IVP - M2 - Slide - Noções em Projeto de Vasos de Pressão - Parte 2

Prévia do material em texto

NOÇÕES EM PROJETO DE 
VASOS DE PRESSÃO
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
NORMAS DE PROJETO DE VASOS DE 
PRESSÃO
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
As normas de projeto são textos normativos
desenvolvidos por associações técnicas ou por sociedades
de normalização públicas ou particulares de diversos
países.
As normas de projeto foram estabelecidas não só
com a finalidade de padronizar e simplificar o cálculo e
projeto dos vasos de pressão, mas principalmente garantir
condições mínimas de segurança para a operação.
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
A maioria das normas de projeto estabelece para
dimensionamento dos vários elementos de um vaso de
pressão, fórmulas simples associadas a grandes
coeficientes de segurança, para compensar as abstrações
e simplificações feitas nessas fórmulas.
Nenhuma norma de projeto tem a função de
substituir ou diminuir a responsabilidade do projetista, que
tem a integral responsabilidade de projeto do vaso. Assim
o projetista deve tomar cuidado para não aplicar
nenhuma norma cegamente, sendo necessário realizar um
estudo em cima da norma.
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
A principal norma de projeto para vasos de pressão
utilizada no Brasil e em diversos países, é o código ASME
Seção VIII , Divisão 1 (regras de projeto padrão) e Divisão 2
(regras de projeto alternativo). Nas normas é falado sobre
tensões admissíveis e coeficientes de segurança, onde as
tensões admissíveis são as tensões máximas que se
adotam para efeito do cálculo e dimensionamento das
diversas partes de um vaso de pressão, onde as tensões
admissíveis devem ser menores do que os limes de
resistência (ruptura) e de elasticidade do material na
temperatura considerada.
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Figura 4 – Normas ASME utilizada para projeto de vasos de pressão.
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Os fatores mais importantes que influenciam os
coeficientes de segurança são:
• Tipo de material
• Procedimento de cálculo;
• Tipo de carregamento;
• Desvio entre o formato teórico e formato real;
• Incerteza nas qualidades do material;
• Grau de segurança necessário.
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
As tensões que podem atuar na parede de um
vaso de pressão são classificadas em três categorias:
• Tensões primárias;
• Tensões secundárias;
• Tensões máximas;
Tensões primárias são as que se desenvolvem no
material para satisfazer as condições de equilíbrio
estático em relação aos diversos carregamentos
atuantes (pressão interna ou externa, pesos, ação do
vento).
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Tensões secundárias são as que resultam não de
carregamento atuantes sobre o material, mas de
restrições geométricas no próprio vaso ou em estruturas
a ele fixados, principalmente as tensões resultantes de
dilatações diferenciais. São tensões devidas ao fato de
as diversas partes do vaso não serem inteiramente livres
de se deformar e se dilatar.
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Tensões localizadas máximas são valores máximos
locais das tensões em uma região limitada onde ocorra
uma concentração de tensões. Onde essas
concentrações de tensões dão-se devido a
descontinuidades geométricas no vaso (regiões de
transição de formato, aberturas, reforços locais,
suportes), inclusive descontinuidades de pequena
extensão, tais como soldas com penetração
incompleta, reforços de solda e desalinhamento em
solda.
Normas de Projetos
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
CÁLCULO PELO CÓDIGO ASME SEÇÃO 
VIII, DIVISÃO 1
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Esse código só considera o efeito da pressão
interna ou externa, ficando os demais carregamentos
inteiramente a critério do projetista, não só quanto à
forma de calculá-los, como também quanto à
necessidade ou não de serem calculados.
Importante observar que o resumo mostrado a
seguir, ou qualquer outro, será sempre incompleto, não
dispensando portanto, o estudo e consulta do próprio
código.
Cálculo Pelo Código ASME
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
O código distingue entre os cascos cilíndricos de
pequena e de grande espessura (sendo os que tenha
e>1/2 R ou P > 0,385 SE) em que:
• e = espessura mínima para pressão interna;
• R = Raio interno do cilindro;
• P = Pressão interna de projeto (acrescentar o efeito da
coluna hidrostática do liquido contido);
• S = Tensão admissível básica do material;
• E = Coeficiente de eficiência de solda.
Cálculo de Cascos Cilíndricos (Pressão Interna)
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Para casco cilíndrico de pequena espessura, o
cálculo da espessura mínima é feita pela seguinte
fórmula:
Cálculo de Cascos Cilíndricos (Pressão Interna)
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
𝑒 =
𝑃𝑅
𝑆𝐸 − 0,6. 𝑃
+ 𝐶
A pressão máxima de trabalho admissível (PMTA)
para casco de pequena espessura é dada peça
seguinte fórmula:
𝑃𝑀𝑇𝐴 =
𝑆𝐸𝑒
𝑅 + 0,6𝑒
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Para casco cilíndrico de grande espessura (com e
maior que ½ R ou P maior que 0,385 SE), utiliza-se a
seguinte fórmula:
Cálculo de Cascos Cilíndricos (Pressão Interna)
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
𝑒 = 𝑅
𝑆𝐸 + 𝑃
𝑆𝐸 − 𝑃
− 1 + 𝐶
Caso necessário, em função das tensão
longitudinais, a espessura mínima (com e maior que ½ R
ou P maior que 1,25 SE) é dada por:
𝑒 = 𝑅
𝑃
𝑆𝐸
+ 1 − 1 + 𝐶
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Para os cascos esféricos submetidos à pressão
interna, o código ASME distingue entre os de pequena e
de grande espessura (sendo os de grande quando é
maior que 0,356R ou P é maior que 0,665SE).
Cálculo de Cascos Esféricos (Pressão Interna)C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Para cascos esféricos de pequena espessura,
utiliza-se a seguinte fórmula:
Cálculo de Cascos Esféricos (Pressão Interna)
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
𝑒 =
𝑃𝑅
2𝑆𝐸 − 0,2𝑃
+ 𝐶
A pressão máxima de trabalho admissível (PMTA)
para casco esférico de pequena espessura é dada
peça seguinte fórmula:
𝑃𝑀𝑇𝐴 =
2𝑆𝐸𝑒
𝑅 + 0,2𝑒
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Para cascos esféricos de grande espessura, o
cálculo da espessura mínima é dada pela seguinte
fórmula:
Cálculo de Cascos Esféricos (Pressão Interna)
C
e
n
tr
o
 B
ra
si
le
ir
o
 d
e
 T
re
in
a
m
e
n
to
 e
m
 E
n
g
e
n
h
a
ri
a
 -
C
E
B
TE
𝑒 = 𝑅
3 2 𝑆𝐸 + 𝑃
2 𝑆𝐸 − 𝑃
− 1 + 𝐶
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91
Licensed to Laerte Bessa Matias - laertebessa1@hotmail.com - 623.003.423-91