TCC THIAGO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCÍNIO 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
THIAGO SOUSA PAIVA 
 
 
 
 
 
PROJETO MECÂNICO DE VASO DE PRESSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALTO 
2022 
1 
 
THIAGO SOUSA PAIVA 
 
 
 
 
 
 
PROJETO MECÂNICO VASO DE PRESSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALTO 
2022 
Trabalho apresentado ao Centro Universitário 
Nossa Senhora do Patrocínio – CEUNSP, Campus 
Salto - SP, como requisito para obtenção do título 
de Engenheiro Mecânico. 
 
Orientador: Prof. Me. Douglas Fontana 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Orientador: Prof.______________________ 
Co-orientador: Prof.____________________ 
 
2 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCÍNIO 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
FOLHA DE APROVAÇÃO 
 
THIAGO SOUSA PAIVA 
 
 
PROJETO MECÂNICO DE VASO DE PRESSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Aprovado em: ____ de ______________ de _____. 
 
Banca Examinadora 
 
_______________________ 
(Prof. Me. Douglas Fontana, Centro Universitário Nossa Senhora do Patrocínio). 
 
_______________________ 
 
(Prof. Sandro Luiz de Carvalho Neves, Coordenador, Centro Universitário Nossa Se-
nhora do Patrocínio). 
 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado 
como requisito parcial para obtenção do título de 
Engenheiro Mecânico, pelo Centro Universitário 
Nossa Senhora do Patrocínio. 
3 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho para as duas Ana’s da 
minha vida, Ana Maria minha mãe e Ana 
Luiza minha filha. Ambas me dão força e 
apoio para seguir em frente em busca de um 
futuro melhor para minha família. 
 
 
4 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 Agradeço primeiramente a Deus por me dar saúde para que eu possa ir atrás dos 
meus objetivos e por ter uma família abençoada. 
 Agradeço a minha família, que mesmo por muitas vezes distante estiveram ao 
meu lado nesta caminhada de cinco anos, sempre a base mais importante. 
 Aos colegas de sala, que de certa forma contribuíram para os conhecimentos 
adquiridos e pelos momentos alegres que vivenciamos. 
 A todos professores que lecionaram durante o curso tornando este momento final 
possível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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"Ser forte para ser útil” 
- Autor desconhecido 
 
 
 
 
6 
 
RESUMO 
 
 Este estudo acadêmico apresenta o desenvolvimento do projeto mecânico de 
um vaso de pressão para armazenamento de ar comprimido, também conhecido como 
pulmão de ar comprimido. Através dos dados de entrada o equipamento será proje-
tado segundo a norma ASME. Base para todos os cálculos e especificações de pro-
jeto, pois se trata de uma referência em todo o mundo para projetistas de vasos de 
pressão. Também será utilizada a Norma regulamentadora N° 13 que estabelece re-
quisitos mínimos para a gestão da integridade estrutural de vasos de pressão nos 
aspectos relacionados á instalação, inspeção, operação e manutenção, visando a se-
gurança e à saúde dos trabalhadores. 
 
 
Palavras-chave: Vasos de pressão; Norma Regulamentadora 13; Código ASME VIII 
Divisão I; Projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
ABSTRACT 
 
This work presents the development of the mechanical design of a pressure vessel for 
compressed air storage, also known as compressed air lung.Through the input data, 
the equipment will be designed according to the recommendations of the ASME code, 
the code was the basis for all calculations and design specifications, as it is a worldwide 
reference for pressure vessel designers. Regulatory Standard No. 13 will also be used, 
which establishes minimum requirements for the management of the structural integrity 
of pressure vessels in aspects related to installation, inspection, operation and main-
tenance, aiming at the safety and health of workers. 
 
 
 
 
Key-words: Pressure Vessels; Regulatory Standard 13; ASME Code section VIII 
Division I; Design. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 - Tipos de vaso de pressão............................................................... 16 
Figura 2 - Tipos de tampos.............................................................................. 19 
Figura 3 - Tampos planos................................................................................ 21 
Figura 4 - Aberturas em vaso de pressão........................................................ 23 
Figura 5 - Processo de calandragem............................................................... 32 
Figura 6 - Tipos de vaso de pressão............................................................... 
Figura 7 - 30 Tipos de tampos.............................................................................. 
Figura 8 - Tampos planos................................................................................ 
 
Processo de calandragem real........................................................ 
 
Processo de conformação mecânica.............................................. 
 
Dimensões do vaso......................................................................... 
33 
Figura 9 - Tabela 1ª ASME II Parte D – Métrico, identificação do material...... 42 
Figura 10 - Tabela 1ª ASME II Parte D – Métrico, resistência a tração.............. 42 
Figura 11 - Tabela 1ª ASME II Parte D – Métrico, tensão admissível................ 43 
Figura 12 - Tampo elíptico................................................................................. 45 
Figura 13 - Medidas do tampo elíptico............................................................... 49 
Figura 14 - Compensação de área.................................................................... 52 
Figura 15 - Largura Máxima do anel de reforço................................................. 54 
Figura 16 - Projeção externa para bocais.......................................................... 54 
Figura 17 - Tabela 1ª ASME II Parte D – Metric, Identificação do material tubo 56 
Figura 18 - Tabela 1ª ASME II Parte D – Métrico, tensão admissível tubo........ 57 
Figura 19 - Furos no anel de reforço................................................................. 58 
Figura 20 - Flange de Pescoço.......................................................................... 59 
Figura 21 - Bocais do vaso................................................................................ 61 
Figura 22 - Pontos de início simultâneo das soldas.......................................... 63 
Figura 23 - Dispositivo de ajuste para solda...................................................... 64 
34 
39 
9 
 
 
 
Figura 24 - 
LISTA DE FIGURAS 
 
Dimensões para solda de topo por um só lado............................... 
 
 
66 
Figura 25 - Solda por arco submerso.............................................................. 68 
Figura 26 - Eficiência relativa de solda.............................................................. 70 
Figura 27 - Soldas facilmente radiografáveis..................................................... 73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTAS DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Classe dos fluidos........................................................................... 14 
Tabela 2 - Classe dos vasos de pressão NR 13.............................................. 15 
Tabela 3 - Prazos para inspeção............... ...................................................... 29 
Tabela 4 - Critérios para sobre espessura ...................................................... 29 
Tabela 5 - Dados de entrada............................................................................ 
 
30 
Tabela6 - Cronograma do projeto.................................................................... 30 
Tabela 7 - Materiais para confecção de vasos de pressão.............................. 33 
Tabela 8 - Propriedades do Aço ASTM 285 Gr C............................................. 34 
Tabela 9 - Processo de soldagem e consumíveis............................................ 35 
Tabela 10 - Espessuras Comerciais de chapas................................................. 30 
Tabela 11 - Tabela 1-4-1 Código ASME Seção VIII, divisão I............................ 41 
Tabela 12 - Critérios para projeto do tampo elíptico........................................... 42 
Tabela 13 - Medidas de tubulações.................................................................... 48 
Tabela 14 - Processos de solda......................................................................... 42 
Tabela 15 - Tabela UW-12 Código ASME, Seção VIII divisão I......................... 48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
LISTA DE GRÁFICOS 
 
Gráfico 1 - Tensão x Deformação ASTM 285 Gr C........................................... 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 13 
1.1 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................ 14 
1.2 PROBLEMA DO PROJETO ...................................................................................................... 14 
1.3 OBJETIVO ................................................................................................................................. 14 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................................... 15 
2.1 INTRODUÇÃO TEÓRICA ......................................................................................................... 15 
2.2 DADOS GERAIS DO PROJETO ............................................................................................... 25 
2.3 PROJETO MECÂNICO ............................................................................................................. 25 
2.4 MATERIAIS PARA VASOS DE PRESSÃO .............................................................................. 26 
2.5 PROBLEMAS DE SELEÇÃO DE MATERIAIS ......................................................................... 27 
2.6 CORROSÃO .............................................................................................................................. 30 
3 CONFORMAÇÃO .......................................................................................................................... 32 
4 DADOS DE ENTRADA ................................................................................................................. 37 
5 CRONOGRAMA DO PROJETO ................................................................................................... 37 
6 DIMENSÕES DO VASO ............................................................................................................... 38 
7 ESCOLHA DO MATERIAL ............................................................................................................ 40 
8 CALCULO MECÂNICO DOS TAMPOS ........................................................................................ 44 
9 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. 45 
10 CÁLCULO MECÂNICO DO CASCO ............................................................................................. 50 
11 CÁLCULO MECÂNICO DOS BOCAIS ......................................................................................... 51 
12 PROCESSO DE SOLDAGEM ...................................................................................................... 62 
13 SOLDAGEM NO VASO ................................................................................................................ 65 
14 END – ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS ...................................................................................... 71 
15 TESTE HIDROSTÁTICO E ESTANQUIEDADE .......................................................................... 75 
16 PREPARAÇÃO E PINTURA ....................................................................................................... 79 
17 ELEMENTOS FINITOS ............................................................................................................... 79 
18 CONCLUSÃO .............................................................................................................................. 80 
19 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 81 
20 ANEXO ........................................................................................................................................ 83 
 
13 
 
1 INTRODUÇÃO 
Recipientes pressurizados acima da pressão atmosférica são designados 
como vasos de pressão, são caracterizados por dimensões, tipos, formatos, finalidade 
e abrangendo uma enorme variedade de equipamentos (TELLES, 1996). 
 São designados para armazenamento, processamento e acumulação 
intermediaria de fluidos líquidos ou gasosos sob pressão. São equipamentos comuns 
dentro de um processo industrial, independente do segmento, indústria química, 
farmacêutica, petroquímica, papel e celulose, alimentícia entre outras. Os fluidos 
utilizados também possuem uma grande variedade a depender do segmento 
industrial, água, condensado, vapor d’água, gases tóxicos, derivados de petróleo, 
fluidos ácidos ou alcalinos e ar comprimido. Em casos especiais temos os vasos para 
criogenia, onde operam com baixas temperaturas e geralmente são isolados a vácuo, 
os principais fluidos para este tipo de equipamento são o oxigênio, nitrogênio e 
Argônio liquido. 
Salvo alguns casos, os vasos são projetados e construídos por encomenda, 
sob medida, para atender a determinada finalidade ou determinada condição de 
operação. Consequentemente o projeto é quase sempre feito individualmente para 
cada vaso a ser construído. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
1.1 JUSTIFICATIVA 
 Equipamentos pressurizados podem oferecer um grande potencial de 
risco, por este motivo, necessitam de atenção especial quanto a especificação de 
material, inspeções de segurança e integridade, procedimentos de segurança, para 
que não haja risco de acidentes graves com perdas de vidas e patrimônio das 
empresas e de todos os envolvidos. 
 O Ministério do Trabalho e Emprego, por meio da Norma Regulamentadora 
– NR 13 e a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através da norma 
NBR 15417:2007 (Vasos de pressão – Inspeção de segurança em serviço), 
estabelecem requisitos de segurança para operação, instalação, manutenção e 
inspeção para estes equipamentos. Além disso contamos com vários códigos de 
projeto para a construção dos vasos de pressão. O código mais aceito no Brasil e 
objeto de estudo deste trabalho será o ASME (The American Society of Mechanical 
Engineers) especificamente o ASME VIII Divisão I que trata sobre projeto de vasos de 
pressão. 
1.2 PROBLEMA DO PROJETO 
 Por se tratar de equipamentos fundamentais e presentes em quase todas 
indústrias, é um item que se deve ter total preocupação por partes dos proprietários, 
são equipamentos perigosos que quando mal projetados, mal operados e sem a 
correta manutenção podem ocasionar graves acidentes. 
 
