Dimensionamento de Vasos de Pressao Verticais e Horizontais para Separação de fluidos bifásicos e trifásicos

Prévia do material em texto

Dimensionamento de Vasos de Pressão 
Verticais e Horizontais para Separação de 
Fluidos Bifásicos e Trifásicos
Ennecyr Pilling Pinto
Proposta curso
• Fornecer critérios e método de projeto 
geralmente aplicado a 4 tipos de vasos ou 
tambores:
• Tambor de “surge” para líquido
• Vaso separador líquido-líquido
• Vaso separador Vapor-Líquido;
• Vaso separador Vapor-Líquido-Líquido.
• Internos e externos dos Vasos Separadores.
• Aspectos operacionais e construtivos
• Não está incluído: separação de 2 líquidos com densidades 
muito próximas, separação de 2 fases de líquidos sendo um 
finamente disperso e remoção de pequenas quantidade de 
líquido em névoa de uma fase vapor.
Tampo torisférico conhecido 
como falsa elipse: É o tampo 
torisférico que tem a seção 
toroidal com raio interno igual 
a 0,17 D e a calota central 
esférica com raio interno igual 
a 0,90 D, sendo D o diâmetro 
interno do vaso.
Projeto de processo de 
vasos de pressão
Tambor para espera “surge time”
• Tambor de “surge” é um tipo de vaso ou 
tambor usado para fornecer o tempo de 
residência necessário para a sucção de 
bombas ou escoamentos entre 
estágios. Podem ser verticais ou 
horizontais. É instalado conforme o 
espaço disponível na planta, o custo da 
estrutura de suporte, etc.
Vaso separador líquido-líquido
• É usado para separar dois líquidos 
imiscíveis de densidades diferentes, 
sem presença da fase vapor. Para uma 
boa separação o tempo de decantação 
deve ser suficiente para que gotas da 
outra fase decante da primeira fase. Os 
tanques horizontais possuem razão 
residência/decantação maior que os 
verticais. 
Vaso separador líquido-líquido
interface
Líquido leve
Líquido pesado
D
L
LC
Aplicações:
sistemas de lavagem cáustica para hidrocarbonetos;
sistemas de lavagem com água;
sistemas de extração com solvente
sistemas de drenagem de tanques ou líquidos contaminados.
Vaso separador vapor-líquido
• A principal função é separar misturas 
de vapor e líquidos, deixando o vapor 
livre de líquido. 
• Pode ser: 
• Vaso ou tambor separador construído na 
posição vertical
• Vaso ou tambor separador construído na 
horizontal.
Vaso ou tambor separador 
construído na posição vertical
• São preferencialmente usados para 
misturas cuja razão mássica 
vapor/líquido é alta e usualmente só 
tem uma fase líquida. A separação 
vapor-líquido ocorre simultaneamente à 
decantação do líquido. Se houver só 
uma pequena quantidade de outra fase 
líquida este ainda pode ser usado. 
Vaso ou tambor separador 
construído na posição vertical
Líquido leve
Líquido 
pesado
D
L
LC
Espaço 
do vapor
Palha de aço
ou “demister” 
Aplicações:
Tambores de refluxo;
Vasos após os compressores;
Vasos entrada dos sistemas de gás combustível;
Vasos de purga e esgotamento;
Vasos de tochas de segurança.
Vaso ou tambor separador 
construído na horizontal
• São preferencialmente usados para :
• Misturas com baixa razão mássica de 
vapor/líquido e só uma fase líquida;
• Misturas contendo vapor e duas fases líquidas 
imscíveis.
• Podem ter instalados um pote ou bota para 
capturar a fase pesada fora do vaso, 
permitindo um melhor controle operacional e 
reduzir o tamanho do equipamento.
Vaso ou tambor separador 
construído na horizontal
Líquido leve
Líquido pesado
D
L
LC
interface
Espaço para vapor
Aplicações:
Vaso de topo das colunas de destilação;
Vaso de extração de água dos fluidos;
Tambores de vapor d’água;
Vasos de purga e de tocha
Projeto para tambor de surge
• O “surge time” ou tempo de residência ou espera é 
o tempo mínimo para fornecer razoável flexibilidade 
operacional. Por exemplo na falha de uma bomba. 
O tempo de espera depende do acesso do 
operador ou da sofisticação da instrumentação 
usada.
• Recomendação: “surge time” x fator
• Operador fator Instrumentação fator
• Experiente 1,0 Bem instrumentado 1,0
• Treinado 1,2 Instrumentação padrão 1,2
• Inexperiente 1,5 Instrumentação pobre 1,5
Projeto para tambor de surge
• Surge times para líquidos:
• Tambor de carga de uma unidade de processo 
que recebe líquido de outra unidade com sala de 
controles separadas:..................................20 min
• Tambor de carga de uma unidade de processo 
que recebe líquido de outra unidade da mesma 
sala de controle:.........................................15 min
• Tambor de carga de uma unidade de processo 
que recebe líquido da área de 
tanques:......................................................15 min
Projeto para tambor de surge
• Surge times para líquidos:
• Tambor de carga de uma torre da mesma sala 
de controle:...................................................8 min
• Tambor de surge que recebe de um tanque por 
gravidade:.....................................................3 min
• Tambor de surge que recebe de um tanque por 
bomba:..........................................................5 
min
• Tambor de surge que recebe de um tanque ou 
tambor via fundo de um trocador de 
calor:.............................................................5 min
Projeto para tambor de surge
• Surge times para líquidos:
• Tambor de carga de um forno:...................10 min
• Tambor de carga de uma caldeira:..............8 min
• Separador vapor-líquido entre unidade de alta ou 
baixa pressão:..............................................4 min
• Tambor acumulador de destilado:................5 min
• Tambor somente para refluxo:....................4 min
• Tambor sucção de compressor:................10 min
• Tambor interestágio em emergência:........10 min
Projeto para tambor de surge
Nivel alto de líquido
Nivel baixo de líquido
Bocal 
entrada Vent
Bocal 
saída
L
D
hv
hL
hb
Jo
hv e hb = 230 mm
Jo = d + 150 mm
d = bocal diâmetro
Projeto para tambor de surge
Bocal 
entrada
Vent
Bocal 
saída
L
hv
hL
hb
Jo
hb = 150 mm
Jo = d + 150 mm
d = bocal diâmetro
D
Nivel alto de líquido
Nivel baixo de líquido
hv = 150 mm + Jo
Projeto para tambor de surge
Fatores que afetam a escolha do L/D:
• Custo do equipamento, área mínima de vapor e área disponível na 
planta
• Tambor com Ø < 600 mm é difícil de construir e operar especialmente se 
usando chicanas, colchão de palha de aço (demister), LIT ou LG ou 
fazer manutenção.
• Ótimos L/D não significa o mais adequado mesmo se contiver internos.
• 1,5  L/D  5 são os mais usados exceto quando o tambor de surge 
operar a 1 atmosfera absoluta quando o L/D é ainda menor.
• Para pressões entre 50 a 600 psi, o L/D mais usado está entre 3 a 4.
