissível de Trabalho) e será
mantida a um nível relativamente inferior ao valor de abertura do dispositivo
de alívio de pressão (válvula de segurança ou alívio).
b) Temperatura de Operação
Para determinados casos, será a temperatura da superfície metálica do
vaso.
c) Pressão de Projeto
É utilizada na determinação da espessura mínima permissível ou das
características físicas das diferentes partes de um vaso de pressão.
d) Temperatura de Projeto
É a temperatura correspondente á pressão de projeto. A temperatura de
projeto de um vaso de pressão está baseada na temperatura real da parede
do vaso, levando-se em consideração o efeito de isolamento térmico interno,
resfriamento pela atmosfera, etc.

e) PMTA
 A Pressão Admissível de Trabalho (PMTA) pode-se
referir a cada uma das partes de um vaso, ou
considerando-o todo. A PMTA de cada parte de um
vaso é a pressão que causa na parte em questão uma
tensão máxima igual à tensão admissível do material
na temperatura de operação correspondente à parte
considerada. Essas pressões são calculadas pelas
fórmulas dadas na mesma norma de projeto adotada
para o cálculo do vaso.

PMTA pelo código ASME
 Pela definição do código ASME, Seção VIII, Divisão 1
(Parágrafo UG – 98), o cálculo da PMTA deve ser
feito em função das espessuras corroídas,
descontando-se portanto a sobre espessura para a
corrosão que houver. A norma define a PMTA do
vaso todo como sendo “ o maior valor permissível
para pressão, medida no topo do vaso, na sua
posição normal de trabalho, na temperatura
correspondente à pressão considerada, tomando-se o
vaso com a espessura corroída”.

f) Espessura da parede de um vaso
 Espessura Mínima: É o valor determinado com as
fórmulas constantes no código de projeto do vaso,
considerando-se a pressão e temperatura de projeto,
sem adicionar a sobre-espessura de corrosão.
 Sobre-espessura de Corrosão: É o valor determinado
com base na corrosão prevista e na vida útil
especificada no projeto do vaso. Como regra geral,
quando a taxa de corrosão for superior a 0,3
mm/ano ou quando a sobre-espessura para corrosão
prevista for maior que 06 mm, recomenda-se que
seja outro material de maior resistência á corrosão.

 Espessura de projeto: É a soma da espessura mínima
e da sobre-espessura para corrosão.
 Espessura Nominal: É o valor da espessura de
projeto adicionado a quantia necessária para
compensar as perdas na conformação e para ajustar
a espessura de projeto a uma espessura normal de
mercado. Assim, a espessura nominal será sempre
maior ou igual a espessura do projeto.

Esta Norma Reguladora (NR) estabelece os
procedimentos obrigatórios nos locais onde se
situam as caldeiras de qualquer fonte de energia,
projeto, acompanhamento de operação e
manutenção, inspeção e supervisão de caldeiras
e vasos de pressão, em conformidade com a
regulamentação profissional vigente no País.
NR13 – Caldeiras / Vasos de Pressão

Abordagem da NR13 – Vasos de Pressão
A Norma Reguladora NR-13 diz-se sobre vasos de pressão com as
seguintes abordagens:
 13.6 Vasos de pressão - disposições gerais.
 13.7 Instalação de vasos de pressão.
 13.8 Segurança na operação de vasos de pressão.
 13.9 Segurança na manutenção de vasos de pressão.
 13.10 Inspeção de segurança de vasos de pressão.

Itens Relevantes da NR13
Devem respeitar as prescrições do fabricante;
 "Projetos de Alteração ou Reparo" devem sempre ser feitos quando forem
modificados os parâmetros de uso dos vasos de pressão; devem ser divulgados para
funcionários;
 Teste hidrostático deve ser feito quando o vaso passar por uma operação de
soldagem;
 Os vasos de pressão devem ser submetidos a inspeções e testes iniciais, periódicos
e extraordinários; e só não serão feitos quando existem razões técnicas que
inviabilizam o teste hidrostático, o "Relatório de Inspeção" deve ser confeccionado
sempre que se julgue necessário.
 A aplicação desta NR é em vasos de pressão com o produto P[kpa]*V[m3] maior que
oito, com exceções. As classes A até D tem a ver com toxidade e temperatura. Os
grupo de risco, 1 até 5, tem a ver com P[mpa]*V[m3] e as categorias são uma
combinação de classes e grupos e vão de I a V.