1.3 OBJETIVO 
Com este estudo, espera-se apresentar para o acadêmico informações 
satisfatórias que atendam as condições de projeto e siga de maneira integral as 
exigências das normas,expondo de forma simples e de fácil entendimento o caminho 
percorrido. Com a conclusão do trabalho, é almejado que o acadêmico adquira 
conhecimentos sobre os processos envolvendo projeto mecânico, fabricação, 
inspeção e a importância de um estudo detalhado das normas envolvendo vasos de 
pressão. 
 
15 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 INTRODUÇÃO TEÓRICA 
Segundo Telles (1996), vasos de pressão são classificados de acordo com 
sua finalidade e processo da seguinte forma: 
 
 
 
Vasos não sujeitos a chama 
 
 
 
 
Vasos sujeitos a chamas 
 
O presente projeto pode ser classificado como um vaso não sujeito a 
chama, mais especificamente para a armazenagem de gases. Esse tipo de vaso 
costuma ser cilíndrico para capacidades menores, e esférico quando para maior 
capacidade. Segundo TELLES (2013), os vasos de pressão não sujeitos a chama são 
empregados genericamente em três casos: 
 
- Armazenamento de gases sob pressão; 
- Processamento de gases e líquidos; 
- Acumulação intermediária de gases e líquido em processos industriais. 
Os vasos de pressão podem ser divididos em três grandes grupos, quanto 
a sua forma de montagem e disposição: 
a) Vasos de pressão horizontais; 
b) Vasos de pressão verticais; 
c) Vasos de pressão esféricos. 
 A. - Vasos de armazenamento e acumulação; 
B. - Torres de destilação fracionada, retifica-
ção, absorção etc; 
C. - Reatores diversos (Vasos com algum tipo 
de reação química); 
D. - Trocadores de calor (Aquecedores, resfri-
adores, condensadores, refervedores e 
resfriadres de ar). 
A. – Caldeiras; 
B. – Fornos. 
16 
 
 Figura 1 – Tipos de vaso de pressão 
 Tabela 1 – Classe dos fluidos 
Na Figura 1 (TELLES, 2013) é exemplificado as principais formas de 
montagem, sendo, cilindro vertical simples, cilindro vertical composto, cilindro 
horizontal, cilindro inclinado, cilindro horizontal geminado, cilindro cônico, esférico e 
esferas múltiplas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os vasos instalados na posição inclinada conforme mostrado na Figura 1 
no item d) são exceções, utilizados apenas quando é necessário o escoamento por 
gravidade de materiais. Exemplo Trocadores de calor e maioria dos vasos de 
acumulação. (TELLES,1996). 
 Segundo o item 13.5.1.2 da NR 13 os vasos de pressão são classificados 
em categorias conforme a classe de fluido e o potencial de risco, na Tabela 1 temos 
as classes dos fluidos. 
Classe A 
- Fluidos inflamáveis 
- Fluidos combustíveis com temperatura superior ou igual a 200 °C 
- Fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm 
- Hidrogênio 
- Acetileno 
Classe B 
- Fluidos combustíveis com temperatura inferior a 200°C 
- Fluidos tóxicos com limite de tolerância superior a 20 ppm 
 Classe C - Vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido 
 Classe D - Outro fluido não enquadrado acima 
17 
 
 Tabela 2 – Classe dos vasos de pressão da NR 13 
Quando se tratar de mistura deve ser considerado para fins de classificação 
o fluido que apresentar maior risco aos trabalhadores e instalações, considerando-se 
sua toxicidade, inflamabilidade e concentração. 
Os vasos de pressão são classificados em grupos de potencial de risco em 
função do produto P.V, onde P é a pressão máxima de operação em MPa, em módulo, 
e V o seu volume em m³, conforme segue: 
Grupo 1 - P.V ≥ 100 
 Grupo 2 - P.V < 100 e P.V ≥ 30 
 Grupo 3 - P.V < 30 e P.V ≥ 2,5 
 Grupo 4 - P.V < 2,5 e P.V ≥ 1 
 Grupo 5 - P.V < 1 
A Tabela 2 classifica os vasos de pressão em categorias de acordo com os 
grupos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
 Tabela 3 – Prazos para inspeção 
Além da classificação dos vasos, a Norma Regulamentadora n° 13, no item 
13.5.4 e seus subitens, determina as inspeções de segurança necessárias que devem 
ser aplicadas aos vasos de pressão conforme sua categoria de risco. 
Os vasos devem ser submetidos a inspeções de segurança inicial, 
periódica e extraordinária. 
 Inspeção inicial, deve ser feita em vasos de pressão novos, antes de sua en-
trada em funcionamento, no local definitivo de instalação, devendo compreen-
der exames externo e interno; 
 
 A inspeção de segurança periódica, constituída por exames externo e interno, 
deve obedecer aos seguintes prazos máximos estabelecidos na Tabela 3. 
 
Categoria do Vaso Exame Externo Exame Interno 
I 1 ano 3 anos 
II 2 anos 4 anos 
III 3 anos 6 anos 
IV 4 anos 8 anos 
V 5 anos 10 anos 
 
 A inspeção de segurança extraordinária deve ser feita nas seguintes oportuni-
dades: 
 
 
 Sempre que o vaso de pressão for danificado por acidente ou outra 
ocorrência que comprometa sua segurança; 
 
 Quando o vaso de pressão for submetido a reparo ou alterações impor-
tantes, capazes de alterar sua condição de segurança; 
 
 Antes do vaso de pressão ser recolocado em funcionamento, quando 
permanecer inativo por mais de 12 meses; 
 
 Quando houver alteração do local de instalação do vaso de pressão, 
exceto para vasos móveis. 
 
Todas as inspeções de segurança devem ser executadas sob 
responsabilidade técnica de um profissional habilitado. 
 
 
 
19 
 
 Figura 2 – Tipos de tampos 
 Segundo Telles (1996), os principais componentes de um vaso de 
pressão são: 
-Tampos: Podem ser dos tipos semielípticos, semiesféricos, cônicos, torocônicos, 
torisféricos e planos. 
-Corpo: Mas conhecido como Casco ou Costado, pode ser cilíndrico, esférico, cônico. 
 
-Bocais: Aberturas feitas no costado para ligações de tubulações de entrada e saída 
do produto. 
 
-Peças internas: Bandejas, grades, distribuidores, defletores, etc. 
 
-Acessórios externos: Manômetros, Suportes, reforços de vácuo, anéis de suporte do 
isolamento térmico, chapas de ligação, cantoneiras etc. 
Na figura 2 (TELLES, 2013) é exemplificado os tipos de tampos mais 
utilizados na fabricação de vasos de pressão, tampo elíptico, toriesférico, hemisférico 
e cônico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os tampos são peças de fechamento do casco do vaso de pressão. Na 
teoria o tampo elíptico, Figura 2 a), apresenta as seções transversais como uma elipse 
geométrica ideal. No tampo elíptico denominado normal, o diâmetro do tampo é quatro 
vezes a sua altura, podendo ser construído quase sempre com chapas da mesma 
20 
 
espessura utilizada no casco cilíndrico, pois sua resistência interna é quase sempre 
igual à do cilindro usando o mesmo diâmetro (TELLES,2013). 
 
O tampo toriesférico, Figura 2 b), é de modo geral mais fraco que o elíptico 
de mesmo diâmetro, apresentando as mesmas relações de semieixos. No entanto, o 
toriesférico é mais fácil de ser fabricado. Por fim, os tampos toriesféricos são 
compostos por uma calota central esférica, de raio (Rc), e por uma seção toroidal de 
concordância de raio (Rk) (TELLES, 2013). 
 Quanto mais seu perfil se aproximar de uma elipse perfeita, mais resistente 
será o tampo toriesférico. Dentre os toriesféricos com relação de semieixos 2:1, o perfil 
que apresenta Rk=0,1727D e Rc=0,9045D é o que mais se aproxima de uma elipse. 
Esse perfil também é conhecido como falsa elipse, o mais usado de todos os perfis 
toriesféricos e quase sempre confundido com o tampo elíptico verdadeiro. O código 
ASME, Seção VIII, considera equivalente o tampo toriesférico falsa elipse e o tampo 
elíptico. (TELLES, 2013). 
 
 Podem ser instalados em posição reversa, ou seja, com a pressão pelo 
lado convexo, os tampos elípticos e toriesféricos assim dispostos se revelam 
vantajosos para o tampo interior de vasos verticais de diâmetros pequenos e de baixa 
pressão, apresentando uma série de facilidades nos apoios de superfícies planas 
(TELLES, 2013). 
 
O tampo hemisférico, Figura 2 (c), é praticamente o mais resistente de 
todos, pois pode dispor da metade da espessura de um casco cilíndrico do mesmo 
diâmetro. No entanto, apresenta dificuldades de fabricação e instalação, em virtude 
de sua altura. É utilizado para vasos horizontaise verticais de diâmetros acima de 10 
metros. Para tampos de grande diâmetro, eles são construídos por diversas partes 
soldadas, incluindo uma calota central e vários gomos nos setores esféricos, como se 
observa na Figura 2.(c). 
 