• Não esquecer a adequada posição da boca de visita de 24” (600 mm) 
Projeto para tambor de surge
Exemplo de projeto:
Projetar um vaso horizontal para conter etileno a -110°F e 90 psia, com 
vazão de 35000 lb/h e massa específica de 33,2 lb/ft3. O vaso é carga 
para um reator, recebendo etileno líquido de tanque.
(1) Surge time TS = 12minutos
(2) Para P > 50 psig está fora dos padrões normais
(3) Selecionando L/D = 3
(4) Vazão volumétrica: QL = WL/(60.ρL) = 17,57 ft3/min
(5) Volume de surge requerido: Vh = QL.TS = 17,57.12,0 = 210,3ft3
(6) Volume do vaso: Vt = Vh/0,80 = 263,6 ft3
(7) Verificar no diagrama o diâmetro correspondente
Projeto para tambor de surge
Projeto para tambor de surge
Projeto para tambor de surge
(8) D = 5,0ft então L = (4.Vt)/( .D2) = 13,5ft
(9) Adotando hV = 9” e hb = 9” então hL = 42inches
(10) Selecionando tampo elíptico 2:1 para o D = 5ft
(11) Sendo hL + hb + hV = 9 + 42 + 9 = 60”
(12) Sendo hL + hb = 42 + 9 = 51” a % de volume no vaso é 51.100/60 = 85%
(12) Sendo hb = 9” a % de volume no vaso é 9.100/60 = 15% 
(13) Volume nos 2 tampos para 85% = 231galões e 15% = 15galões
(14) Volume de surge nos 2 tampos = 231 - 15/7,48 = 28,9ft3
 1 ft3 = 7,48 galões (fator de conversão)
(15) Volume de surge para o casco = 210,8 - 28,9 = 181,9ft3
(16) Da figura temos: capacidade D = 5ft a 85% = 135,7 gal/ft/ft de casco
(17) Da figura temos: capacidade D = 5ft a 15% = 13,8 gal/ft/ft decasco
Projeto para tambor de surge
(18) Volume de surge / ft de casco = (135,7 - 13,8)/7,48 = 16,3ft3/ft
(19) Comprimento do casco = 181,9 ft3/16,3ft3/ft = 11,2ft
(20) Final:
D = 5ft
L = 11,2ft
L/D = 2,3 (é baixo mas aceitável)
2 tampos elípticos de 5ft de Ø 
Fundamentos para separação 
por gravidade
Souders and Brown’s (1934) – trabalho com colunas de fracionamento;
Montross (1953) trabalho com gotas de líquido de 400-500 microns caindo 
contra a sua própria fase vapor;
Miller (1971) desenvolveu recomendações para acumuladores de amônia;
Like Miller, Richards (1985) basea do em Souders and Brown definiram métodos 
para prevenir mais que 1% de líquido (em massa) no carrying over.
As velocidades de separação de Miller (1971) e Richards (1985) não são 
aplicáveis para separadores verticais e horizontais.
Wu (1984) desenvolveu métodos de projeto de separador que use o balanço de 
forças e correlações de arraste para gotas esféricas. Wu recomenda que a 
velocidade de projeto do vapor para um vaso vertical seja 75% a 90% da 
velocidade terminal, entretanto não especifica a dimensão da gota.
Svrcek and Monnery (1993) dão suporte aos cálculos de Wu (1984), mas 
calculam o K' como uma função do tamanho de gota desejado ou como uma 
função da pressão do vapor. A variação com a pressão é independente da 
substância segundo Svrcek and Monnery e recomendam projetar a velocidade 
do vapor 75% da velocidade terminal calculada.
Equação do movimento:
As partículas de líquido ou vapor são submetidas a 3 forças: gravidade, 
escoamento e arraste. O tamanho de um separador deve ser o necessário para 
fazer sucumbir as forças de escoamento e arraste com a gravidade, causando o 
caimento da partícula.
Da Lei de Newton: 
Fi, and acceleration, a, functions of time, t, and md is the mass of the droplet.
Força da gravidade
Força do escoamento
Força de arraste
O número de Reynolds da partícula é definido como a razão entre as forças de 
inércia e força viscosa e o diâmetro característico da gota.
onde ρv e μv são a densidade do vapor e a viscosidade absoluta e U é a 
velocidade relativa do vapor em relação à velocidade da gota.
O coeficiente de arraste para uma esfera pode ser estimada 
numericamente usando Bird (1960):
Gerhart (1985)
Velocidade terminal: a velocidade onde a forças de arrastes e a de escoamento 
somadas são iguais a força da gravidade. Neste ponto a aceleração é zero e a 
gota cai com velocidade uniforme. 
A Velocidade 
Terminal como 
uma função do 
tamanho da 
partícula e 
temperatura 
para uma 
separação 
líquido - vapor
Determinação de K: Simplificando os cálculos, Souders and Brown (1934), 
Gerunda (1981), and Svrcek and Monnery (1993) rearrangaram o balanço de 
forças para obter a seguinte forma:
Onde Teoricamente!!
K' é uma função do tamanho de gota e dos coeficientes de arraste (que é função do 
tamanho do vaso, propriedades do vapor, vazão do vapor, etc. e do diâmetro da gota)
K’ teórico para sistema 
líquido – vapor para 
amônia
Equações para determinar a trajetória das gotas: Substituindo as forças na 
equação do balanço e integrando duas vezes teremos:
Sendo y0 a linha de centro no bocal de entrada
As condições de contorno para as trajetória 
nos dois vasos são:
O arraste (carryover) depende do tamanho pequeno das gotas e do número 
de gotas que tem tamanho pequeno.
Projeto de separador líquido-líquido
Na separação de duas fases líquidas de diferentes densidades, as gotas da fase 
pesada caem e saem da fase leve devido a gravidade. Esta gotas da fase pesada 
são aceleradas até que a força friccional (drag force) contrabalança com a 
gravidade. Neste ponto, as gotas da fase pesada saem da fase leve em velocidade 
constante, chamada de velocidade terminal ou velocidade de decantação livre. O 
oposto ocorre para gotas da fase leve presentes na fase pesada.
A finalidade do decantador é separar eficientemente dois líquidos imiscíveis e não 
ser um vaso de surge. Se quisermos também como vaso de surge podemos usar 
até mesmo chicanas internamente no vaso.
Para Ø de gotas comumente encontradas em operações industriais de separação 
líquido-líquido, a equação baseada na lei de Stoke é aplicada, para gotas escoando 
para fora de uma fase líquida contínua:
C
LH
Sdecantação kv 
 )(  Mas não excedendo a 10 in/min
Projeto de separador líquido-líquido
Onde : ρH = densidade da fase líquida pesada em lb/ft3
ρL = densidade da fase líquida pesada em lb/ft3
μC = viscosidade da fase contínua, cP
Se o Ø da gota dispersa é conhecido então kS = 1,331.(104).d2 onde d = inches
Exemplo:
Fase leve Fase pesada Ø in (μm) kS 
Hidrocarb.@ 60°F<0,85 Água ou soda cáustica 0,005 (127) 0,333
Hidrocarb.@ 60°F>0,85 Água ou soda cáustica 0,0035 (89) 0,163
Água Furfural 0,0035 (89) 0,163
MEK Água 0,0035 (89) 0,163
Sec- butil álcool Água 0,0035 (89) 0,163
Metil isobutil cetona Água 0,0035 (89) 0,163
Nonil álcool Água 0,0035 (89) 0,163
Projeto de separador líquido-líquido
O projeto é realizado determinando o tempo de residência requerido para cada 
fase, θ deve ser maior que o tempo de sedimentação t, necessário. 
min
12
min
12
H
H
HH
L
L
LL
v
h
t
v
h
t




