O documento discute a fabricação de vasos de pressão feitos de plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV). Apresenta os principais processos de fabricação como hand lay-up e filament winding, normas e requisitos para projeto e fabricação, além de exemplos de aplicações como tanques e scrubbers.

1. Vasos Não Metálicos
Fabricação de Vasos de Pressão em Plástico Reforçado por
Fibra de Vidro (PRFV)

2. Introdução
Plástico Reforçado com Vibra de Vidro
Principais Aplicações
Vantagens
Limites de Aplicação
2 CNTT NR 13 13/08/2014

3. Introdução
Plástico Reforçado com Fibra de Vidro
NOMENCLATURA
• FRP – Fiber Reinforced Plastics (USA)
• GRP – Glass Reinforced Plastics (UK)
• PRFV – Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (BR)
COMPÓSITO: resina reforçada com fibra de vidro, com
liner termofixo ou termoplástico (PVC, PP, PE, PTFE...)
3 CNTT NR 13 13/08/2014

4. Introdução
Plástico Reforçado com Fibra de Vidro
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Equipamentos especiais, principalmente para armazenar,
processar e conduzir fluidos corrosivos.
Substituição de tanques, vasos de pressão e tubulações
metálicas em processos com temperatura inferior a 120°C.
4 CNTT NR 13 13/08/2014

5. Introdução
Plástico Reforçado com Fibra de Vidro
VANTAGENS
 Maior resistência à corrosão e intempéries
 Baixo custo de manutenção
 Durabilidade
 Melhor relação Custo x Benéfico
 Leveza (menor peso)
 Menor custo de transporte e instalação
5 CNTT NR 13 13/08/2014

6. Introdução
Plástico Reforçado com Fibra de Vidro
PRINCIPAIS LIMITAÇÕES
 Temperatura Máxima
 120 °C
 < 20 °C do HDT da resina
 Produtos
 Orgânicos
 Oxidantes (hipoclorito de sódio ou ácido sulfúrico)
6 CNTT NR 13 13/08/2014

7. Fabricação
Processos de fabricação
7 CNTT NR 13 13/08/2014

8. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
8 CNTT NR 13 13/08/2014

9. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
FABRICAÇÃO
Normalmente, envolve quatro etapas:
 Superfície Interna (Liner)
 Camada Intermediária
 Camada Estrutural
 Acabamento
9 CNTT NR 13 13/08/2014

10. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
FABRICAÇÃO
Superfície Interna (Liner)
Camada que ficará exposta ao ambiente químico, é formada por
uma rica camada em resinas de variados tipos e estruturada por
um véu sintético ou de vidro, sempre em combinações que
conferem um alto grau de estabilização e extrema resistência
química a produtos altamente corrosivos.
10 CNTT NR 13 13/08/2014

11. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
FABRICAÇÃO
Camada Intermediária
Aplicada após o liner, durante a segunda etapa, é composta de
resina compatível com o produto a ser armazenado e reforçada
com mantas de fibra de vidro (hand-Lay-up) estruturando o liner
e reforçando a barreira química.
11 CNTT NR 13 13/08/2014

12. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
FABRICAÇÃO
Camada Estrutural
Dá estrutura ao corpo do equipamento podendo ter espessura
variável em função dos carregamentos de projeto.
Composta pôr resina, armada com fios contínuos de fibra de
vidro, resultando numa composição de 35% de resina, e 65% de
vidro (fios contínuos), tem como única função, assegurar ao
reservatório a resistência mecânica.
12 CNTT NR 13 13/08/2014

13. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
FABRICAÇÃO
Camada Estrutural
A camada estrutural não entrará em contato com ambiente
químico, pois está localizada na parte externa do equipamento.
Devido a este fato poderá ser confeccionada com outra resina que
seja satisfatória ao ambiente externo não agressivo..
13 CNTT NR 13 13/08/2014

14. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
FABRICAÇÃO
Acabamento
Após a camada estrutural é aplicado o acabamento estético
desejado, com pinturas à base de resina ou tinta P.U resistente
aos raios solares, ventos e chuvas.
14 CNTT NR 13 13/08/2014

15. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Hand lay-up
Processo de laminação manual mais antigo e simples de se obter produtos moldados com
resinas e fibras de reforço, também denominado de laminação manual por moldagem
aberta ou de contato.
Neste processo as mantas de vidro são sobrepostas sobre a superfície do molde,
impregnadas com resina de maneira manual com o auxílio de pincel e de rolete, para que
ocorra o assentamento uniforme das camadas manta / resina. A espessura da peça é obtida
através da sobreposição das camadas manta / resina originando peças leves e resistentes.
15 CNTT NR 13 13/08/2014

16. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Hand lay-up: Vantagens
 Simplicidade.
 Baixo investimento em moldes.
 Nenhuma restrição ao tamanho das peças.
 Flexibilidade de projeto.
 Facilidade de modificação do projeto.
 Baixo investimento em equipamento.
 Possibilidade de laminação em campo.
16 CNTT NR 13 13/08/2014

17. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Hand lay-up: Desvantagens
 Alta incidência de mão de obra.
 Apenas uma superfície acabada (lisa).
 Qualidade depende da habilidade do laminador.
17 CNTT NR 13 13/08/2014

18. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Filament Winding (Processo por Enrolamento)
O processo de laminação conhecido como enrolamento é mecanizado e mais sofisticado que
o processo manual. A laminação por enrolamento é usada principalmente para a fabricação
de estruturas cilíndricas, como costados de tanques de grandes dimensões e tubos.
No processo por enrolamento as fibras de vidro contínuas (Roving) são impregnadas em
resina de poliéster, Éster vinílicas ou epóxi e enroladas helicoidalmente sobre o molde
rotatório(Mandril) em um ângulo pré-determinado, proporcionando assim o máximo de
resistência ao produto.
18 CNTT NR 13 13/08/2014

19. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Processos de Fabricação
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Filament Winding (Processo por Enrolamento)
19 CNTT NR 13 13/08/2014

20. Normas e Códigos de Construção
Diferenças entre Vasos Metálicos e Não Metálicos
Principais Normas e Códigos de Construção
20 CNTT NR 13 13/08/2014

21. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Vasos Metálicos x Não Metálicos
Vasos Metálicos Vasos Não Metálicos
Espessura = Resistência Espessura ≠ Resistência
Fratura Dúctil (geralmente) Fratura Frágil
Propriedades do Material são
Uniformes (Isotrópico)
Propriedades do Material Não
são Uniformes (Ortotrópico)
21 CNTT NR 13 13/08/2014

22. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Principais Normas e Códigos
 ASME Code, Section X – Fiber-Reinforced Pressure Vessels (USA) –
pressões acima de 1 bar até 200 bar
 ASME RTP-1 – Reinforced Thermoset Plastic Corrosion-Resistant
Equipment (USA) – pressões até 1 bar
 BS 4994 – Design and construction of vessels and tanks in
reiforced plastics – pressão atmosférica, vácuo e interna
 EN 13121 – GRP tanks and vessels for use above ground (UK) –
tanques e vasos de pressão – pressão atmosférica até 10 bar
22 CNTT NR 13 13/08/2014

23. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Normas Americanas x Reino Unido
 Reino Unido: normas mais bem detalhadas baseadas em análise
racional, certificação de processos e projeto
 Estados Unidos: normas baseadas em ensaios (mais caras),
certificação de fabricantes; recentemente incorporaram parte do
conhecimento adquirido pelos britânicos
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
23 CNTT NR 13 13/08/2014

24. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Requerimento de Dados de Projeto
 Completa descrição do ambiente químico (incluindo concentração
e peso específico de todos os produtos químicos a ser contidos) e
a temperatura de armazenagem
 Carregamentos especiais como pressão, vácuo, carga de escadas,
corrimãos e plataformas, ou agitação (peso, RPM, torque, número
de pás)
 Cargas de vento e/ou sísmicas
 Ciclos de carga e descarga anuais
 Sequências de enchimento e descarga
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
24 CNTT NR 13 13/08/2014

25. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante
 Fornecer uma memória de cálculo, inclusive os fatores de
segurança utilizados
 Fornecer a sequência de laminação adotada, com a descrição do
material de reforço (tipo, gramatura, e ângulo no caso de
filamento continuo) e espessura usados para o projeto e o tipo de
resina a ser utilizada no liner, barreira química e estrutura
 Ter um programa de controle de qualidade e apresentar os
procedimentos em uso na planta em que serão fabricados os
equipamentos
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
25 CNTT NR 13 13/08/2014

26. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante
 Fornecer um relatório de inspeção final incluindo no mínimo
resultados de teste hidrostático, acetona, dureza Barcol,
certificados de materiais de reforço e resinas aplicadas
 Fornecer instruções detalhadas de instalação
 Fornecer desenhos para aprovação. Nestes desenhos devem
constar as sequências de laminação e as espessuras que compõem
as paredes do equipamento. Com a sequência de laminação é
possível verificar a integridade estrutural do equipamento usando
as normas (ASME, BS ou EN)
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
26 CNTT NR 13 13/08/2014

27. Vasos Não Metálicos (PRFV)
Normas e Códigos de Construção
Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante
 Guardar ou enviar as bolachas extraídas dos pontos de aplicação
de flanges ou outras conexões devidamente identificadas para
conferencia da sequência de laminação ou identificação de resina.
Cada tipo de resina tem um “DNA” sendo possível a identificação
do seu tipo.
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
27 CNTT NR 13 13/08/2014

28. Vasos Não Metálicos
Exemplos
FABRICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE MEGA TANQUES
28 CNTT NR 13 13/08/2014

29. Vasos Não Metálicos
Exemplos
FABRICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE MEGA TANQUES
PRFV Tanques API substituídos
29 CNTT NR 13 13/08/2014

30. Vasos Não Metálicos
Exemplos
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DUO LAMINADO
30 CNTT NR 13 13/08/2014

31. Vasos Não Metálicos
Exemplos
TORRE DE POLPA
Dimensões:
Ø 4.000/2.200 mm x 28.500 mm
Fluido:
Massa clorada
Pressão de Projeto:
2 kgf/cm² / -85 mmCA
NR 13
PV = 71,63 MPa.m³ - Grupo Risco 2
Categoria II
Substituiu equipamento de titânio
31 CNTT NR 13 13/08/2014

32. Vasos Não Metálicos
Exemplos
SCRUBBER
Dimensões:
Ø 2.000/ mm x 14.800 mm
Fluido:
Salmoura ácida
Pressão de Projeto:
5 bar = 0,5 MPa
NR 13
PV = 23,25 MPa.m³ - Grupo Risco 3
Categoria IV
32 CNTT NR 13 13/08/2014

33. Vasos Não Metálicos
Conclusões – GRINSP (30/07/2014)
 No Brasil e no mundo os fabricantes iniciaram em fundo
de quintal. Por outro lado, os cálculos são extremamente
complicados.
 Um tanque, mesmo de armazenamento, tem que ser
tratado como um vaso de pressão. Enquanto um tanque
de aço deforma, um tanque de PRFV quebra.
 A resina não pode ter pigmentação. A pigmentação é
utilizada para encobrir defeitos de fabricação.
 O equipamento deve ser inspecionado na fabricação
antes de pintura.
33 CNTT NR 13 13/08/2014

34. Vasos Não Metálicos
Conclusões – GRINSP (30/07/2014)
 Normas obsoletas, como ASTM D3299, ASTM D4097 e
NBS PS15.69 (em desuso desde 1983), ainda são
utilizadas em especificações de usuários no Brasil.
 O processo de fabricação, devido ao seu processo
manual, não permite que sejam fabricados dois vasos
com a mesma espessura.
 Apenas para vasos sujeitos à flambagem (vácuo) a
espessura do compósito é importante.
 Para esforços apenas de tração, a espessura não é o
elemento mais significativo.
34 CNTT NR 13 13/08/2014

35. Vasos Não Metálicos
Conclusões – GRINSP (30/07/2014)
 O material perde propriedades de acordo com os anos de
uso, mas todo o cálculo é limitado pelo alongamento.
 Tem que se proteger a parte interna (bexiga). Por fora,
pode haver micro trincas.
 A inspeção tem que ser basicamente interna.
 Frequência de inspeção: o que tiver de acontecer vai
acontecer nos primeiros 3 a 6 meses.
 Inspeção periódica: a cada 2 anos.
 Nos USA, acima de 10 anos inspecionados todo o ano.
35 CNTT NR 13 13/08/2014

36. Vasos Não Metálicos
Conclusões – GRINSP (30/07/2014)
 A reconstituição da memória de cálculo é possível,
entretanto não existem PHs suficientes com
conhecimento. Só quem já trabalhou na área tem
capacidade técnica para fazer este tipo de análise.
36 CNTT NR 13 13/08/2014