Os tampos cônicos, Figura 2 (d), apesar de fácil construção, têm resistência 
muito menor quando comparados aos anteriores. Não são muito utilizados por se 
limitarem aos fluidos de difícil escoamento. 
 
21 
 
 Figura 3 – Tampos planos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os tampos da Figura 3 (a) e (b) são não removíveis para baixa pressão. O 
tampo especificado na Figura 3 (c) apresenta flange cego aparafusado removível, 
assim como o tampo da Figura 3 (d), também removível, pela retirada de um anel 
rosqueado no corpo cilíndrico. Os tampos das Figuras 3 (e), (f) e (g) são forjados, não 
removíveis, sendo utilizados para vasos de alta pressão. Para a escolha do tampo a 
ser utilizado, devem-se levar em consideração a economia, a pressão de trabalho, os 
métodos de fabricação e os custos. 
Os tampos toriesféricos, apresentados na Figura 2(b), são os mais 
utilizados na maioria dos casos, independentemente do diâmetro, em virtude da 
facilidade de sua fabricação. 
De acordo com TELLES (2013), os vasos de pressão apresentam diversas 
aberturas, sendo elas os bocais, cada qual com determinadas funções e finalidades. 
Sem esses acessórios, os vasos de pressão seriam inúteis. 
22 
 
Exemplos: 
 
- Tubulações de entrada e saída; 
 
- Instrumentos de verificação e segurança; 
 
- Respiro e dreno; 
 
- Bocais para acesso interno (para verificação e inspeções) etc. 
 
 Nos vasos de pressão, as aberturas podem ser tanto nos cascos quanto 
nos tampos, sendo sempre uma seção transversal circular e o eixo perpendicular à 
parede do vaso. De modo geral, é primordial que as aberturas apresentem um formato 
arredondado, para evitar e diminuir as concentrações de tensões. É importante que 
no projeto seja avaliado a real necessidade de abertura nas paredes de pressão, pois 
para qualquer abertura sempre haverá um enfraquecimento dos vasos, assim como a 
existência de duas ou mais aberturas próximas entre si, sendo assim necessário o 
acréscimo de reforços. 
Os projetos apresentam normas que permitem aberturas de qualquer 
dimensão, até certos limites. Ultrapassando isso, devem ser executadas exigências 
especiais. 
 
- Para vasos com diâmetro de até 1530mm, devem ser utilizadas aberturas com 
metade do diâmetro, até o máximo de 510mm. 
 
- Para vasos com diâmetro superior a 1530mm, devem ser utilizadas aberturas com 
1/3 do diâmetro do vaso, até o máximo de 1020mm. 
 
Para TELLES (2013), de acordo com estas normas, as aberturas em 
tampos ou em cascos esféricos onde se tem o diâmetro maior do que a metade do 
diâmetro do vaso, deverão conter um trecho de concordância toroidal de dupla 
curvatura. 
Esse reforço é exigido pelo código ASME, Seção Vlll, Divisão 1, quando se 
tem aberturas de diâmetro nominal de 31/2” ou maior, e a espessura da parede do 
vaso é de 10mm, ou menor, e para aberturas de diâmetros nominais de 23/8” ou 
maior, quando a espessura da parede é superior a 10mm. 
23 
 
 Figura 4 – Aberturas em um vaso de pressão 
A Figura 4 (TELLES,2013) apresenta diversas aberturas em um vaso de 
pressão: 
 
 
 
-Bocais A, B, C, D e E – destinados à ligação de tubulações externas; 
Sem elas o vaso não teria a funcionalidade para entrada e saída dos fluidos. 
-Bocais F1, F2 e G – destinados à instalação de instrumentos; 
Importantes para o controle e operação vaso, conseguimos verificar nível 
do fluido e a pressão do vaso. 
-Bocais H e J – destinados ao respiro e ao dreno; 
Aberturas destinadas para respiro eliminando excedente dos fluidos e o 
dreno ideal para esvaziamento e limpeza do vaso. 
24 
 
-Bocal K – boca de visita; 
Facilita a entrada de pessoas para trabalhos em manutenção, troca de 
peças internas e inspeções. 
-Bocal M – destinado à remoção de uma peça interna. 
Podemos instalar dispositivos ligados a operação como visores e 
mexedores 
 Dentre os principais acessórios que constituem o vaso de pressão, 
podemos mencionar os bocais de visita, utilizados para ter acesso ao interior do vaso 
de pressão. Essas aberturas são fechadas por tampas removíveis, possibilitando 
inspeções e manutenções. Seu diâmetro mínimo para que permita a entrada de uma 
pessoa é de 400mm (16”). 
 Ainda segundo TELLES (2013), caso as dimensões do vaso permitam, 
podem-se adotar os seguintes diâmetros: 
- Para eventual entrada de pessoas: 450mm (18”); 
 
- Para entradas frequentes de pessoas: 500mm (20”); 
 
- Para intervenções internas (montagem e desmontagem de componentes): 600mm 
(24”). 
Já as bocas de inspeção apresentam aberturas parecidas, mas de 
diâmetros menores, e servem apenas para observação. A norma exige que haja 
algum meio de visita em cada compartimento dos vasos de pressão ou onde haja 
corrosão da parede destes. 
Outras aberturas importantes do vaso, são para os dispositivos de controle 
e segurança, segundo a NR 13 no item 13.5.1.3 alínea a) é obrigatório a utilização de 
válvula de segurança ajustada em valor igual ou inferior a PMTA, instalado 
diretamente no vaso. Na alínea d) do mesmo item é obrigatório instrumento que 
indique a pressão de operação. 
 
 
25 
 
2.2 DADOS GERAIS DO PROJETO 
Segundo Telles (2013), as definições dos dados gerais do projeto 
consistem em informações locais e definições que envolvem decisão do cliente. 
 
É preciso definir os seguintes dados básicos gerais: 
 - Normas que devem ser seguidas. No Brasil existe a Norma Regulamentadora 13 do 
Ministério do Trabalho, que regula sobre a instalação, operação e inspeção dos vasos 
de pressão, sendo compulsório às empresas que possuem vasos que se enquadra a 
esta Norma, o seu atendimento. 
 
- Tempo mínimo da vida útil. 
 
- Preferência quanto à posição de instalação. 
 
- Preferência ou exigências de materiais de construção. 
 
- Condições climáticas ou meteorológicas. 
 
- Área disponível para a instalação. 
 
- Peso e dimensão para transporte. 
 
- Altura do local de instalação. 
 
- Utilidades disponíveis (água, vapor, energia elétrica etc.). 
- Níveis de ruídos 
- Dados de subsolo 
- Condições de montagem no local. 
 
2.3 PROJETO MECÂNICO 
Para a construção de um vaso de pressão TELLES (1996) trata o projeto 
mecânico como definição ou cálculos dos seguintes dados referentes ao vaso. 
- Amplo conhecimento de todos os materiais a serem construídos os vasos (tampo e 
casco) incluindo as partes consideradas como acessórios tais como: Flanges, pesco-
ços de bocais, espelhos, suportes, tubos internos, parafusos etc. 
 
- Dimensões finais do vaso (com base nas dimensões do projeto de processo tais 
como altura e diâmetro). 
 
26 
 
- Seleção quanto ao tipo de tampo (elíptico, torisféricos, hemisférico, cônico (calota 
esférica) e dimensões). 
 
- Definições das normas para construção e inspeção. 
 
- Definições quanto ao tipo de solda e ângulo, para inspeções finais. 
 
- Memorial do cálculo de espessura de todas as partes que compõe o vaso (interno e 
externo) tais como flanges, espelhos, reforços etc. 
 
- Seleção do tipo, dimensões e formato de todos os elementos de fixação tais como 
parafusos, porcas, arruelas etc. 
 
 
 
2.4 MATERIAIS PARA VASOS DE PRESSÃO 
Considerando o casco, os tampos, os suportes e as peças internas e 
externas, diversos materiais podem ser utilizados no processo de confecção de vasos 
de pressão. 
Segundo TELLES (2013), esses materiais são divididos em: 
- Materiais metálicos: 
 
 Materiais ferrosos: 
 Aços-carbono; 
 Aços-liga; 
 Aços inoxidáveis. 
 
- Materiais não ferrosos: 
 
 Alumínio e ligas; 
 Níquel e ligas; 
 Titânio e ligas. 
 Materiais não metálicos: 
 Materiais plásticos reforçados (termoestáveis). 
O material comumente utilizado na confecção dos vasos de pressão é o 
aço carbono,exceto quando a construção exige um material específico. Isso se deve 
ao fato de o aço-carbono ser um material com boa conformabilidade, ser facilmente 
soldável e com o menor custo em relação à sua resistência mecânica. Esse uso pode 
ser justificado com base na empregabilidade do aço-carbono em 95% do peso total 
dos equipamentos de processo. 
27 
 
É crucial que todos os materiais de fabricação, sejam eles metálicos ou 
não, obedeçam a alguma das Especificações de Materiais existentes. Essas 
especificações são normas que contêm a descrição, a finalidade, a composição 
química, as propriedades mecânicas, químicas e físicas, os ensaios exigidos ou 
recomendados e condições de aceitação, rejeição ou marcação do material. Essas 
especificações fazem com que as propriedades de um material sejam conhecidas e 
garantidas por sociedades normativas que emitem essas especificações, tais como a 
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), a ASTM (American Society for 
Testing and Materials – Estados Unidos), a BSI (British Standarts Institution – 
Inglaterra) e a DIN (Deutsches Institut für Normung – Alemanha). 
As Especificações de Materiais abrangem grupos de materiais que se 
diferenciam-se por “classes” ou “graus”. Portanto, é imprescindível que haja 
uma correta e completa especificação do material em questão, incluindo, entre outros 
fatores, a classe, o grau e quaisquer outras exigências opcionais de especificação 
pertinentes, e não somente sua sigla. 
 