D
hL
hH
Leve
Pesado
interface
Limitações:
Sistema onde uma fase está finamente dispersa em quantidade < 2% da vazão
Sistemas onde a diferença de densidade é < 10% da dens. da fase pesada
Sistemas com excessiva tendência de formação de espuma
Projeto de separador líquido-líquido
Jo = d + 150 mm
LG = 150 mm da 
geratriz superior ou 
inferior
interface
Bocal 
entrada
Bocal 
saída
L
D hL
hb
Jo
Bocal 
saída
LG
LG
hL = mínimo 30 cm
hb = mínimo 30 cm
Projeto de separador líquido-líquido
Bocais de entrada
Vista lateral Vista superior
Projeto de separador líquido-líquido
Exemplo de projeto: Projetar um separador onde uma corrente de 50000 
lb/h contendo 80% de aromáticos e água a 108°F na pressão 
atmosférica deve ser decantada.
as propriedades físicas nas condições de escoamento são:
Fase aromática: ρL = 53,0lb/ft3 e μL = 0,550cP
Água: ρH = 62,0lb/ft3 e μH = 0,682cP
(1) Estabelecendo os dados básicos de projeto:
WL = 0,80.50000 = 40000lb/h
WH = 50000 – 40000 = 10000lb/h
kS = 0,333
QL = 40000/(60.53,0) = 12,53ft3/min
QH = 10000/(60.62,0) = 2,69ft3/min
Projeto de separador líquido-líquido
(2) Achando as velocidades de decantação
fase leve: vL = 0,333.(62,0 – 53,0)/0,550 = 5,45inches/min
fase pesada: vH = 0,333.(62,0 – 53,0)/0,0,682 = 4,39 inches/min
ambas satisfazem a exigência da Vdecantação  10inches/min
(3) Estimar um diâmetro preliminar pela expressão abaixo:
HHLL
HL
vQvQ
QQ
D


