apresentação parcial TCC Vaso de Pressão esférico

PME 2599 - Projeto Integrado II - 1º Semestre 2011 Departamento de Engenharia Mecânica - EPUSP
PROJETO E TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO
DE TANQUE ESFÉRICO
Autor: Valter Firmino da Silva Junior
Orientador: Prof. Dr. Edison Gonçalves

• Introdução
• Tanques de armazenamento
• Objetivos
• Tanque do projeto
• Metodologia
• Tecnologia de fabricação de esferas
• Resultados e análises
• Dimensionamento térmico
• Dimensionamento estrutural
• Próximas etapas
Visão panorâmica

• Função
• Tanque x vaso de pressão
• Diferenças em termos de projeto
• Classificações principais
• Localização
• Teto
• Forma geométrica
Introdução
TANQUES DE ARMAZENAMENTO

Introdução
Tipo cilíndrico

Introdução
Tipo esférico
(Site: weburbanist; GNL, Japão, 03-04-2011)

• Menor superfície
• Menor espessura de parede
• Menor massa
• Maior custo de fabricação
Introdução
Comparação: tanques esféricos x cilíndricos

• Principais gases armazenados
• Dados de tanques esféricos
Introdução
Aplicações de tanques esféricos
Produto
armazenado
Diâmetro
(mm)
Volume
(m³)
Pressão
(MPa)
Espessura
(mm)
Oxigênio 10700 650 3,15 44
Oxigênio 12300 1000 3,15 52
Nitrogênio 9200 400 2,63 36
Nitrogênio 12300 1000 2,63 44
GLP 12300 1000 1,77 32
---- 21200 5000 0,40 42

Introdução
Tanque exemplo

• Crescente demanda energética
• Usado em Termoelétricas, indústrias e veículos
• Composto principalmente de Metano
• Liquefação
Introdução
Gás Natural Liquefeito (GNL)

Introdução
Transporte e armazenamento de GNL

• Projeto e estudo da fabricação de tanque esférico
• Dados de projeto
Objetivo
Característica Valor
Produto armazenado GNL (gás natural liquefeito)
Capacidade 40.000 m³
Pressão no nível do líquido 0,1 MPa
Temperatura -162 °C
Massa específica do GNL 450 kg/ m³
Calor latente de vaporização do GNL 120 kcal/kg

• Normas
Metodologia
TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO DE ESFERAS
Descrição de projeto Pressão relativa
(MPa)
Normas
correspondentes
Tanque de
armazenamento
0 ~ 0,2 API 620 ou 650
Vaso de pressao Acima de 0,2 ASME Seção VIII
Divisões 1 e 2 ou EN
13445

• Aço carbono
• Liga de aço
•Aço Níquel
•Aço inoxidável
• Alumínio
• Material isolante térmico
Metodologia
Materiais típicos de construção

• Esfera - Bola de Futebol
Metodologia
Métodos de fabricação

• Esfera - Meridiano
Metodologia
Métodos de fabricação

Resultados e análises
Dimensionamento térmico - Modelo

Dimensionamento térmico - Resultados
0 10 20 30 40 50 60
0
2
4
6
8
10
12
Espessuradaparededoisolante(mm)
Taxa
de
massa
evaporada
(kg/s)
Lãderocha
Lãdevidro
Espumade poliuretano
Perlitaexpandida

Dimensionamento estrutural do costado
Material Espessura(mm)
Liga de Alumínio 2024-T6 79
Liga de Alumínio AA 5083
(ASTM B 209)
31
Aço inoxidável ASTM 304L
(9,5% Ni)
29
Liga aço níquel: EN10028-4 (5%
Ni)
16
Liga aço níquel: ASTM A553Gr1
(9% Ni)
11

Comparação com dados de tanques existentes
Produto
armazenado
Diâmetro
(mm)
Volume
(m³)
Pressão
(MPa)
Espessura
(mm)
Oxigênio 10700 650 3,15 44
Oxigênio 12300 1000 3,15 52
Nitrogênio 9200 400 2,63 36
Nitrogênio 12300 1000 2,63 44
GLP 12300 1000 1,77 32
---- 21200 5000 0,40 42

• Preparação das chapas
• Corte
• Conformação das chapas
• Soldagem/montagem
Próximas etapas
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE ESFERAS

Obrigado!

Dimensionamento estrutural do suporte
Diâmetro
(mm)
Aços carbono (E = 207
GPa)
Aços inoxidáveis (E =
193 GPa)
Espessura
(mm)
Tensão
crítica
(MPa)
Espessura
(mm)
Tensão
crítica
(MPa)
650 122 219 147 191
700 77 293 86 267
750 57 360 62 330

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