Conforme descrito por TELLES (2013, p. 48): 
 
Todas as normas de projetos de vasos de pressão fazem exigências e 
restrições quanto aos materiais que podem ser empregados. O código ASME, 
Seção VIII, Divisões 1 e 2, só permitem que sejam empregados para as partes 
pressurizadas dos vasos [...] os materiais que constam na tabela de tensões 
admissíveis da norma [...]. Para as partes não pressurizadas (suporte, peças 
internas etc.), admitem-se também outros materiais; entretanto, como regra 
geral, esses materiais devem estar de acordo com alguma Especificação de 
Material. 
 
 
2.5 PROBLEMAS DE SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
Segundo TELLES (2013), uma das maiores dificuldades encontradas por 
projetistas de vasos de pressão é a escolha correta do material de construção. Em 
algumas partes específicas de um vaso, pode ser adotado um material diferente do 
empregado nas demais partes, em virtude das condições peculiares a que estas são 
submetidas. Exemplos disso são as peças internas desmontáveis (necessitam de um 
material com maior resistência à corrosão, facilitando e permitindo montagens e 
desmontagens) e os parafusos de fixação (sobre os quais é exigido maior esforço e 
28 
 
que, no caso de alterações geométricas ou de corrosão, impediriam montagens e 
desmontagens). Cabe ao projetista a análise e a tomada de decisão, com base em 
alguns fatores, uma vez que o material mais indicado para determinado uso pode ser, 
também, o de maior custo aquisitivo. 
 
Para TELLES (2013), os fatores que influenciam na seleção de materiais 
são: 
 Fluido Contido 
Deve-se atentar para todas as características do fluido que será utilizado 
no vaso, entre elas, a natureza, a concentração, as impurezas e os contaminantes 
que possam estar presentes, assim como os gases dissolvidos ou os sólidos em 
suspensão, a temperatura, o pH, o caráter redutor ou oxidante, a flamabilidade, o 
ponto de fulgor, a toxidez, a ação corrosiva, a possibilidade de contaminação através 
dos resíduos da corrosão, ou qualquer outro contaminante que possa reduzir a vida 
útil do vaso prematuramente e a tolerância em relação a essas contaminações. 
 
 Condições de Serviço (Pressão e Temperatura de Operação) 
Uma vez que tanto as propriedades do material do vaso de pressão e do 
fluido se alteram com a variação da temperatura, esta deve ser relevada ao longo do 
tempo, considerando, inclusive, as condições anormais que possam ocorrer 
eventualmente, para que o material do vaso de pressão suporte seu trabalho em 
quaisquer condições de temperatura a que for exposto. A mesma consideração 
anterior deve ser feita no regime de trabalho de operação. 
 Nível de Tensões no Material 
Além dos esforços exercidos pela pressão interna, o vaso de pressão sofre 
outros tipos de esforços que devem ser considerados na determinação do material e 
de sua espessura, para que possam resistir aos esforços solicitados, tendo resistência 
mecânica suficientemente compatível aos níveis de tensões presentes. 
 Natureza dos Esforços Mecânicos 
Deve se observar a qual natureza do esforço mecânico (tração, 
compressão, flexão, esforços dinâmicos, estáticos etc.) o vaso estará sujeito para que 
seja realizada uma correta escolha do material. 
29 
 
 
 Custo do Material 
O custo é um dos fatores mais importantes na escolha do material. No 
entanto, deve ser levado em conta não somente o custo da aquisição, mas também o 
custo de fabricação e de manutenção, além da durabilidade do material. 
 
 Segurança 
Conforme descrito por TELLES (2013, p. 50): 
 
Quando o risco potencial do vaso ou do local onde o mesmo se encontra for 
grande, ou ainda, quando o equipamento for essencial ao funcionamento de 
uma instalação importante, há necessidade do emprego de materiais que 
ofereçam o máximo de segurança, de forma a evitar a ocorrência de rupturas, 
vazamentos ou outros acidentes que possam resultar em custosas 
paralisações ou mesmo desastres. 
 
 
 
 Forma de Apresentação do Material 
Deve ser realizada uma análise nas formas apresentadas na matéria-prima 
de cada material, pois se o formato necessário para a construção do vaso de pressão 
for inexistente ou de difícil aquisição, o mesmo deve ser desconsiderado. 
 Facilidades de Fabricação e Montagem 
Eliminam-se os materiais cuja fabricação e montagem possam ter 
limitações que impeçam ou inviabilizem economicamente a conformação e a 
confecção do vaso de pressão. 
 Tempo de Vida Previsto 
O tempo de vida do material empregado deve ser compatível com o tempo 
de vida útil proposto para o vaso de pressão e qualquer uma de suas partes. 
 Experiência Prévia 
Ainda que experiências anteriores e suas informações coletadas na 
solução da escolha do material sejam algo que não pode ser descartado, seguir 
sempre o que se considera uma tradição de materiais consagrados torna essa escolha 
mais segura e mais simples. No entanto, isso nem sempre leva à escolha de um 
material melhor e mais econômico. O projetista deve estar disposto a aceitar novas 
30 
 
soluções, porque novos materiais são lançados e os já existentes no mercado podem 
ser otimizados. 
No que diz respeito à experiência anterior, também deve ser observado se 
o caso apresentado para ser solucionado é exatamente igual ao serviço realizado 
anteriormente e não somente parecido, pois uma simples alteração de propriedade do 
fluido pode alterar o comportamento do material escolhido, transformando-o em um 
material não adequado ou incompatível. 
 Facilidade na Obtenção do Material 
Devem ser consideradas as dificuldades e as facilidades para a obtenção 
da matéria-prima, no que diz respeito a prazos de entrega, necessidade ou não de 
importação, necessidade ou não de compras por lotes, entre outros fatores. 
 
 Variações Toleradas de Forma ou de Dimensões da Peça 
Uma vez que a tolerância de dimensões para vasos de pressão é grande 
(pode ser de 1% ou superior), ela permite a escolha de um material que possa sofrer 
alterações geométricas e nas dimensões sem prejudicar seu funcionamento. 
Entretanto, algumas peças devem ter uma tolerância menor, graças à necessidade de 
vedação e aos ajustes mecânicos, entre outros fatores, que implicam a necessidade 
de um material mais preciso, mais estável e com menos deformações. 
2.6 CORROSÃO 
Corrosão pode ser entendida como uma transformação na qual o metal 
passa de uma forma elementar para um estado combinado, em um aspecto mais 
difundidoe aceito universalmente. A corrosão pode ser definida como a deterioração 
de um material, geralmente metálico, por ações eletroquímicas do meio ambiente ou 
químicas associadas ou não a esforços mecânicos. 
Um dos meios de garantir a segurança do equipamento e controle da 
corrosão é adicionar a sobre espessura para corrosão. A Norma Petrobras N-0253, 
estabelece os critérios para a adição da sobre espessura. 
 
31 
 
Tabela 4 – Critérios para sobre espessura 
Exceto quando especificado de outra forma devem ser adotados os 
seguintes valores mínimos para a sobre espessura para corrosão para as partes 
construídas em, aço-carbono ou em aços de baixa liga: 
 
a) torres, vasos e trocadores em geral para serviços com hidrocarbonetos: 3 mm; 
b) potes de acumulação (botas) para os vasos acima: 6 mm; 
c) vasos em geral para vapor e ar: 1,5 mm; 
d) vasos de armazenamento de gases liquefeitos de petróleo: 1,5 mm 
 
Devem ser adotados os critérios da Tabela 4 para a aplicação das sobre 
espessuras para corrosão 
 
PEÇA DO VASO CRITÉRIO 
Partes da parede de pressão em contato 
com o fluido de processo, cascos, 
tampos, pescoços de bocais, espelhos, 
flanges, flanges cegos e outros 
Adicionar o valor integral da sobre 
espessura, em cada face da peça em 
contato com o fluido. 
Peças internas não removíveis, 
submetidas a esforços principais 
Peças internas não removíveis 
submetidas a esforços 
Adicionar metade do valor da sobre 
espessura em cada face em contato com 
o fluido 
Peças internas removíveis submetidas a 
esforços (exclui bandejas e seus 
acessórios). 
Peças internas removíveis não 
submetidas a esforços (exclui bandejas 
e seus acessórios). 
Adicionar ¼ do valor da sobre 
espessura, em cada face da peça em 
contato com o fluido (mínimo de 1,0mm, 
total). 
 
32 
 
 Figura 5 – Processo de calandragem 
3 CONFORMAÇÃO 
A conformação de chapas, tubos, perfis e outros componentes 
compreende, entre outros, os processos de calandragem, prensagem, dobramento, 
estampagem e curvamento para a fabricação de corpos cilíndricos, cônicos e 
esféricos, seções de concordância, tampos de qualquer perfil bem como peças 
internas e externas de vasos de pressão. 
A calandragem para a conformação de corpos cilíndricos ou cônicos a partir 
de chapas planas é feita em calandras, máquina evidenciada na Figura 6. Os rolos 
inferiores são motrizes e o superior é livre. Deslocando-se os rolos na horizontal e na 
vertical, ajusta-se a máquina para a etapa da operação, e para a espessura da chapa 
e o diâmetro desejado, como se vê na Figura 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antes de começar a calandragem propriamente dita, deve-se curvar as 
extremidades da chapa, para facilitar a passagem nos rolos e evitar que fiquem 
trechos planos; essa operação pode ser feita na própria calandra ou prensa. 
 
 
33 
 
 Figura 6 – Processo de calandragem real 
 
 
 
Em muitas calandras é possível colocar os rolos inferiores formando um 
ângulo entre si, permitindo dessa forma a obtenção de superfícies cônicas em lugar 
de cilíndricas. 
A calandragem de chapas deve ser feita de preferência, e sempre que 
possível, na direção de laminação da chapa. 
A conformação de tampos toriesféricos de chapa inteira é feita pelo 
abaulamento ou prensagem (pressing) da coroa central, seguida do rebordeamento 
(spinning) da região periférica. O abaulamento é geralmente processado em uma 
prensa utilizando-se uma ferramenta hemisférica maciça (denominada “pêra”) para a 
conformação. A peça é movimentada sob a pêra até que o abaulamento esteja 
completado. A conformação completa por prensagem propriamente dita é onerosa, 
justificando-se somente para a produção de grande número de peças iguais e 
relativamente pequenas. 
O rebordeamento é feito em máquinas chamadas rebordeadeiras, onde o 
tampo gira sobre o seu eixo, ao mesmo tempo em que é conformado entre um rolo 
interno e um rolo externo. Durante a operação o rolo externo desloca-se radialmente, 
curvando a chapa contra o rolo interno. 
 