22
3,2
Onde D em ft, Q em ft3/min e v 
em inches/min
assumindo L/D = 3, obtemos
D = 3,30ft e L = 3.D = 3.3,30 = 9,90ft
arredondando: D = 3,5ft e L = 10,0ft ficando L/D = 2,86 ok!
Projeto de separador líquido-líquido
(4) Altura da interface:
hH = [(QH/(QL + QH)].D = [(2,69/(12,58 + 2,69)].3,5 = 0,62ft
hH = 1ft que é o mínimo recomendado (30cm)
hL = D – hH = 3,5 – 1,0 = 2,5ft = 30inches
(5) Verificando se o tempo de decantação é  tempo de residência
tL = 12 hL/vL = 12.2,5/5,45 = 5,5min
tH = 12.hH/vH = 12.1,0/4,39 = 2,73min
sendo hH/D = 12,0/42,0 = 0,286 calculando as áreas AH/A = 0,236
AH = 0,236.(/4).(2,5)2 = 2,27ft2
θH = AH.L/QH = 2,27.10/2,69 = 8,44min ou seja θH > tH, ok!
AL = A – AH = 9,62 – 2,27 = 7,35ft2
θL = AL.L/QL = 7,35.10/12,58 = 5,84min ou seja θL > tL, ok!
Projeto de separador líquido-líquido
(2) Final:
D = 3,5ft
L = 10,0ft
L/D = 2,85
hL = 30inches
hH = 12inches
hL = 2,5ft
hH = 1,0ft
Líquido 
Leve
Líquido 
Pesado
interface
Projeto de separador vapor-líquido
• Vasos ou tambores verticais e horizontais são 
comumente usados para separar misturas líquido-vapor
• Quando envolve só uma fase líquida os fatores que 
afetam o projeto são a velocidade do vapor e se 
necessário o tempo de residência ou “surge time”
• Quando duas fases imiscíveis estão presentes o projeto 
é mais complexo porque as característicasde 
decantação dos dois líquidos devem ser consideradas e 
até mesmo a inserção de uma bota para coletar a fase 
pesada. Não é comum usar vaso vertical para este caso 
pois o diâmetro pode vir a ser grande e o custo aumenta.
• Considerando óleo, água e gás:
• Se a quantidade de água for 
pequena e uma pequena 
quantidade de água pode sair com 
o óleo usamos o esquema:
• Se a quantidade de óleo é pequena 
e é muito fácil a separação do óleo 
da água (velocidade de ascensão 
do óleo é grande) usamos então o 
esquema:
carga
vapor
Leve
Pesado
interface
carga
vapor
Leve
Pesado
interface
Projeto separador vapor-líquido vertical
• Considerando óleo, água e gás:
• Quando o volume de óleo é muito 
grande uma simples proteção não 
pode ser usada, a mistura do óleo 
+ água acaba saindo pelo bocal do 
óleo. Assim é necessário criar um 
local para a separação efetiva do 
óleo da água, usando uma chicana 
horizontal, o que torna o projeto 
caro e de manutenção difícil:
carga
vapor
Leve
Pesado
interface
Projeto separador vapor-líquido vertical
• Para a separação líquido-vapor, é usada a equação de 
Souders-Brow para calcular a velocidade do vapor
V
VL
a Kv 
  em ft/s
ρL = densidade de fase líquida lb/ft3
ρV = densidade de fase vapor lb/ft3
K = 0,20 sem demister
K = 0,35 com demister
• Para a separação líquido-líquido, a lei de Stoke dá a 
velocidade de decantação
C
LH
Sdecantação kv 
 )(  Mas não excedendo a 10 in/min
ρH = densidade da fase líquida pesada em lb/ft3
ρL = densidade da fase líquida pesada em lb/ft3
μC = viscosidade da fase contínua, cP
Projeto separador vapor-líquido vertical
• Para kS os valores são os mesmos usados para o caso 
da separação líquido-líquido: 0,333 ou 0,163
• O projeto é realizado determinando o tempo de 
residência requerido para cada fase. θ deve ser maior 
que o tempo de sedimentação t, necessário. 
min
12
min
12
H
H
HH
L
L
LL
v
h
t
v
h
t



 carga
vapor
interface
D
L
hH
hL
hH e hL em ft
Projeto separador vapor-líquido vertical
Projeto separador vapor-líquido vertical
• hT = 0 sem demister;
• hT = 1ft no mínimo com demister. É 
 desnecessário um 
espaço ainda maior;
• S = 10 a 15cm (4” a 6”) é suficiente;
• hV = 0,5.D + (0,5.diâmetro do bocal 
superior) mas não menor que 3ft sem 
demister ou 2ft com demister. Este bocal 
deve conter a maior relação vapor/líquido;
• hN = (0,5.diâmetro do bocal superior) + 
(0,5.diâmetro do bocal inferior). Podem 
ser locados no mesmo plano mas a 90°;
• hBN = (0,5.diâmetro do bocal inferior)+(2ft 
ou hS);
• hS = altura equivalendo a um surge time 
de 5 a 10 minutos;
• hA = mínimo de 150mm (6”)
interface
L
hH
D
ho
s
hBN
hN
hV
hT
hR
hL
w
Pesado
Carga
Carga
Leve
nível do líquido
nível máximo
chicanas
vent
Vapor
LG
LG
LGhB
hA
Projeto separador vapor-líquido vertical
• hR = 6” + (0,5.diâmetro do bocal);
• hL = altura de decantação líquido leve;
• hH = altura de decantação líquido 
pesado;
• hB = 6” ou maior para instalação do LG
D AL
AB
w
interface
L
hH
D
ho
s
hBN
hN
hV
hT
hR
hL
w
Pesado
Carga
Carga
Leve
nível do líquido
nível máximo
chicanas
vent
Vapor
LG
LG
LGhB
hA
Projeto separador vapor-líquido vertical
Exemplo de projeto: Na unidade de etileno, gás craqueado contendo benzeno e 
água é resfriado até 90°F e as fases devem ser recuperadas. A pressão de operação 
é 165 psia. É necessário um tempo de surge de 25 minutos. Especificar um 
separador com “demister”.
(1) Dados básicos para o projeto:
Vazão mássica lb/h massa específica lb/ft3 visc., cP
Gás WV = 415000 ρV = 0,6973 μV = ---
BenzenoWL = 16500 ρL = 53,95 μL = 0,630
Água WH = 1300 ρH = 62,11 μH = 0,764 
TS = 25 minutos para a fase leve (benzeno)
kS = 0,163 e K = 0,35
Vapor: QV = WV/(60.ρV) = 415000/(60.0,6973) = 9919 ft3/min
Líquido leve: QL = WL/(60.ρL) = 16500/(60.53,95) = 5,10 ft3/min
Líquido pesado: QH = WH/(60.ρH) = 1300/(60.62,11) = 0,35 ft3/min
Projeto separador vapor-líquido vertical
(2) Calculando o diâmetro baseado na velocidade do vapor:
vA = K.[(ρL-ρV)/(ρV)]1/2 = 0,35.[(53,95 - 0,6973)/(0,6973)]1/2 = 3,06ft/s
D = 0,1457. (QV/vA)1/2 = 0,1457. (9919/3,05)1/2 = 8,30ft ou  8,50ft
A seção reta da área do vapor é: A = 0,7854.D2 = 0,7854.8,502 = 56,75ft2
(3) Velocidade de decantação do líquido pesado na fase leve:
vL = kS.(ρH - ρL)/μL = 0,163.(62,11 - 53,95)/0,630 = 2,11inches/min
(4) Velocidade de ascensão do líquido leve na fase pesada:
vH = kS.(ρH - ρL)/μH = 0,163.(62,11-53,95)/0,764 = 1,74 inches/min
(5) Dimensionamento da chicana:
A área AB é obtida do gráfico a seguir usando as coordenadas:
(ρL - ρV) = (53,95 – 0,6973) = 53,25 lb/ft3
(ho – hA) = assumido como 24inches
G = 9800 gpm/ft2
Projeto separador vapor-líquido vertical
Nível de líquido acima da interface (ho-hA)
ρL – ρV em lb/ft3
Projeto separador vapor-líquido vertical
(6) Assumindo hL = 1ft o tempo de decantação da fase pesada é:
tL = 12.hL/vL = 12.1/2,11 = 5,7minutos
(6) Assumindo hH = 1ft o tempo de ascensão da fase leve é:
tH = 12.hH/vH = 12.1/1,74 = 6,9minutos
(7) O tempo de residência de cada fase baseado nos volumes ocupados fica:
vL = hL.AL = 1.56,0 = 56ft3 e θL = 56/5,1 = 11 minutos
vH = hH.AH = 1.56,75 = 56,75ft3 e θH = 56,75/0,35 = 162 minutos
então θL > tL e θH > tH não sendo necessário aumentar o diâmetro
(8) Sendo o “surge time” para o benzeno de 25 minutos:
hR = QL.TS/AL = 5,1.25/56 = 2,28ft = 27 inches
(9) Como temos grande vazão no vapor e pequena quantidade de líquido, 
adotaremos 24” como bocal de entrada da mistura. 
Projeto separador vapor-líquido vertical
(10) Final:
hR = 1ft
s = 0,5ft = 6”
hV = 0,5.D + 0,5.Øbocal = 0,5.8,5 +0,5.2 = 5,3ft
hN = 0
hS = 0
hBN = 0,5.Øbocal +2 = 1 + 2 = 3ft
hA = 0,5ft = 6”
hT = 2,25ft
hL = 1ft
hB = 0,5ft = 6”
L = 15ft
L/D = 1,8 (valores recomendados para vertical entre 1,5 a 5,0)
interface
L
hH
D
ho
s
hBN
hN
hV
hT
hR
hL
w
Pesado
Carga
Carga
Leve
nível do líquido
nível máximo
chicanas
vent
Vapor
LG
LG
LGhB
hA
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
• Os vasos ou tambores horizontais são 
geralmente menores que os verticais para o 
mesmo serviço.
• A fase pesada pode ser retirada sempre na 
direção do escoamento do líquido ou com bota.
• Quando o volume para o produto pesado é 
grande e dispondo de LG de 12” ou acima, 
podemos fazer a retirada do produto leve com 
um bocal junto ao tampo do vaso, ou no fundo 
do costado com uma chicana ou mesmo com 
um “nippel” interno ao vaso.
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
• Para a separação líquido-vapor, é usada a equação de 
Souders-Brow para calcular a velocidade do vapor
V
VL
a Kv 
 