Categorias – Potencial de Risco

Inspeção de Vasos de Pressão
 A inspeção de segurança
inicial deve ser feita em vasos
novos, antes de sua entrada em
funcionamento, no local
definitivo de instalação,
devendo compreender exame
externo, interno e teste
hidrostático.
 A inspeção de segurança
periódica, constituída por
exame externo, interno e
teste hidrostático, deve
obedecer aos seguintes prazos
máximos estabelecidos
Para estabelecimentos que não possuam Serviço Próprio de
Inspeção de equipamentos
Para estabelecimentos que possuam Serviço Próprio de
Inspeção de equipamentos

Introdução – Acumuladores Hidráulicos
 Para estudo destes equipamentos, servirá
como base os catálogos do fabricante DF
Equipamentos Industriais.

Acumuladores Hidráulicos
Líquidos são praticamente incompressíveis e portanto não podem
armazenar energia sob forma de pressão.
Em acumuladores hidro-pneumáticos aproveita-se a compressibilidade de um
gás para o armazenamento de líquidos. Os acumuladores de bexiga DF, com
nitrogênio como meio compressível, baseiam-se neste princípio.
Um acumulador de bexiga é composto por uma parte de líquido e uma
parte de gás com uma bexiga como elemento de separação estanque ao gás. A
parte do líquido existente ao redor da bexiga tem comunicação com o circuito
hidráulico, de modos que, com um aumento da pressão o acumulador é
preenchido e com isso o volume de gás é comprimido. Com a diminuição da
pressão o volume do gás comprimido se expande e expulsa assim o fluido
hidráulico armazenado para dentro do circuito Hidráulico.

PRESSÃO DO NITROGÊNIO
Para manter um desempenho otimizado
nos sistemas hidráulicos que se utilizam de
acumuladores, recomenda-se uma verificação
periódica da pressão de pré-carga de gás.
Uma perda na pressão de pré-carga
causará uma queda na eficácia do sistema e
pode danificar a bexiga, o diafragma ou o
pistão do acumulador.

APLICAÇÕES - CASOS DE UTILIZAÇÃO TÍPICA
Os acumuladores de bexiga DF possuem um amplo campo de
utilização, entre outros para os
seguintes casos de aplicação:
– Armazenamento de energia;
– Acionamento de emergência;
– Compensação de forças;
– Compensação de fuga e vazamento de óleo;
– Compensação de volume;
– Absorção de choques;
– Amortecimento de pulsações ( Amortecedor de Pulsação ).

POSIÇÃO DE MONTAGEM
Os acumuladores de bexiga DF tanto podem ser
instalados na vertical, na horizontal como também
em posição inclinada. Para posições de instalação
vertical ou inclinada a válvula do fluido deverá estar
localizada na parte de baixo.
A seguir, consta tabelas e imagens retiradas do
catálogo do referido fabricante:

 Acumulador a nitrogênio, tipo membrana, com capacidade nominal de 0,75
litros;
 Bloco de controle equipado com uma válvula de descarga e uma válvula de
segurança diretamente operada, com manômetro;
 Pressão máxima: 120 bar;
 Pressão de operação: 60 bar;
 Temperatura de operação: -10 a 70 °C;
 Conexões de engate rápido anti-vazamento.
Acumulador de Pressão - FESTO

Abaixo acumuladores de pressão ATX1, ATX2, AT1 e AT2:
Acumuladores de Pressão - HFRANCO

Conclusões
Com este relatório, foi possível entender sobre vasos
de pressão, suas formas construtivas e as normas que
norteiam o projeto.
Foram apresentados os principais tipos de vasos,
bem como a norma regulamentadora de inspeção NR-13.
Pelo que foi lido em matérias na internet, no livro
“Vasos de Pressão” do Silva Telles, percebe-se que há
muito campo de trabalho para o engenheiro mecânico
que inspeciona vasos de pressão, dada a crescente
preocupação das empresas com a segurança de suas
instalações e busca de credenciamento de seus
equipamentos e processos.

Bibliografia
 Eduardo Ferrer Santiago - Apostila Vasos de Pressão;
 Silva Telles – Vasos de Pressão;
 http://www.professores.uff.br/salete/res1/aula15.pdf
 http://www.mte.gov.br/seg_sau/ManualTecnicoCaldeiras_2006.pdf
 http://www.fgfprojetos.com.br/site/uploads/downloads/00000000023.pdf
 http://www.vasosdepressao.com.br/
 http://www.jornalcana.com.br/pdf/180/%5Ctecindl.pdf
 http://ruyalexandre.zzl.org/arquivos/eng4vasos.pdf
 http://pt.scribd.com/doc/19215394/DIMENSIONAMENTO-DE-
EQUIPAMENTOS-1-VASOS-DE-PRESSAO
 http://www.cesec.ufpr.br/disciplinas/MEF/vasosdepressaoI.pdf
 http://www.minascaldeiras.com.br/1278.html?*session*id*key*=*session*id*v
al*
 http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/segmento/vasos-de-pressao/
 http://www.nastitanio.com.br/vasos-de-pressao-e-reatores.php

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