 
34 
 
 Figura 7 – Processo de conformação mecânica 
 
Para os tampos, de qualquer perfil, construídos em gomos com soldas 
radiais, bem como para os cascos esféricos, os gomos são conformados inteiramente 
por prensagem. 
 
 
 
 
O controle geométrico da conformação de tampos e de gomos é feito por 
meio de gabaritos de chapa fina cuidadosamente recortados com o perfil desejado. 
Qualquer conformação por prensagem e/ou por rebordeamento resulta em 
grande variação de espessura em relação à chapa plana primitiva, podendo haver, 
principalmente na região central, uma diminuição que pode atingir de 18 a 21% da 
espessura inicial. Essa perda de espessura deve obrigatoriamente ser levada em 
consideração. 
A conformação por calandragem ou por prensagem pode ser feita, sem 
restrições, em qualquer chapa cladeada; o rebordeamento, entretanto, exige muito 
cuidado em chapas cladeadas, porque pode prejudicar severamente o revestimento, 
sendo por isso formalmente não recomendado por muitos fabricantes. 
Os processos de dobramento e estampagem são empregados 
principalmente para chapas finas, na fabricação de painéis de bandejas, 
35 
 
borbulhadores e outros internos de vasos de pressão, bem como para elementos 
estruturais diversos (vigas internas, reforços de vácuo, suportes etc.). 
 
Para trabalho com chapas de aços inoxidáveis e chapas com o lado 
revestido de chapas cladeadas, recomenda-se que os rolos das calandras, estampos 
das prensas e outras ferramentas sejam exclusivos para o trabalho com esses 
materiais, a menos que sejam antes severamente raspadas e escovadas, para a 
remoção de quaisquer partículas de aço que nelas tenha ficado embutida. De outra 
forma, essas partículas poderão ficar presas na superfície das chapas a serem 
conformadas, onde constituirão uma causa importante de corrosão localizada do tipo 
pites (pitting). 
 
Depois de completada a conformação de qualquer parte do vaso, e antes 
da soldagem as outras partes, deve ser feita uma cuidadosa verificação dimensional 
para se certificar de que todas as dimensões, raios de curvatura etc. estão como 
estipulado no projeto. Para essa verificação é muito útil a confecção de gabaritos de 
madeira ou de chapa fina. Deve-se observar que as tolerâncias de conformação têm 
de ser mais apertadas do que as tolerâncias dimensionais finais do vaso pronto, 
porque ainda ocorrerão desvios de forma devido às contrações de soldagem, e como 
consequência de tratamentos térmicos e de teste hidrostático. 
 
Qualquer processo de conformação pode ser executado a frio ou a quente. 
Denominam-se de conformação a quente as operações realizadas em temperatura 
acima da temperatura de recristalização do material metálico, e conformação a frio as 
realizadas em temperatura inferior à recristalização. Para o aço-carbono, a 
temperatura de recristalização é cerca de 540 °C, mas na prática, para qualquer aço, 
a conformação a quente costuma ser feita em temperaturas entre 1000 e 1200 °C, 
exigindo por isso que exista, próximo à máquina de conformação, um forno capaz de 
conter completamente a peça a ser aquecida. 
 
 
 
 
36 
 
A conformação a quente é obtida com menor esforço, e não há 
praticamente limite para a deformação. Causará, entretanto, a formação de carepas 
na maioria dos aços e a sensitização dos aços inoxidáveis sujeitos a esse fenômeno. 
A conformação a quente é normalmente empregada para chapas de grande 
espessura (50 mm ou maiores), tubos de grande diâmetro, e também, em qualquer 
caso, quando a resistência do material à deformação excede a capacidade da 
máquina. 
 
A conformação a frio é mais simples, mais barata, e permite maior precisão 
dimensional, sendo por isso empregada na maioria dos casos. Em compensação, 
requer máquinas de maior potência e introduz tensões residuais no material, o que 
pode exigir, em muitoscasos, tratamento térmico posterior de alívio de tensões. Por 
esse motivo, a deformação a frio não pode exceder a determinados limites. 
 
Quando se emprega a conformação a frio, é usual fazerem-se o corte e a 
preparação das bordas da chapa antes da conformação, porque assim essas 
operações são feitas na chapa plana, o que é bem mais fácil e econômico. Para a 
conformação a quente faz-se o inverso, isto é, o corte exato da chapa e a preparação 
das bordas devem ser feitos após a conformação para que seja possível garantir uma 
precisão dimensional aceitável. Para a conformação a quente é recomendável que 
seja adotado um acréscimo de espessura de até 3 mm, para compensar a perda de 
espessura do aço por formação de carepas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
 Tabela 6 – Cronograma do Projeto 
 Tabela 5 – Dados de entrada 
4 DADOS DE ENTRADA 
 
Para projetar um vaso de pressão necessitamos dos dados de entrada, 
informações importantes como pressão de projeto, temperatura de trabalho, fluidos, 
se a aplicação é para esforços cíclicos e a capacidade em volume, na Tabela 5 temos 
os dados citados: 
DADOS DE ENTRADA 
Pressão de Operação 7,845 Bar 
Pressão de Projeto 11,768 Bar 
Pressão de Teste Hidrostático 19,838 Bar 
Temperatura de Operação 10°C a 60°C 
Temperatura de Projeto 90°C 
Fluido de Operação Ar Comprimido 
Capacidade 1m³ 
Espessura para corrosão 1,5 mm 
Esforços cíclicos Não 
Posição do vaso Vertical 
Quantidade de bocais de 2” 2 
Quantidade de bocais ¾” 3 
 
 
 
5 CRONOGRAMA DO PROJETO 
 
CRONOGRAMA DO PROJETO 
Atividade Julho Agosto Setembro Outubro 
Estudo do ASME VIII Div. I X 
Cálculos do Vaso de Pressão X 
Estudo dos Materiais X 
Definição do tipo de apoio X 
Projeto em Software ( Desenho Técnico) X 
Implementação da NR 13 no Projeto X 
Apresentação dos resultados e discussões X 
Conclusão X 
 
38 
 
6 DIMENSÕES DO VASO 
 
Com base nas informações fornecidas pelos dados de entrada, o vaso de 
pressão deverá ter capacidade de armazenar o volume de 1m³ de ar comprimido. A 
área para montagem do vaso de pressão deve respeitar as dimensões de 3m x 3m e 
também foi solicitado que as partes que compuserem as paredes do vaso de pressão 
sejam segmentadas a cada 1m, por se tratar da limitação dos cilindros da calandra. 
Nos dados de entrada, o vaso de pressão indicado é um vaso de pressão 
vertical simples. Para a definição do diâmetro interno é rearranjada a equação 1, de 
modo a isolar o Di, obtendo a equação 2. 
 
𝑉 = 𝜋.
𝐷𝑖2
4
 𝐶𝐸𝑇 
(1) 
 
𝐷𝑖 = √
𝑉4
𝐶𝐸𝑇𝜋
 
(2) 
 
Onde: 
V = Volume; 
Di = Diâmetro interno; 
CET = Comprimento efetivo total (ver Figura 1); 
 
Substituindo os valores na equação 2 e dividindo o CET em 2 partes com 
1m cada, totalizando 2m, chega-se às dimensões do vaso de pressão, conforme 
abaixo 
𝐷𝑖 = √
1 ∗ 4
2 ∗ 1 𝜋
 → 𝐷𝑖 = 0,798𝑚 → 𝑚𝑚 𝐷𝑖 = 798 𝑚𝑚 
39 
 
 Figura 8 – Dimensões do vaso 
(2) 
Arredondando os valores, o vaso de pressão terá diâmetro interno de 
800mm e CET de 2000mm, conforme mostra a Figura 8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
 
Tabela 7 – Materiais para confecção de vasos de pressão 
7 ESCOLHA DO MATERIAL 
Após uma satisfatória carga teórica sobre materiais e suas principais 
características e classificações, é possível realizar com sabedoria a escolha do 
material correto para concepção do vaso de pressão de posse dos dados de projeto. 
O aço-carbono é sem dúvida alguma a melhor opção para o projeto em 
questão, pois atende com suas características os principais requisitos para a 
construção do vaso. O material em questão apresenta boa conformabilidade e boa 
soldabilidade. Outro fator que interfere diretamente para a escolha do aço-carbono é 
a fácil obtenção, já que existem diversos fornecedores na região. 
O vaso em questão possui temperatura de projeto de 90°C, e uma 
temperatura mínima de operação de 10°C , ou seja, as características químicas e de 
temperatura do material selecionado permite uma operação com perfeita segurança. 
O código ASME II Part D – METRIC estipula quais materiais devem ser 
utilizados na fabricação de vasos de pressão, não sendo possível utilizar outro tipo de 
material, na Tabela 7 temos os materiais aceitos pelo código. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
 
Tabela 8 – Propriedades do aço ASTM 285 Gr C 
Fonte: Catálogo chapas e placas de aço – Tenax Aços Especiais 
Com base nos dados apresentados neste tópico e com o auxílio da Tabela 
7 é possível determinar os materiais que serão utilizados no projeto e construção do 
vaso de pressão em estudo: 
 Tampos: A 285 Gr C 
 Casco: A 285 Gr C. 
Destinado à fabricação de caldeiras e vasos de pressão, se enquadra 
conforme a faixa de resistência mecânica e as condições de temperatura e pressão 
de trabalho, sendo especificados pela norma ASTM e as respectivas correspondentes 
ASME e EN 10028. A principal característica desses aços é a sua versatilidade de 
desempenho quanto à temperatura de uso de -60°C até 500°C. O grau de qualidade 
escolhido deve levar em conta a redução dos valores de limite de escoamento em 
função da temperatura de operação. Outra característica importante dessa classe de 
produtos é a boa soldabilidade, considerando os processos de soldagem usualmente 
empregados na fabricação de caldeiras e vasos de pressão (eletrodos revestidos, arco 
submerso e arame tubular). 
O material escolhido possui as seguintes propriedades e composição 
química conforme a Tabela 8: 
ASTM A285 Gr C 
Grau 
Faixa de 
espessura 
Composição química (% em massa ) 
LE (Mpa) LR (Mpa) 
C Mn 
C 6 ≤ E ≤ 50,8 mm 0,28 máx. 0,90 máx. 205 min. 380 - 515 
 