ρL = densidade de fase líquida lb/ft3
ρV = densidade de fase vapor lb/ft3
K = 0,35 com ou sem o demister
• O lugar ocupado pela palha de aço (demister) não reduz 
o espaço calculado para o vapor.
• Para a separação líquido-líquido, a lei de Stoke dá a 
velocidade de decantação
C
LH
Sdecantação kv 
 )(  Mas não excedendo a 10 in/min
ρH = densidade da fase líquida pesada em lb/ft3
ρL = densidade da fase líquida pesada em lb/ft3
μC = viscosidade da fase contínua, cP
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
• Para kS os valores são os mesmos usados para o caso 
da separação líquido-líquido: 0,333 ou 0,163
• O projeto é realizado determinando o tempo de 
residência requerido para cada fase contínua θ, deve ser 
maior que o tempo de sedimentação t, necessário.
min
12
min
12
H
H
HH
L
L
LL
v
h
t
v
h
t




hH e hL em ft
D
hV
hL
hB
vapor
Líquido leve
Líquido pesado
• O vaso pode ser projetado para ter um volume para 
“surge” na fase leve, o que aumentará o seu diâmetro.
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
• Para os bocais do costado, a distância mínima da linha de tangência ao centro do 
bocal é 6” + Ø do bocal em polegadas. 
• hT = 0 sem demister;
• hT = 1ft no mínimo com demister. É desnecessárioum espaço ainda maior;
• S = 10 a 15cm (4” a 6”) é suficiente;
Leve
D
LCarga Vapor
Pesado
interface
nível máximo
nível mínimo
hV
hT
hW
hR
hL
hH hB
s
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
• hW = distância do nível máximo do líquido ao fundo do demister é 2ft mínimo. Se 
não for usado demister hW = 0;
• hV = 1ft no mínimo ou hT + s + hW;
• hR = É o volume de “surge”; Geralmente é mais vantajoso construir um 
compartimento para o “surge”, instalando uma chicana.
fase leve
fase pesada
interface
• hL e hH = são as alturas de decantação e ascensão respectivamente;
• hB = 9” ou 230 mm no mínimo, para locar bocais ou tomadas pata LG e LIT;
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
Leve
D
LCarga Vapor
Pesado
nível máximo
nível mínimo
hV
hT
hW
hR
hL hB
s
interface
DP
hB
hP
hLP
hN
DP/2+6”
• hL = mínimo 1,5ft;
• hB = mínimo 2ft, para bocais de LG/LIT;
• hLP = da geratriz do vaso ao nível máximo 
da interface para tomadas LG/LIT mínimo 
0,5ft;
• hB = do fundo da bota ao nível mínimo da 
interface para tomadas LG/LIT mínimo 0,5ft.
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
Exemplo de projeto: Numa unidade petroquímica, vapor, hidrocarboneto e água a 
100°F e 25 psig, no topo de uma coluna de destilação, devem ser separados com 
um separador vapor líquido horizontal com bota, requerendo um “surge time” para o 
hidrocarboneto de 15 minutos. Não usar “demister”.
(1) Dados básicos para o projeto:
Vazão mássica lb/h massa específica lb/ft3 visc., cP
Gás WV = 235000 ρV = 0,190 μV = ---
Hidroc. WL = 45000 ρL = 40,5 μL = 0,240
Água WH = 7500 ρH = 62,0 μH = 0,682 
TS = 15 minutos para a fase leve (hidrocarboneto)
kS = 0,333 (massa específica > 0,85) e K = 0,35
Vapor: QV = WV/(60.ρV) = 235000/(60.0,19) = 20614 ft3/min
Líquido leve: QL = WL/(60.ρL) = 45000/(60.40,5) = 18,52 ft3/min
Líquido pesado: QH = WH/(60.ρH) = 7500/(60.62,0) = 2,02 ft3/min
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
(2) Sendo hT = 0, s = 0 e hLP = 6” (mínimo 0,5ft)
(3) A velocidade do vapor será:
vA = K.[(ρL - ρV)/(ρV)]1/2 = 0,35.[(40,5 - 0,19)/(0,19)]1/2 = 5,10ft/s
(4) A área segmental mínima para o vapor é:
AV = QV/(60.vA) = 20,614/(60.5,10) = 67,4ft2
(5) Velocidade de decantação do líquido pesado na fase leve:
vL = kS.(ρH - ρL)/μL = 0,333.(62,0 - 40,5)/0,24 = 29,83 inches/min
para vL (máximo) = 10 in/min  adotaremos 10 in/min
(4) Velocidade de ascensão do líquido leve na fase pesada:
vH = kS.(ρH - ρL)/μH = 0,333.(62,0 - 40,5)/0,682 = 10,5 inches/min
para vH (máximo) = 10 in/min  adotaremos 10 in/min
(5) Estimando preliminarmente o diâmetro do vaso:
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
Diâmetros em ft
0,65.[QL((24/vL) + TS) + (12.QH)/vH]
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
(5) Estimando preliminarmente o diâmetro do vaso:
1,3.AV = 1,3.67,4 = 87,5
0,65.[QL((24/vL) + TS) + (12.QH)/vH] = 211  diâmetro preliminar 10,5ft
(6) Com este diâmetro determinamos outras dimensões:
A = (/4).D2 = (/4).10,52 = 86,6ft2
AV/A = 67,4/86,6 = 0,778  hV/D = 0,727
hV = 0,727.10,5 = 7,63ft = 91,6” arredondando para 92”
D – hV = hR + hL – hLP = 10,5.12 – 92
adotando hL = 1,5ft mínimo = 18”
adotando hLP = 0,5ft mínimo = 6”
hR = (126 – 92 – 18 + 6) = 22” 
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
(7) Determinamos agora o comprimento do vaso para um tempo de espera (surge 
time) de 15 minutos para a fase leve acima do bocal de saída do produto leve:
(AL)TOTAL = A – AV = 86,6 – 67,4 = 19,2ft2
Esta área calculada é maior que a área contida no espaço hL – hLP = 12”
(hL – hLP)/D = (18 - 6)/126 = 0,0952
AL-LP/A = 0,0484
AL-LP = 0,0484.85,6 = 4,2ft2
A área acima do bocal de saída do leve fica: AR = 19,2 – 4,2 = 15,0ft2
O comprimento do vaso fica sendo então:
L = QL.TS/AR = 18,52.15/15,0 = 18,52ft arredondando, L = 19ft
L/D = 19/10,5 = 1,81
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
(8) Verificando se o tempo de residência total para a fase leve, hidrocarboneto, é 
maior que o tempo de decantação da mesma fase:
Altura total da fase leve: hR + hL = 22” + 18” = 40”
tempo de decantação tL = (hR + hL)/vL = 40inches/(10inches/min) tL = 
4minutos
Tempo de retenção da fase leve: 
θL = AL.L/QL = 19,2.19,0/18,52 = 19,7 minutos  θL >> tL, ok!
(9) Dimensionando a bota: 
velocidade de descida da fase pesada na bota: vB = 0,75.vH=0,75.10=7,5 inches/min
Diâmetro da bota: DB = 3,91.(QH/vB)1/2 = 3,91.(2,02/7,5)0,5 = 2,03 arredon.  2,5ft
Volume da fase pesada: sendo hH = 2,0ft obtemos VH = (/4).DB2.hH = 9,82ft3
Tempo de residência da fase pesada: θH = VH/QH = 9,82/2,02 = 4,86 minutos
Tempo de decantação da fase pesada: tH = 12. hH/vH = 12.2/10 = 2,4min θH > tH ok!
Projeto sep. vapor-líquido horizontal
(10)Final:
D = 10ft e 6”
L = 19ft
L/D = 1,81
DB = 2ft e 6”
hV = 7 ft e 8”
hR = 1ft e 10”
hL = 1ft e 6”
hLP = 6”
hH = 2ft
Internos dos 
vasos de pressão
Peças internas dos vasos são todas as peças internas 
soldadas ou fixadas permanentemente ao vaso, tais como: 
defletores, vertedores, quebra-vórtices, chicanas, 
serpentinas e feixes tubulares, cantoneiras, orelhas, anéis e 
outras peças de sustentação de bandejas , grades, telas, 
distribuidores e revestimentos internos. 
As peças que normalmente fazem parte do projeto do vaso é 
de responsabilidade do projetista são: grades, telas 
desnebulisadoras (“demister”), distribuidores, chicanas 
desmontáveis, potes de selagem, vigas de sustentação de 
bandejas e de grades.
As peças e materiais que normalmente não fazem parte do 
projeto do vaso é são de responsabilidade do projetista: 
catalisadores, recheios, bandejas (valvuladas ou de 
borbulhadores) e pratos perfurados.
Quebra-vórtice de fundo
“D” - diâmetro
“C”
 INT = -2
6
 INT 
xx
“C”
“A”
“B”
“C”
“C”
SEÇÃO X - X
Diâmetro Nominal da Saída Dimensões mm
A B C D
2” 51 25 9,5 76
6” 76 25 9,5 229
A sobrespessura de corrosão deverá ser adicionada à dimensão “C” ;
Soldas: Mínimo 3 mm além da sobrespessura de corrosão
Quebra-vórtice de fundo
Quebra-vórtice de fundo
“C
”