 
 
O fabricante, pelo mesmo catálogo disponibiliza os tipos de consumíveis 
adequados para o processo de soldagem do vaso, conforme vemos na Tabela 9 
 
 
42 
 
Tabela 9 – Processo de soldagem e consumíveis 
Fonte: Catálogo chapas e placas de aço – Tenax Aços Especiais 
Figura 9 – Tabela 1A ASME II Part D – METRIC Identificação do material 
Figura 10 – Tabela 1A ASME II Part D – METRIC Resistência a tração 
PROCESSO DE 
SOLDAGEM 
CONSUMÍVEIS ASTM A285 A, B e C 
Eletrodos revestidos Eletrodos E7016, E7018 
MAG 
Arame ER 70S-6 
Gás (a) 
CO2 ou misturas Ar+CO2 ou 
AR+O2 
Arame tubular 
Arame E71T-1, E71T- 4 e E71T- 5 
Gás (a) (b) CO2 
Arco submerso Combinação arame/fluxo F7xxEL12 F7xx- EM12k 
 
 
Na tabela 1A do ASME II Part D – METRIC, temos a resistência a tração e 
a tensão admissível aceita pelo código, demonstrado nas figuras 9, 10 e 11. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
43 
 
Figura 11 – Tabela 1A ASME II Part D – METRIC Tensão admissível 
 
 
 
 
 
 
Em posse desses dados podemos descobrir o fator de segurança requerido 
pelo código ASME utilizando a seguinte equação: 
 
𝐹𝑆 =
𝐿𝑅
𝐿𝐸
 
 
Onde: (3) 
 
FS: Fator de segurança requerido pelo código ASME; 
LR: Limite de resistência a tração; 
LE: Limite de escoamento requerido pelo código ASME. 
Assim temos: 
 
𝐹𝑆 =
380
108 
 → 𝐹𝑆 = 3,52 
 (3) 
 
 
44 
 
 Gráfico 1 – Tensão x Deformação ASTM 285 Gr C 
 
 
 
8 CALCULO MECÂNICO DOS TAMPOS 
 
Neste tópico serão desenvolvidos os principais cálculos para concepção de 
um projeto mecânico de vaso de pressão. As fórmulas e critérios utilizados nos 
cálculos seguem rigorosamente o código ASME VIII, Divisão 1. 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. 
A parte UHT do código ASME, Seção VIII, Divisão 1, referente a vasos de 
pressão com aços de alta e média resistência, admitetodos os tipos de tampos 
mencionados. 
Para o projeto que está sendo abordado, serão utilizados tampos elípticos 
por oferecerem maior segurança para operação do vaso de pressão em questão. 
Todos os cálculos seguem rigorosamente o parágrafo UG-32 do código ASME, Seção 
VIII, Divisão 1. 
GRÁFICO TENSÃO x DEFORMAÇÃO – ASTM A285 Gr C 
 
45 
 
Figura 12 – Tampo elíptico 
Um tampo toriesférico que atende de maneira satisfatória as necessidades 
impostas pelo projeto teria um processo de fabricação mais complicado e por 
consequência o custo seria maior. O tampo hemisférico para este projeto não seria 
viável pela questão de custo, pois sua fabricação é extremamente complexa e 
possivelmente teria que ser importado. 
Podemos observar na Figura 12 a geometria básica do tampo elíptico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 BIBLIOGRAFIA 
 
Onde: 
 
t : Espessura do tampo; 
r : Raio de junta; 
L: Raio de coroa; 
R: Raio do vaso de pressão; 
D: Diâmetro do vaso de pressão; 
h: Altura do tampo. 
 
Nos tampos elípticos o raio de coroa tem valor aproximado de cerca 90% 
do raio do vaso e o raio de junta, por sua vez, possui cerca de 18% do valor do raio 
do vaso. 
46 
 
Iremos utilizar neste projeto um tampo elíptico com relação de semi-eixos 
de 2:1, ou seja, R/h =2. Dessa maneira a espessura mínima do tampo, calculada para 
a pressão interna de projeto pode ser expressa pela equação 4, de acordo com o 
parágrafo UG-32 do código ASME, seção VIII, Divisão 1.: 
 
𝑡 =
𝑃. 𝐷
2. 𝑆. 𝐸 − 0,2𝑃
+ 𝐶 
(4) 
Onde: 
P: Pressão interna de projeto, de acordo com a Tabela 5; 
D: Diâmetro interno do vaso de pressão, de acordo com a Equação 2; 
S: Tensão admissível para o material, de acordo com a Figura 11, transformada para 
unidade de medida Bar; 
E: Eficiência de solda, de acordo com a Tabela 15; 
c: Sobre espessura de corrosão, estabelecida conforme norma Petrobras N-0253 
localizada na Tabela 4. 
Assim temos: 
𝑡 =
11,768 ∗ 800
2 ∗ 1080 ∗ 0,8 − 0,2 ∗ 11,768
+ 1,5 
(4) 
𝑡 = 6,95𝑚𝑚 
O tampo para obter seu formato elíptico será submetido a um processo de 
conformação, como foi abordado de maneira mais eficiente. Até 50 mm de espessura 
este processo pode ser realizado a frio, para uma espessura maior que 50 mm o 
processo mais indicado é a quente. 
 No caso em questão o tampo será submetido a um processo de 
conformação a frio no qual ocorre geralmente uma perda de espessura entre 18 a 
21%, ou seja, após o cálculo da espessura mínima deve-se considerar esta perda de 
espessura para o processo de conformação mecânica, adotaremos um acréscimo de 
25% na espessura do tampo: 
𝑡 = 6,95 ∗ 1,25 → 𝑡 = 8,69 𝑚𝑚 
(5) 
47 
 
Tabela 10 – Espessura comerciais de chapas 
Fonte: Fabricante de FABRIFER 
Então para se obter uma espessura de 6,95mm devemos obter chapas de 
aço de espessura nominal no valor mínimo de 8,69mm. 
Existem espessuras de chapas padronizadas que são comercializadas no 
mercado brasileiro, assim devemos selecionar a espessura que mais atende a partir 
do valor calculado. Os valores podem ser consultados na Tabela 10. 
 Desta forma, a espessura da chapa para fabricação dos tampos elípticos 
deverá ser 8,73mm conforme vemos a tabela do fabricante FABRIFER 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 
 
Tabela 11 – Tabela 1-4-1 Código ASME, Seção VIII, Divisão I 
 
Desta forma, a espessura da chapa para fabricação dos tampos elípticos 
deverá ser: 
𝑡 = 8,73𝑚𝑚 
A espessura após o processo de conformação será: 
𝑡 = 6,89 𝑚𝑚 
De posse da espessura do tampo, agora é possível realizar o cálculo da 
pressão máxima de trabalho admissível PMTA, utilizando a Equação 6: 
 
𝑃𝑀𝑇𝐴 =
2. 𝑆. 𝐸. 𝑡
𝐾. 𝐷 + 0,2𝑡
 
(6) 
Onde: 
K: é retirado da tabela 1-4-1 do Código ASME, Seção VIII, Divisão I 
VALORES DE K PARA CÁLCULO DE TAMPOS ELIPTICOS 
R/h 
3,0 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 
K 
1,83 1,73 1,64 1,55 1,46 1,37 1,29 1,21 1,14 1,07 1 
 
Então, conforme a Tabela 11 temos a seguinte equação: 
𝑅/ℎ 
(7) 
R: Raio interno do vaso, conforme Figura 13; 
h: Altura do tampo, conforme Figura 13. 
400
200
= 2 𝑒𝑛𝑡ã𝑜 𝐾 = 1 
(7) 
𝑃𝑀𝑇𝐴 =
2 ∗ 1080 ∗ 0,8 ∗ 6,89
1 ∗ 800 + 0,2 ∗ 6,89
 
(6) 
𝑃𝑀𝑇𝐴 = 14,86 𝐵𝑎𝑟 
49 
 
Tabela 12 – Critérios para projeto do tampo elíptico 
 
Figura 13 – Medidas do tampo elíptico 
 
Para projetar o tampo elíptico devemos seguir rigorosamente os critérios 
do ASME VIII, Divisão I, em posse do diâmetro interno de 800mm é possível 
determinar as outras medidas, conforme a Tabela 12. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
50 
 
10 CÁLCULO MECÂNICO DO CASCO 
O cálculo mecânico de um casco cilíndrico deve seguir rigorosamente o 
parágrafo UG-27 do código ASME, seção VIII, Divisão 1. Deve ser calculado conforme 
a equação 8: 
 
𝑡 =
𝑃. 𝑅
𝑆. 𝐸 − 0,6𝑃
+ 𝐶 
(8) 
Onde: 
P: Pressão interna de projeto, de acordo com a Tabela 5; 
R: Raio interno do vaso de pressão, de acordo com a Figura 5; 
S: Tensão admissível para o material, de acordo com a Figura 11, transformada para 
unidade de medida Bar; 
E: Eficiência de solda, de acordo com a Tabela 15; 
C: Sobre espessura de corrosão, estabelecida conforme norma Petrobras N-0253 
localizada na Tabela 4. 
 
𝑡 =
11,768 ∗ 400
1080 ∗ 0,8 − 0,6 ∗ 11,768
+ 1,5 
(8) 
𝑡 = 7,00𝑚𝑚 
Da mesma forma realizada com os tampos, devemos agora selecionar a 
espessura da chapa que mais atende as condições de projeto de acordo com a Tabela 
10, a espessura da chapa para fabricação do casco cilíndrico deve ser: 
𝑡 = 7,14𝑚𝑚 
De posse da espessura do casco, agora é possível realizar o cálculo da 
pressão máxima de trabalho admissível, seguindo a equação 9: 
𝑃𝑀𝑇𝐴 =
𝑆. 𝐸. 𝑡
𝑅 + 0,6𝑡
 
 
(9) 
51 
 
𝑃𝑀𝑇𝐴 =
1080 ∗ 0,8 ∗ 7,14
400 + 0,6 ∗ 7,14
 
(9) 
 
𝑃𝑀𝑇𝐴 = 15,26 𝐵𝑎𝑟 
 
11 CÁLCULO MECÂNICO DOS BOCAIS 
O cálculo mecânico dos bocais é realizado a fim de se determinar os 
seguintes dados: 
 
 Espessura da parede do bocal; 
 Necessidade do uso de reforços; 
 Dimensionamento de reforços; 
 Seleção de flanges. 
 