 I
N
T
 =
 -
2

 I
N
T
 
x
x
“C”
Quebra-vórtice lateral
Bocal de entrada
CL
230 mm
230 mm
B
B
Espessura de
3/8” (9,5 mm)
200
SEÇÃO B - B
230 
Não realizar 
solda em frente à 
saída do fluxo
Chapa de Desgaste
230 
Bocal de entrada
Bocal de entrada
Bocal de entrada
Bocal
lateral
de
entrada
CL
1120 mm
680 mm
 Furo de  = 6 mm
Tubo de 3” sch 40
Tubo de 3” sch 40
Furos voltados
para o centro
do vaso
53 mm 48 mm48 mm
12 furos de  = 18 mm
279,3 mm
210 mm
Bocal de entrada
Bocal de saída no fundo
Bocal de saída no fundo
331 
mm
CL
Tubo de aço 
carbono de 2”
Chapa de 
aço carbono 
espessura
4 mm
Furo de ½” para 
a drenagem
36 
m
m
189,5 mm
furos de ½” para 
drenagem
20 furos com =12 mm
Furos igualmente 
espaçados e 
arranjados em 
hélice
Escada interna
O diâmetro dos degraus deve ser de 19 mm, acrescidos de duas vezes a sobre-
espessura de corrosão da parte do vaso onde os degraus estiverem fixados;
A dimensão da solda de filete deve ser de 6 mm. Dimensões em milímetros 
Pratos
Desnebulizador
Uma espessura de 4 a 6 polegadas é o suficiente para o serviço.
Obs.: Vaso de flash não tem desnebulizador
Tampa de retenção de recheio
Bocais laterais
Externos dos 
vasos de pressão
Transmissor de nínel 
capacitivo ou de 
admitância 
Transmissor de nível 
hidrostático 
Transmissor de nível 
ultrassônico
Transmissor de 
nível 
radiométrico ou 
nucleônico
Transmissor de nível 
por microondas guiadas
Medidor de nível por radar
Medidor de nível por 
resistência química
Manômetro 
bourdon
Transmissor de 
pressão 
piezoelétrico
Visor de nível magnético
Visor 
de nível
espelhado
Visor 
de nível
comum
Visor 
de nível
com bóia
Medidor de temperatura
Chave de nível 
mecânica
Chave de nível 
condutiva
Chaves de nível 
de outros tipos
PSV
Válvula de segurança
Olhal de içamento
Suporte da escada
Suporte de turco
Suporte de isolante
Olhal de aterramento
Fixadores para isolanteou refratário
Proteção contra fogo - sprinklers
• Advanced Pressure Vessel – Computer Engineering Inc. 
– P.O. Box 1657, Blue Spring, Missouri, 64103. E-mail: 
sales@computereng.com
• Pressure Vessel Design & Analysis Software: COADE, 
Inc. 12777 Jones Road, Suite 480, Houston, Texas 
77070 USA, E-mail: sales@coade.com e Web: 
www.coade.com
• PVEliteTM capabilities and structural evaluation required for 
larger vessels
• CodeCalcTM pressure design and individual component Analysis
Softwares comerciais para projeto de vasos de 
pressão:
mailto:sales@computereng.com
mailto:sales@coade.com
• Fórmulas matemáticas:
• Setor circular
• Elipsóide
• Tampo elipsoidal
)2(2
2
2 hrhrsenw  
4
2
2 wrrh 
2
)(
)
180
(
2
1 2 whrlrsenrS
 
cbaV ...
3
4











5,1
..0034,0 2
h
dhV
w
l
h
α
r
a b
c
h
d V = galões
h e d =inches
D
h
D
h

gAC
hD
t
nd ...8
.. 2
gAC
h
t
nd ...5
.tan..2 52
Onde:
An = área do orifício de 
drenagem em ft2;
g = 32,2 ft/s2; 
t = segundos
Cd = 0,61 para orifício 
de bordo quadrado
Cd = 0,80 para tubo
Cd = 0,98 para orifício 
de bordo redondo 
Tempo requerido para esvaziar um vaso de pressão:
gAC
hDDL
t
nd ...3
))(.(.8 2
3
2
3