A espessura da parede do bocal e os devidos reforços são determinados 
de acordo com o parágrafo UG-37 do código ASME, Seção VIII, Divisão 1. 
A parede do bocal tem sua espessura calculada da maneira demonstrada 
na equação 10: 
𝑡 =
𝑃. 𝑅
𝑆. 𝐸 + 0,4𝑃
+ 𝐶 
(10) 
 
P: Pressão interna de projeto, de acordo com a Tabela 5; 
R: Raio do bocal; 
S: Tensão admissível para o material, de acordo com a Figura 18 e transformada em 
Bar; 
E: Eficiência de solda, de acordo com a Tabela 15; 
C: Sobre espessura de corrosão, estabelecida conforme norma Petrobras N-0253. 
localizada na Tabela 4. 
 
 
52 
 
Figura 14 – Compensação de área 
 
Os bocais são basicamente aberturas realizadas no casco ou no tampo do 
vaso de pressão e constituem regiões de fragilidade. Estas regiões devem possuir 
reforços quando necessário para prover a segurança necessária à operação do vaso 
de pressão. 
O reforço dos bocais é realizado através de um método conhecido como 
compensação de áreas. A partir da Figura 14 é possível obter uma melhor explanação 
do método em questão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
𝑡𝑛 = Espessura nominal da parede do tubo; 
𝑡𝑟 = Espessura mínima do casco/tampo; 
𝑡𝑒 = Espessura do anel de reforço; 
𝑡𝑟𝑛 = Espessura mínima da parede do tubo; 
𝑡 = Espessura nominal do casco/tampo; 
𝑑 = Diâmetro do bocal; 
𝐿 = Largura do anel de reforço. 
 
53 
 
Pode-se estimar a partir da Figura 14, quatro tipos diferentes de área: 
 
 
 → Área requerida; 
 
 → Área disponível no casco/tampo; 
 
 
 → Área disponível da projeção externado bocal; 
 
 → Área disponível pelo reforço do anel. 
 
Com base nas áreas determinadas acima é possível estabelecer uma 
condição para verificar se o reforço é necessário no bocal: 
 
𝐴2 + 𝐴3 > 𝐴1 
Se a condição acima for satisfeita o bocal não necessita ser reforçado, caso 
contrário o anel de reforço se faz necessário. 
A área do anel de reforço é indicada por A4, que proporciona uma nova 
condição para verificar se o reforço dimensionado atende às exigências do bocal: 
 
𝐴2 + 𝐴3 + 𝐴4 > 𝐴1 
 
Se a condição acima for atendida o anel de reforço atende de maneira 
satisfatória, caso contrário o reforço deve ser redimensionado. 
Durante o dimensionamento dos bocais existem algumas exigências da 
norma ASME que devem ser rigorosamente seguidas: 
 Para efeito de cálculo a projeção externa máxima deve ser 2,5 vezes a espessura; 
 A espessura máxima da chapa do anel de reforço é igual a espessura da chapa onde 
o bocal está sendo instalado; 
  A largura máxima do anel de reforço não deve exceder o diâmetro interno do bocal. 
54 
 
Figura 15 – Largura máxima do anel de reforço 
 
Figura 16 – Projeção externa para bocais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para efeito de dimensionamento do bocal, a projeção externa pode ser 
considerada de acordo com a norma Petrobrás N-253 de acordo com Figura 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com base nas informações apresentadas, será realizado o 
dimensionamento dos bocais determinados previamente na etapa de engenharia de 
processos. O vaso de pressão em estudo possui ao todo 5 bocais que estão divididos 
da seguinte maneira: 
55 
 
 2 Bocais de 2 Polegadas; 
 3 Bocais de ¾ Polegadas 
 
Estes bocais estão divididos de maneira proporcional pelo vaso de pressão 
de maneira que o centro de gravidade fique o mais próximo possível da região central 
do equipamento. A seguir serão apresentados os principais cálculos referentes ao 
projeto mecânico dos bocais. 
 
Bocais de 2 polegadas: 
 
No vaso de pressão estudado existem 2 bocais de 2 polegadas situados no 
casco cilíndrico, sendo um, com a finalidade de entrada do fluido e o outro para a 
saída do fluido. 
Utilizaremos a equação 10 para obter a espessura mínima da parede do 
bocal. 
𝑡 =
𝑃. 𝑅
𝑆. 𝐸 + 0,4𝑃
+ 𝐶 
(10) 
Substituindo os valores temos: 
 
𝑡 =
11,768 ∗ 30,15
1010 ∗ 0,8 + 0,4 ∗ 11,768
+ 1,5 
(10) 
𝑡 = 1,937𝑚𝑚 
Com base no valor obtido acima, deve-se escolher um tubo com espessura 
nominal para atender satisfatoriamente às exigências impostas pelos cálculos. O tubo 
pode ser especificado pelo catálogo do Grupo Aço Tubo, conforme a Tabela 13 
 
 
 
 
 
 
56 
 
Tabela 13 – Medidas de tubulações 
Fonte: Catálogo Grupo Aço Tubo 
 
Figura 17 – Tabela 1ª ASME II Parte D – Metric, identificação do material tubo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O material escolhido para os tubos foi o ASTM A-53-B, onde tensão 
admissível para o material foi retirada da tabela 1A do ASME II Part D – METRIC 
demonstrado na Figura 18. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
 
Figura 18 – Tabela 1ª ASME II Parte D – Metric, tensão admissível 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A norma ASME, bem como a norma N-253 da Petrobrás, recomenda para 
bocais de pequenos diâmetros a utilização de tubos Sch. 160 ou maiores. Para o 
cálculo do anel de reforço iremos utilizar um tubo de 2” Sch. 160. 
𝐴1 = 𝑑. 𝑡𝑟 + 2. 𝑡. 𝑡𝑛 
𝐴1 = 42,82 ∗ 7 + 2 ∗ 7,14 ∗ 8,74 
𝐴1 = 424,55𝑚𝑚
2 
(11) 
 
𝐴2 = 𝑑. (𝑡 − 𝑡𝑟) − 2. 𝑡𝑛(𝑡 − 𝑡𝑟) 
𝐴2 = 42,82 ∗ (7,14 − 7) − 2 ∗ 8,74(7,14 − 7) 
𝐴2 = 3,55𝑚𝑚
2 
(12) 
𝐴3 = 5. 𝑡(𝑡𝑛 − 𝑡𝑟𝑛) 
𝐴3 = 5 ∗ 7,14(8,74 − 1,937) 
𝐴3 = 242,87𝑚𝑚
2 
(13) 
 
𝐴2 + 𝐴3 > 𝐴1 
3,55 + 242,87 > 424,55 
58 
 
Figura 19 – Furos no anel de reforço 
 
Pode-se observar que a desigualdade não é satisfeita, desta maneira o 
bocal necessita de reforço. A largura mínima do reforço necessário pode ser calculada 
da seguinte maneira: 
 
 
𝐿 = 𝑑. 𝑡𝑟 + 2. 𝑡. 𝑡𝑛 − 𝑑(𝑡 − 𝑡𝑟) + 2. 𝑡𝑛(𝑡 − 𝑡𝑟) − 5. 𝑡(𝑡𝑛 − 𝑡𝑟𝑛)/2. 𝑡𝑒 
𝐿 = 42,82 ∗ 7 + 2 ∗ 7,14 ∗ 8,74 − 42,82(7,14 − 7) + 2
∗ 8,74(7,14 − 7) − 5 ∗ 7,14(8,74 − 1,937) /2 ∗ 7,14 
(14) 
𝐿 = 12,47𝑚𝑚 
 
A espessura utilizada para o 𝑡𝑒 é um anel de chapa, geralmente de mesma 
espessura do casco, sobreposto ao mesmo e fixado com soldas em ângulo (soldas 
de filete). Esse sistema é o mais simples, o mais barato e o de mais fácil execução, 
sendo por isso empregado na grande maioria dos casos. 
O anel de reforço deve ter sempre um ou dois pequenos furos rosqueados 
(geralmente com 6 mm de diâmetro), para respiro e para injeção de ar para teste das 
soldas. Esses furos devem ser deixados abertos e preenchidos com graxa, conforme 
demonstrado na Figura 19 
 
 
59 
 
Figura 20 – Flange de Pescoço 
 
Para finalizar a especificação do bocal, deve-se selecionar corretamente 
um flange que atenda ao projeto. Para as condições de projeto abordadas será 
necessário um flange de pescoço (welding neck) com face de ressalto (raisedface) e 
de classe #300, logicamente de 2 polegadas, abaixo na Figura 20 temos o modelo do 
flange do fabricante Valaco com as devidas dimensões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para os bocais de 2” foi selecionado um tubo Sch.160, um reforço com 
largura de 12,47mm e 7,14 mm de espessura, além de um flange com pescoço 
(Welding Neck) ANSI B 16.5 – 300LBS. A projeção externa de acordo com a Figura 
16 deve ser 200 mm. 
 
Bocais de 3/4 polegadas: 
 
No vaso de pressão estudado existem 3 bocais de 3/4 polegadas situados 
no casco cilíndrico e tampos, com a finalidade de instrumentação e o outro para a 
drenagem. 
60 
 
Utilizaremos a equação 10 para obter a espessura mínima da parede do 
bocal. 
 