gAC
hDh
t
nd ...3
).6,0.(..2 2
3
 
h D












 )
5
3
()(
...3
8 2
3
2
3
2
3 h
Dh
D
b
hDDL
gAC
t
nd

Para vaso com tampo elíptico
Para vaso com tampo reto
b
Tempo requerido para esvaziar um vaso de pressão:
D
h
L
Estimativa dos custos dos 
vasos de pressão
Estimativa de custos de Janeiro de 2002, (National Energy Technology 
Center, USA): precisão +50% a -30% 
Inclui internos, casocos, bocais, bocas de visita, acessórios, etc., 
engenharia, desenhos, testes, certificação, fabricação e montagem, 
manuais, embalagem para transporte naval e venda FOB.
Vaso Vertical L/D = 3/1; Material: A515; Temperatura: 340°C; Pressão: 1 - 
10 kgf/cm2g; Diametro: 760 – 2440 mm, Comprimento: 820 – 4050 mm
Vaso horizontal; Material A515; Temperatura: 340°C; Pressão: 1 kgf/cm2g; 
Diâmetro: 610 – 4270 mm; Comprimento: 1310 – 24690 mm
Coluna de Pratos Valvulados: 1 kgf/cm2g – Pressão/vácuo, Material: A515 
Temperatura: 340°C; Altura: 5180 – 40540 mm; espaçamento entre 
pratos:24”; Material: A285C; Espessura dos pratos: 0,19”.
Coluna de Pratos Valvulados: 10 kgf/cm2g – Pressão/vácuo, Material: 
A515 Temperatura: 340°C; Altura: 5180 – 40540 mm; espaçamento entre 
pratos:24”; Material: A285C; Espessura dos pratos: 0,19”.
Coluna de Pratos Perfurados: 1 kgf/cm2g – Pressão/vácuo, Material: A515 
Temperatura: 340°C; Altura: 5180 – 40540 mm; espaçamento entre 
pratos:24”; Material: A285C; Espessura dos pratos: 0,19”.
Coluna de Pratos Perfurados: 10 kgf/cm2g – Pressão/vácuo, Material: 
A515 Temperatura: 340°C; Altura: 5180 – 40540 mm; espaçamento entre 
pratos:24”; Material: A285C; Espessura dos pratos: 0,19”.
Coluna recheada – 1 kgf/cm2g Pressuão/vácuo; Material: A515; 
Temperature: 340°C; para Absorção
Coluna recheada – 1 kgf/cm2g Pressuão/vácuo; Material: A515; 
Temperature: 340°C; para Absorção
Custos em
US$/ft3
Detalhes para observar em 
projetos de vasos
Nos USA: American Society of Mechanical Engineering 
ASME – Section VIII – Division 1 (de 15 a 3000 psi); Division 2 (projetos 
alternativos – esp. > 50 mm); API Publication 941 - Steels for Hydrogen 
Service at Elevated Temperatures
Na Inglaterra: United Kindon Code PD5500; BS EN ISO 9001:2000
Na Alemanha: AD MERKBLÄTTER; BS-5500 
No Brasil: Associação Brasileira de Normas Técnicas: NB-109 (publicada 
em 1962 e cancelada em 1986); NR-13
Outras normas: código ASME Section II (materiais); ASME Section IX (qualificação 
de soldadores e de procedimentos de soldagem); ABNT NBR 6123, para o cálculo 
dos carregamentos devidos ao vento; cálculo das tensões provenientes de cargas 
concentradas pode ser feito de acordo com a normas BS-5500 e WRC Bulletins 
107 e 297, quando aplicáveis.
Códigos para o dimensionamento dos
Vasos de Pressão
ASME Sec VIII Div 1 = 1/4 da Tensão ruptura ou 5/8 da Tensão de escoamento
ASME Sec VIII Div 2 = 1/3 da Tensão ruptura ou 2/3 da Tensão de escoamento
Outros limitantes:
Hidrogênio
Hidróxido de sódio
Cloretos
A espessura dos revestimentos cladeados não deve ser inferior aos 
seguintes valores:
a) chapas cladeadas com revestimento de aços inoxidáveis: a espessura do 
revestimento deve ser no mínimo 1,0 mm para prevenção de contaminação 
do produto, e no mínimo 2,0 mm no caso de proteção anticorrosiva;
b) chapas cladeadas com revestimento de níquel ou ligas de níquel: a 
espessura do revestimento deve ser no mínimo 2,0 mm;
c) revestimento com tiras soldadas: a espessura deve ser suficiente para 
obter uma solda de qualidade satisfatória, devendo ser no mínimo 1,9 mm;
d) camisas de revestimento de bocais: a espessura deve ser no mínimo 2,0 
mm;
e) revestimentos por deposição de solda: a espessura deve ser no mínimo 
3,0 mm.
Posição dos bocais revestidos
As sobre-espessuras para corrosão devem ser baseadas no tempo de vida útil. 
Como regra geral, quando a taxa de corrosão prevista for superior a 0,3 mm/ano ou 
quando a sobre-espessura para corrosão resultar maior do que 6 mm, recomenda-
se que seja considerado o emprego de outros materiais mais resistentes à 
corrosão. (teflon, epoxi, poliéster, buna-N, borracha nitrílica, EPDM, etc.)
Para as partes de aço-carbono ou de aços de baixa liga deve ser adotada uma 
sobre-espessura mínima de 1,5 mm, quando houver necessidade de algum valor 
por razões de corrosão.
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 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.
Em vasos verticais com uma única boca de visita, esta deve estar situada no corpo 
cilíndrico do vaso, na posição mais baixa possível. Quando o vaso vertical tiver 2 
bocas de visita, a segunda boca deve ficar acima da bandeja superior ou na 
posição mais alta possível. Em vasos verticais com 3 ou mais bocas de visita, as 
bocas adicionais devem estar, tanto quanto possível, igualmente espaçadas ao 
longo do comprimento do vaso e, preferencialmente, junto a bocais de entrada e 
tubulações internas.
No caso dos vasos horizontais, a boca de visita deve de preferência estar situada 
em um dos tampos; a segunda boca de visita, quando existente, deve ficar na parte 
superior do casco, próximo à extremidade oposta. Os vasos horizontais com mais 
de 10 m de comprimento devem ter 2 bocas de visita.
Os bocais de entrada de produto devem estar suficientemente afastados do 
instrumento de medição de nível, para evitar perturbações no nível que afetem a 
leitura do instrumento.
As bocas de visita devem ficar na mesma linha vertical, ou em 2 linhas verticais 
diametralmente opostas.
Os bocais devem ser orientados de forma que as tubulações verticais fiquem 
concentradas em um ou 2 setores restritos da circunferência do vaso.
Todos os bocais de 2” de diâmetro nominal, ou maiores, devem ser flangeados, 
exceto quando especificado para solda de topo na tubulação. 
O diâmetro nominal mínimo dos bocais, para qualquer finalidade, deve ser de 1”. 
Admite-se excepcionalmente bocais rosqueados de 1/2”, apenas para poços de 
termômetros ou outros instrumentos. Não devem ser empregados bocais com 
diâmetros nominais de 1 1/4”, 2 1/2”, 3 1/2” e 5”.
Os pescoços de bocais, quando construídos de tubos em aço-carbono ou baixa 
liga, devem ter as seguintes espessuras mínimas: diâmetro até 2”: sch 80; 
diâmetro de 3” a 10”: sch 40.
Os bocais fechados com flange cego cujo peso seja maior do que 350 N (36 kgf), 
devem ser providos de turco ou dobradiça para remoção doflange cego
Turco para boca de visita lateral
Turco para boca de visita no topo do vaso
Turco para boca de visita no fundo do vaso
devem ser evitadas sempre que possível; quando forem inevitáveis, deve ser 
previsto um dispositivo seguro para a remoção e manobra da tampa.
Os flanges de diâmetros nominais de 2” a 12”, inclusive, devem ser do tipo “de 
pescoço” (“welding neck”) de aço-forjado. Pode-se usar o flange tipo sobreposto para 
diâmetros nominais de 2” a 12” e classe de pressão 150 #.
Para todos os flanges externos dos vasos, os parafusos devem ser tipo estojo, 
totalmente rosqueados, com rosca série UNC para diâmetros até 1” e série 8N para 
diâmetros maiores com 2 porcas hexagonais, série pesada, conforme normas ANSI B 
1.1 e B 18.2, com classe de ajuste 2A para o estojo e 2B para as porcas. 
a) temperaturas entre 15 °C e 480 °C: estojos de aço-liga ASTM A 193 Gr. B7, porcas 
de aço-liga e ASTM A 194 classe 2H;
b) temperatura entre 480 °C e 600 °C: estojos de aço-liga ASTM A 193 Gr. B5, porcas 
de aço-liga ASTM A 194 classe 3.
Os flanges de classes de pressão 150 e 300, com temperatura de projeto entre 0 °C e 
250 °C, usam junta de papelão hidráulico, espessura de 1,5 mm (1/16”), de acordo 
com a norma ANSI B 16.5.
Os flanges de classes de pressão 150 e 300, com temperatura inferior a 0 °C, ou 
flanges de classes de pressão 400 e 600, para qualquer temperatura de projeto e de 
classes de pressão 150 e 300, para temperaturas de projeto acima de 250 °C (todos 
com face de ressalto), usam junta espiralada (“spiral wound”), de aço inoxidável 
austenítico com enchimento de amianto, de acordo com a norma ANSI B 16.20.
Cada vaso deve, 
obrigatoriamente, ter suporte 
próprio, não se admitindo, 
mesmo para vasos pequenos, 
que sejam suportados pelas 
tubulações.
Os vasos verticais podem ser 
suportados por meio de saias 
cilíndricas ou cônicas, colunas 
ou sapatas (“lugs”). Sempre 
que possível, os vasos 
verticais devem ser suportados 
por meio de colunas.
Suportes 
típicos para 
os vasos 
verticais
Suportes típicos para os vasos verticais
Sempre que houver 
possibilidade de 
vibração, em vasos 
verticais, deve ser 
usado suporte tipo 
saia, como no caso 
de vasos verticais 
conectados à sucção 
de compressores.
Os furos para passagem de tubulações através da 
saia devem ser devidamente reforçados. 
A espessura mínima das saias de suporte é 6.3 mm. 
Suportes típicos para os vasos horizontais
Os berços dos vasos devem ser metálicos, abrangendo, no mínimo, 120° de 
circunferência do vaso. 
Um dos berços deve ter sempre os furos para chumbadores alongados, para 
acomodar a dilatação própria do vaso. (usar teflon)
Fazem parte do vaso as seguintes peças externas, que se aplicarem em cada caso:
a) chapas de reforço de bocais e de bocas de visita;
b) anéis de reforço para vasos de paredes finas ou sujeitas à pressão externa;
c) saia de suporte para torres e vasos verticais;
d) colunas ou orelhas de sustentação para vasos verticais;
e) berços e selas de sustentação para vasos horizontais;
f) cantoneiras, barras, estojos, porcas ou outras ferragens para suporte e fixação
do isolamento térmico externo;
g) chapas de ligação, orelhas ou cantoneiras para suporte de tubulação, 
plataformas, escadas ou outras estruturas;
h) estojos, porcas ou outras ferragens para fixação de revestimento contra fogo;
i) suportes para turcos de elevação da carga;
j) olhais de suspensão, orelhas, chapas ou outras peças necessárias à 
movimentação do vaso ou de suas partes, durante a montagem ou manutenção;
k) turcos para as tampas de bocas de visita e outros flanges cegos;
l) flanges cegos com juntas e parafusos, para bocas de visita, bocas de inspeção e 
bocais flangeados fechados;
Exceto quando especificado em contrário, as seguintes peças externas não fazem 
normalmente parte do projeto e fabricação dos vasos de pressão: válvulas e 
instrumentos de qualquer tipo; flanges companheiros; parafusos chumbadores; 
material de isolamento térmico; material de proteção contra fogo; plataformas, 
escadas ou outras estruturas. 
Em todos os vasos deve ser previsto um meio de acesso permanente aos seguintes 
pontos: bocas de visita cuja linha de centro esteja a mais de 3 000 mm do solo; 
válvula de segurança ou de alívio; instrumento de medição de nível;
Instrumento ou equipamentos que devem ter leitura ou operação local ou inspeção 
freqüente. Todos os vasos devem ter um meio próprio e independente de acesso, 
por meio de escada vertical ou inclinada.
O teor máximo de cloretos permitido na água deve ser definido pelo projetista. Para 
equipamento de aço inoxidável austenítico o teor máximo de cloretos permitido é 50 
ppm. Se o teor de cloretos na água, nesse caso, for superior a 50 ppm, antes do 
teste hidrostático deve ser aplicado, internamente, verniz de secagem rápida a base 
de poliéster, em quantidade suficiente para formar uma película contínua ao toque.
Devido ao grave risco que representa, o teste pneumático só é admitido 
excepcionalmente. 
Folha de dados
Especificação para os vasos de pressão
LT
LT
3000 
mm
LLL 
HLL 
994,4 mm
190,3 mm
560 
mm
260 mm
C
B
G
F
D
440 
mm
600 
mm
E
150 mm
1100 mm
A
1000 
mm
700 
mm
153 mm
CL
F A
D
G
B
C
E
CL
LT
LT
VER DETALHE A
HLL 1400 mm
NLL 975 mm
LLL 300 mm
1300 mm
2593,5 mm
300 mm
4250 mm
 