𝑡 =
𝑃. 𝑅
𝑆. 𝐸 + 0,4𝑃
+ 𝐶 
 
(10) 
𝑡 =
11,768 ∗ 13,35
1010 ∗ 0,8 + 0,4 ∗ 11,768
+ 1,5 
𝑡 = 1,69𝑚𝑚 
(10) 
 
Novamente utilizaremos tubos Sch. 160 para o cálculo do anel de reforço 
𝐴1 = 𝑑. 𝑡𝑟 + 2. 𝑡. 𝑡𝑛 
𝐴1 = 15,58 ∗ 7 + 2 ∗ 7,14 ∗ 5,56 
𝐴1 = 188,46𝑚𝑚
2 
(11) 
 
𝐴2 = 𝑑. (𝑡 − 𝑡𝑟) + 2. 𝑡𝑛(𝑡 − 𝑡𝑟) 
𝐴2 = 15,58 ∗ (7,14 − 7) + 2 ∗ 5,56(7,14 − 7) 
𝐴2 = 0,623𝑚𝑚
2 
(12) 
 
𝐴3 = 5. 𝑡(𝑡𝑛 − 𝑡𝑟𝑛) 
𝐴3 = 5 ∗ 7,14(5,56 − 1,69) 
𝐴3 = 138,16𝑚𝑚
2 
(13) 
61 
 
Figura 21 – Bocais do vaso 
 
𝐴2 + 𝐴3 > 𝐴1 
0,623 + 138,16 > 188,46 
Pode-se observar que a desigualdade não é satisfeita, desta maneira o 
bocal necessita de reforço. A largura mínima do reforço necessário pode ser calculada 
da seguinte maneira: 
𝐿 = 15,58 ∗ 7 + 2 ∗ 7,14 ∗ 5,56 − 15,58(7,14 − 7) + 2
∗ 5,56(7,14 − 7) − 5 ∗ 7,14(5,56 − 1,69) /2 ∗ 7,14 
(14) 
𝐿 = 3,48𝑚𝑚 
Para os bocais de 3/4” foi selecionado um tubo Sch.160, um reforço com 
largura de 3,48 mm e 7,14 mm de espessura, neste caso não haverá flange, 
utilizaremos um tubo internamente roscado, com rosca do tipo NPT. A projeção 
externa deve ser 50 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
62 
 
12 PROCESSO DE SOLDAGEM 
Antes de se iniciar qualquer serviço de soldagem em vasos de pressão, 
deve ser feita a qualificação de todos os procedimentos de soldagem e de todos os 
soldadores e operadores de máquinas de soldagem que serão empregados. Essas 
qualificações, que consistem em uma série de testes estabelecidos e padronizados 
por diversas normas, têm por finalidade verificar a adequação dos procedimentos de 
soldagem e avaliar a capacitação profissional de cada soldador ou operador, em 
relação ao material a soldar, tipos de soldas e demais variáveis de cada caso 
particular. 
Para os vasos de pressão, a norma geralmente seguida é a Seção IX do 
código ASME (Welding Qualifications), que estabelece rotinas detalhadas que devem 
ser seguidas em todos esses testes. Muitas firmas fabricantes de vasos mantêm uma 
rotina permanente de execução e registros desses testes, que podemdispensar a sua 
repetição para a fabricação de cada vaso em particular. 
Denomina-se “procedimento de soldagem” a descrição detalhada de todos 
os parâmetros relativos a uma determinada solda, tais como posição da solda, 
geometria da solda e dos chanfros, espessura e tipo do material a soldar, processo 
de soldagem, material, tipo e dimensões de eletrodos, fluxos e outros consumíveis, 
tipo de preparação, número e sequência de passes, intensidade e polaridade da 
corrente elétrica, exigências de pré ou pós-aquecimento e de alívio de tensões etc. 
Para cada variação significativa de qualquer um desses parâmetros teremos um 
procedimento diferente, que deverá ser devidamente qualificado. 
A qualificação prévia dos procedimentos de soldagem e dos soldadores e 
operadores é uma exigência geral de todas as normas de vasos de pressão. O código 
ASME, Seção VIII, Divisões 1 (parágrafos UW-26 a UW-29) e Divisão 2 (parágrafo 
AF-210), exige esses testes de qualificação para todas as soldas nas partes do vaso 
de pressão que sejam pressurizadas ou submetidas a esforços principais (suportes e 
orelhas de suspensão do vaso, por exemplo) bem como as soldas de ligação dessas 
partes do vaso a quaisquer outras. É exigido que os testes de qualificação sejam 
realizados antes de qualquer solda no vaso e que sejam repetidos sempre que houver 
uma interrupção prolongada do serviço. É exigido também que, em qualquer caso, 
seja feito e mantido um registro formal e detalhado desse teste. 
63 
 
Figura 22 – Pontos de início simultâneo das soldas 
 
Antes ainda de se dar início à soldagem deve ser feito também um 
cuidadoso estudo da sequência de soldagem e de montagem do vaso. 
O estudo da sequência de soldagem tem por finalidade estabelecer a 
ordem cronológica em que as diversas soldas devem ser feitas com a finalidade não 
só de permitir ou facilitar o melhor acesso para a execução e exame de cada solda, 
como também controlar os seus efeitos de contração e distorção. Em vasos de formato 
cilíndrico, ou semelhantes, as primeiras soldas são feitas longitudinais (que são as 
mais solicitadas), ficando formada então uma série de anéis cilíndricos. As soldas 
circunferenciais de ligação dos anéis entre si, e destes aos tampos, são feitas 
posteriormente. 
De um modo geral, a sequência adotada deve dar o máximo de liberdade 
de contração transversal a cada solda. Deve-se também iniciar a montagem formando 
subconjuntos, que serão depois associados progressivamente, procurando-se em 
cada etapa compensar ou corrigir as deformações de soldagem. Na soldagem dos 
subconjuntos e na montagem final, as soldas devem ser feitas o mais possível 
simetricamente. As soldas de grande comprimento (como é o caso frequente das 
soldas circunferenciais) devem ser iniciadas simultaneamente por dois ou mais pontos 
opostos, prosseguindo os trabalhos no mesmo sentido, como mostra a Figura 22, para 
reduzir os efeitos de contração e distorção. 
 
64 
 
Figura 23 – Dispositivos de ajuste para solda 
 
Os dispositivos auxiliares de soldagem são recursos usados para manter 
em posição as partes e a abertura correta da raiz de solda. É importante que a 
movimentação das partes na direção da contração principal da solda não fique 
completamente impedida, porque quanto mais essa movimentação for contida, 
maiores serão as tensões residuais decorrentes da soldagem. Na Figura 23, veem-se 
dispositivos aceitáveis quanto a esse aspecto. É importante também que esses 
dispositivos sejam usados, no menor número possível, compatível com o ajustamento 
necessário. É importante notar que empenos ou má formação das partes a soldar, 
bem como a falta ou insuficiência desses dispositivos resultam em desalinhamento 
nas soldas, causando graves concentrações de tensões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
65 
 
O código ASME, Seção VIII, exige para as soldas em ângulo ou em Te com 
chapas de espessura superior a 13 mm, que a borda das chapas seja examinada por 
partículas magnéticas ou por líquido penetrante, para a determinação de trincas, dupla 
laminação e outros defeitos. 
Outro trabalho obrigatório a ser feito antes de qualquer soldagem é a 
limpeza completa do material a soldar, removendo-se ferrugem, carepas, tintas, óleos, 
graxas etc. Pelo parágrafo UW-32, do código ASME, Seção VIII, Divisão 1, essa 
limpeza deve ser feita em uma faixa de pelo menos 13 mm de largura de cada lado 
ao longo da solda, para os metais ferrosos, e 51 mm, para os não ferrosos. 
13 SOLDAGEM NO VASO 
Todas as soldas de emenda de chapas em cascos e tampos de vasos de 
pressão devem ser soldas de topo, de penetração total, e feitas sempre que possível, 
por ambos os lados e de tipos facilmente radiografáveis. Quando as dimensões do 
vaso não permitirem a soldagem pelo lado interno, a solda pode ser feita apenas pelo 
lado externo, devendo-se nesse caso, adotar um procedimento de soldagem que 
garanta a penetração total e a qualidade da solda na raiz. O emprego de mata-juntas 
internos de aço, embora permitidos pelas normas, não é recomendável, podendo-se 
como alternativa, empregar mata-juntas de cobre, que são facilmente removíveis após 
a soldagem. 
Esses requisitos das soldas na parede de pressão são uma exigência geral 
de todas as normas, veja por exemplo o parágrafo UW-35, do código ASME, Seção 
VIII, Divisão 1. Sempre que possível essas soldas devem ser feitas pelos dois lados, 
em vasos de pequeno diâmetro (500mm ou menos), onde não é possível a soldagem 
pelo lado interno, pode ser feita apenas a solda externa. Dependendo da espessura 
da chapa, o chanfro para a soldagem pode ser feito por ambos os lados ou por um só. 
Os chanfros de preparação das bordas das chapas podem ser em V simples, V duplo, 
U simples e U duplo. Os chanfros em V são mais fáceis de fazer do que os chanfros 
em U, embora resultem em maior quantidade de solda depositada e maiores 
distorções. A quantidade de solda requerida por um chanfro em V duplo é a metade 
da correspondente ao chanfro em V simples. De modo geral, as soldas assimétricas 
(por um lado só, ou com chanfro assimétrico) produzem maiores tensões e distorções 
do que as soldas simétricas. 
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Figura 24 – Dimensões para solda de topo por um só lado 
 
Geralmente, para espessuras até 19mm adota-se o chanfro em V simples, 
para espessuras entre 19 e 38mm, o chanfro em U simples ou em V duplo, e para 
espessuras acima de 38mm o chanfro em U duplo. 
Deve ser observado que, em cascos cilíndricos e cônicos, as soldas 
longitudinais são as mais solicitadas, estando sujeitas ao dobro do esforço das soldas 
circunferenciais, devendo por isso merecer maior cuidado de projeto e de execução. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A localização de todas as soldas no vaso deve ser estudada de modo a 
permitir a sua execução sem dificuldades e também sua inspeção. 
As soldas do casco e dos tampos devem ser dispostas de tal forma que, 
tanto quanto possível, não interfiram ou não superponham com as soldas dos suportes 
do vaso, bocais, bocas de visita e respectivos reforços, nem com as soldas de 
quaisquer outras peças internas ou externas soldadas à parede do vaso. Em vasos 
horizontais não deve haver soldas longitudinais do casco na parte inferior do vaso. 
Todas as soldas devem também, tanto quanto possível, estar em tal 
posição que possibilite a sua inspeção sem haver necessidade de desmontagem de 
peças internas do vaso. Nos vasos verticais a solda da saia ao casco do vaso deve 
ser localizada de forma que não interfira com a solda do casco ao tampo inferior e 
permita a inspeção dessa solda. Nos vasos horizontais os berços devem também ser 
localizados de maneira a não interferirem com as soldas circunferenciais do vaso e 
permitirem a inspeção dessas soldas. 
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Tabela 14 – Processos de solda 
 
Em vasos com diâmetro menor que 2m, só se admite uma única solda 
longitudinal por anel,