250 
mm
930 mm 796,5 mm 1293,5 mm664,5 mm
 76,2 
mm
283,3 
mm
796,5 mm
600 mm
560 mm
60
9,6 
m
m 
16
00 
m
m
50 
mm
H
O
J
B
N
N L
ML
300 mm
1300 mm
M
50 
mm
C
A D E F
I
G
1536,8 mm
294,1 mm 500 mm
CL
Demister
 Malha(volume de vazios: 97 – 98%) 
constituída de arames de = 0,28 mm 
e espessura de 10 mm. Aço Inox 316 
Especificação para os vasos de pressão
Exemplos de desenho
Exemplos de desenho
Exemplos de vasos 
A NR-13 aplica-se a vasos de pressão instalados em unidades industriais, e outros 
estabelecimentos públicos ou privados, tais como: hotéis, hospitais, restaurantes 
etc. Essa norma também é aplicável a equipamentos instalados em navios, 
plataformas de exploração e produção de petróleo, etc., desde que não exista 
regulamentação oficial específica.
Deve ser aplicada aos seguintes equipamentos:
a) qualquer vaso cujo produto “P.V” seja superior a 8 (oito) onde “P” é a máxima 
pressão de operação em kPa e “V” o seu volume geométrico interno em m3.
b) vasos que contenham fluido da classe “A” (fluidos inflamáveis; combustível com 
temperatura superior ou igual a 200ºC; fluidos tóxicos com limite de tolerância 
igual ou inferior a 20 ppm; hidrogênio; acetileno), independente das dimensões e 
do produto “P.V”.
Detalhes sobre a NR-13
Constitui risco grave iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens:
a) válvula ou outro dispositivo de segurança com pressão de abertura ajustada em 
valor igual ou inferior a PMTA, instalada diretamente no vaso ou no sistema que o 
inclui;
b) dispositivo de segurança contra bloqueio inadvertido da válvula quando esta 
não estiver instalada diretamente no vaso;
c) instrumento que indique a pressão de operação.
Entende-se por “outro dispositivo” de segurança, discos de ruptura, válvulas 
quebra-vácuo, plugues fusíveis etc.
Detalhes sobre a NR-13
Quando o vaso de pressão 
possuir apenas uma válvula 
de segurança não deverá 
existir bloqueio entre esta e 
o vaso.
Quando o vaso 
de pressão 
possuir apenas 
uma válvula de 
segurança não 
deverá existir 
bloqueio entre 
esta e o vaso.
Quando o vaso de pressão possuir 
apenas uma válvula de segurança não 
deverá existir bloqueio entre esta e o 
vaso.
Detalhes sobre a NR-13
Todo vaso de pressão deve ter afixado em seu corpo, em local de fácil acesso e 
bem visível, placa de identificação indelével com, no mínimo, as seguintes 
informações:
a) fabricante;
b) número de identificação;
c) ano de fabricação;
d) pressão máxima de trabalho admissível;
e) pressão de teste hidrostático;
f) código de projeto e ano de edição
Além da placa de identificação, deverão constarem local visível, a categoria do 
vaso, conforme Anexo IV, e seu número ou código de identificação. As 
informações referentes à identificação do vaso e sua respectiva categoria deverão 
ser pintadas em local de fácil visualização com dimensões tais que possam ser 
facilmente percebidas a distância.
Detalhes sobre a NR-13
Placa de 
Identificação
Todo vaso de pressão deve possuir, no estabelecimento onde estiver instalado, a 
seguinte documentação devidamente atualizada:
a) “Prontuário do Vaso de Pressão”, a ser fornecido pelo fabricante, contendo as 
seguintes informações: código de projeto e ano de edição; especificação dos 
materiais; procedimentos utilizados na fabricação, montagem e inspeção final e 
determinação da PMTA; conjunto de desenhos e demais dados necessários para 
o monitoramento da sua vida útil; características funcionais; dados dos 
dispositivos de segurança; ano de fabricação; categoria do vaso.
b) “Registro de Segurança”;
c) “Projeto de Instalação”;
d) “Projetos de Alteração ou Reparo”;
e) “Relatórios de Inspeção”.
Entende-se por vida útil do vaso o período de tempo entre a data de fabricação e 
a data na qual o vaso tenha sido considerado inadequado para uso.
A documentação deve ser mantida durante toda a vida útil do vaso de pressão.
Detalhes sobre a NR-13
O proprietário de vaso de pressão deverá apresentar, quando exigido pela 
autoridade competente do Órgão Regional do Ministério do Trabalho, a 
documentação mencionada na NR-13.
O “Registro de Segurança” deve ser constituído por livro de páginas numeradas, 
pastas ou sistema informatizado ou não, com confiabilidade equivalente, onde 
serão registradas:
a) todas as ocorrências importantes capazes de influir nas condições de 
segurança dos vasos;
b) as ocorrências de inspeção de segurança.
A documentação deve estar sempre á disposição para consulta dos operadores, 
do pessoal de manutenção, de inspeção e das representações dos trabalhadores 
e do empregador na Comissão Interna de Prevenção de Acidentes - CIPA, 
devendo o proprietário assegurar pleno acesso a essa documentação, inclusive à
representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento, 
quando formalmente solicitado.
Detalhes sobre a NR-13
Todo vaso de pressão deve ser instalado de modo que todos os drenos, respiros, 
bocas de visita e indicadores de nível, pressão e temperatura, quando existentes, 
sejam facilmente acessíveis.
Quando os vasos de pressão forem instalados em ambientes confinados, a
instalação deve satisfazer os seguintes requisitos:
a) dispor de pelo menos duas saídas amplas, permanentemente desobstruídas e 
dispostas em direções distintas;
b) dispor de fácil acesso e seguro para as atividades de manutenção, operação e 
inspeção, sendo que, para guarda-corpos vazados, os vãos devem ter dimensões 
que impeçam a queda de pessoas;
c) dispor de ventilação permanente com entradas de ar que não possam ser 
bloqueadas;
d) dispor de iluminação conforme normas oficiais vigentes;
e) possuir sistema de iluminação de emergência.
Detalhes sobre a NR-13
A autoria do “Projeto de Instalação” de vasos de pressão enquadrados nas 
categorias “I”, “II” e “III”, conforme Anexo IV, no que concerne ao atendimento 
desta NR, é de responsabilidade de “Profissional Habilitado”, conforme citado no 
subitem 13.1.2, e deve obedecer os aspectos de segurança, saúde e meio 
ambiente previstos nas Normas Regulamentadoras, convenções e disposições 
legais aplicáveis.
Todo vaso de pressão enquadrado nas categorias “I” ou “II” deve possuir manual 
de operação próprio ou instruções de operação contidas no manual de operação 
da unidade onde estiver instalado, em língua portuguesa e de fácil acesso aos 
operadores, contendo no mínimo:
a) procedimentos de partidas e paradas;
b) procedimentos e parâmetros operacionais e rotina;
c) procedimentos para situações de emergência;
d) procedimentos gerais de segurança, saúde e de preservação do meio
ambiente.
Os instrumentos e controles de vasos de pressão devem ser mantidos
calibrados e em boas condições operacionais.
Detalhes sobre a NR-13
A operação de unidades que possuam vasos de pressão de categorias “I” ou “II” 
deve ser efetuada por profissional com “Treinamento de Segurança na Operação 
de Unidades de Processo”, sendo que o não atendimento a esta exigência 
caracteriza condição de risco grave e iminente.
Constitui condição de risco grave e iminente a operação de qualquer vaso de 
pressão em condições diferentes das previstas no projeto original, sem que:
a) seja reprojetado levando em consideração todas as variáveis envolvidas na 
nova condição de operação;
b) sejam adotados todos os procedimentos de segurança decorrentes de sua nova 
classificação no que se refere a instalação, operação, manutenção e inspeção.
Deve ser considerado como reparo qualquer intervenção que vise corrigir não 
conformidades com relação ao projeto original. Deve ser considerado como 
alteração qualquer intervenção que resulte em alterações no projeto original 
inclusive nos parâmetros operacionais do vaso. Por exemplo: alterações nas 
especificações dos materiais, mudanças de internos ou conexões, mudanças de 
geometria etc.
Detalhes sobre a NR-13
O “Projeto de Alteração ou Reparo” deve:
a) ser concebido ou aprovado por “Profissional Habilitado”;
b) determinar materiais, procedimentos de execução, controle de qualidade e 
qualificação de pessoal;
c) ser divulgado para funcionários do estabelecimento que possam estar 
envolvidos com o equipamento.
Os vasos de pressão devem ser submetidos a inspeções de segurança inicial, 
periódica e extraordinária. A inspeção de segurança inicial deve ser feita em vasos 
novos, antes de sua entrada em funcionamento, no local definitivo de instalação, 
devendo compreender exame externo, interno e teste hidrostático, considerando 
as limitações. Para estabelecimentos que não possuam “Serviço Próprio de 
Inspeção de Equipamentos”, conforme a seguir:
Detalhes sobre a NR-13
O responsável pela definição das técnicas de inspeção que 
proporcionem segurança equivalente ao teste hidrostático é 
o “Profissional Habilitado” conforme esta NR-13.
São exemplos destas técnicas:
ensaio ultra-sônico;
ensaio radiográfico;
ensaio com líquido penetrante;
ensaio com partículas magnéticas;
ensaio de estanqueidade;
Detalhes sobre a NR-13
O Engenheiro Químico (ou químico) é responsável pela definição do 
serviço e meio ambiente no qual o vaso irá operar. Isto envolve: fluido 
(inflamável ou tóxico) e local de instalação do vaso no processo e 
próximidade a equipamentos. Os documentos base que são fornecidos 
pelo químico são:
Função do vaso ou serviço (serviço cíclico??)
Produto e características físicas do mesmo (pH, aeração, reatividade, 
cloretos, H2S, quelantes e limpeza do vaso por exemplo com soda);
Pressão de operação e de projeto
Temperatura de operação e de projeto
Material para construção
Dimensões e Orientação do vaso
Dimensões e funções das aberturas e bocais do vaso;
Tipo de jaqueta para aquecimento ou resfriamento
Serpentina de aquecimento ou resfriamento interno
Tipo de agitador ou misturador
Tipo de tampo do vaso 
Documentos para o projeto mecânico
Para temperaturas entre -5°C e 340°C a temperatura de projeto deve ser 10°C 
acima da máxima temperatura operacional do vaso;
A pressão de projeto deve ser 10% ou 1.5 kgf/cm2g acima da pressão máxima 
operacional do vaso
A pressão de projeto de um vaso operando entre 0,0 a 0,7 kgf/cm2g e 
temperatura entre 350 e 540°C é de 2,8 kgf/cm2g
Para vasos que operam com vácuo, a pressão de projeto é de 1,0 kgf/cm2g e 
vácuo total (-760 mmHg);
As espessuras mínimas para rigidez são:
0,25” para diâmetros de 42” ou inferiores
0,32” para diâmetros de 42” a 60”
0,38” para diâmetros acima de 60”
A sobre-espessura de corrosão é 0,35” para as condições de corrosão 
conhecidas; 0,15” para correntes não corrosivas e 0,06” para vasos que usam 
vapor ou ar. 
Critérios para projeto
Velocidades de escoamento:
Fundode vasos e torres: 4 a 6 ft/s (1,21 a 1,8 m/s)
Escoamento por gravidade: 3 a 8 ft/s (0,9 a 2,4 m/s)
Sucção de bombas - líquido saturado: 1 a 5 ft/s (0,3 a 1,5 m/s)
Sucção de bomba – líquido subresfriado: 4 a 8 ft/s (1,21 a 2,4 m/s)
Saída de vapor ou gás dos vasos para pressão ~ atm: 60 a 100 ft/s 
(12,8 a 30,4 m/s) 
Saída de vapor ou gás dos vasos para pressão > 3,5 kgf/cm2g: 40 a 50 
ft/s (12,1 a 15,2 m/s)
Critérios para projeto
Obrigado a todos
 e
Felicidades
	Slide 1
	Proposta curso
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Tambor para espera “surge time”
	Vaso separador líquido-líquido
	Vaso separador líquido-líquido
	Vaso separador vapor-líquido
	Vaso ou tambor separador construído na posição vertical
	Vaso ou tambor separador construído na posição vertical
	Vaso ou tambor separador construído na horizontal
	Vaso ou tambor separador construído na horizontal
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Projeto para tambor de surge
	Fundamentos para separação por gravidade
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador líquido-líquido
	Projeto de separador vapor-líquido
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto separador vapor-líquido vertical
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Projeto sep. vapor-líquido horizontal
	Slide 69
	Slide 70
	Quebra-vórtice de fundo
	Slide 72
	Slide 73
	Quebra-vórtice lateral
	Bocal de entrada
	Slide 76
	Slide 77
	Slide 78
	Slide 79
	Bocal de entrada
	Bocal de saída no fundo
	Bocal de saída no fundo
	Escada interna
	Slide 84
	Slide 85
	Slide 86
	Slide 87
	Slide 88
	Slide 89
	Slide 90
	Slide 91
	Slide 92
	Slide 93
	Slide 94
	Slide 95
	Slide 96
	Slide 97
	Slide 98
	Slide 99
	Slide 100
	Slide 101
	Slide 102
	Slide 103
	Slide 104
	Slide 105
	Slide 106
	Slide 107
	Slide 108
	Slide 109
	Slide 110
	Slide 111
	Slide 112
	Slide 113
	Slide 114
	Slide 115
	Slide 116
	Slide 117
	Slide 118
	Slide 119
	Slide 120
	Slide 121
	Slide 122
	Slide 123
	Slide 124
	Slide 125
	Slide 126
	Slide 127
	Slide 128
	Slide 129
	Slide 130
	Especificação para os vasos de pressão
	Especificação para os vasos de pressão
	Slide 133
	Slide 134
	Slide 135
	Slide 136
	Slide 137
	Slide 138
	Slide 139
	Slide 140
	Slide 141
	Slide 142
	Slide 143
	Slide 144
	Slide 145
	Slide 146
	Slide 147
	Slide 148
	Slide 149
	Slide 150
	Slide 151
	Slide 152
	Slide 153
	Slide 154
	Slide 155
	Slide 156
	Slide 157
	Slide 158
	Slide 159
	Slide 160
	Slide 161
	Slide 162
	Slide 163