PR CP 028 Cálculo da Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA) de Equipamentos Estáticos

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Procedimento
PR-CP-028
Cálculo da Pressão Máxima de Trabalho Admissível
(PMTA) de Equipamentos Estáticos
Elaborado por: Engenharia Corporativa
Aprovado por: Engenharia Corporativa - Silvio Silva da Costa
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00 13/08/2004 Emissão Inicial
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SUMÁRIO
1 OBJETIVO........................................................................................................................................2
1.1 APLICAÇÃO .........................................................................................................................................2
1.2 REFERÊNCIAS ......................................................................................................................................2
2 PROJETO..........................................................................................................................................2
2.1 RECOMENDAÇÕES E REQUISITOS PARA ELABORAÇÃO DA MEMÓRIA DE CÁLCULO DA PMTA.........2
2.2 DETERMINAÇÃO DA PMTA DO EQUIPAMENTO ..................................................................................3
2.3 CÁLCULO ALTERNATIVO PARA DETERMINAÇÃO DA PMTA..............................................................3
2.4 AVALIAÇÃO DOS FLANGES PRINCIPAIS DE TROCADORES ..................................................................3
2.5 TABELA 1 - DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES PARA ELABORAÇÃO DO CÁLCULO DA PMTA. .............4
2.6 TABELA 2 – AÇÕES DEVIDO A SITUAÇÃO DA DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA DO EQUIPAMENTO ..........4
2.7 APROVAÇÃO DA DOCUMENTAÇÃO .....................................................................................................5
3 ANEXOS............................................................................................................................................7
ANEXO 1 - INFORMAÇÕES PARA O CÁLCULO DA PMTA DE VASOS .............................................................7
ANEXO 2 - INFORMAÇÕES PARA O CÁLCULO DA PMTA DE TROCADORES DE CALOR TIPO CASCO/TUBO .9
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1 OBJETIVO
Definir as diretrizes para elaboração de Memória de Cálculo da Pressão Máxima de
Trabalho Admissível (PMTA) de Equipamentos Estáticos existentes, pela Engenharia
da Manutenção ou Engenharia Corporativa Braskem (ECB).
1.1 Aplicação
Este procedimento aplica-se a equipamentos existentes em que a Memória de Cálculo
Mecânico não está disponível na Braskem, e não existe outra cópia com o Fabricante do
equipamento.
1.2 Referências
1.2.1 PN-CP-025 – Projeto de Vaso de Pressão
1.2.2 PN-CP-026 – Fabricação de Vaso de Pressão
1.2.3 PN-CP-027 – Projeto de Trocador de Calor
1.2.4 PN-00-03 – Codificação da Documentação Técnica, Linhas, Equipamentos e
Instrumentos.
1.2.5 NR-13 - Norma Regulamentadora de Caldeiras e Vasos de Pressão do Ministério do
Trabalho.
2 PROJETO
2.1 Recomendações e Requisitos para Elaboração da Memória de Cálculo da PMTA
2.1.1 A Memorial de Cálculo deve atender os requisitos do código de projeto de construção
do equipamento.
2.1.2 Caso o ano de edição do Código de Projeto, no qual o equipamento foi projetado e
fabricado, seja desconhecido, então deve ser verificado se o equipamento, sob análise,
se enquadra nos requisitos da última edição do Código que precedeu o ano de fabricação
do equipamento.
2.1.3 Não sendo conhecido o código de projeto original e/ou o ano de fabricação, o
equipamento deverá ser verificado de acordo com a última edição de um dos códigos
existentes para vasos de pressão, tais como: ASME, AD-Merkblastt, DIN, JIS, etc.
2.1.4 Como alternativa a qualquer um dos casos listados acima pode ser utilizado o
procedimento permitido pelo API RP 579 Par. A.2.3 item b e incluída nota indicando
que o Par. A.2.3 do API RP 579 foi utilizado no cálculo da PMTA.
2.1.5 A PMTA de todos os componentes pressurizados, que influenciam na resistência do
equipamento deve ser calculada, tais como:
¾ Casco
¾ Tampos
¾ Flanges do Corpo
¾ Bocais
¾ Flanges dos Bocais
¾ Espelhos
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¾ Cabeçote Flutuante
¾ Outras Partes Pressurizadas integrantes do equipamento.
2.2 Determinação da PMTA do Equipamento
2.2.1 A PMTA do Equipamento dever ser limitada pela PMTA do componente mais fraco, ou
seja o menor valor, descontando a pressão estática devido a coluna de líquido, quando
aplicável. A PMTA deve ser calculada na condição corroído e quente.
2.2.2 A sobre espessura de corrosão deve ser, a estabelecida na documentação original do
equipamento e aplicada a todos os componentes em contato com o fluido. Caso este
valor não esteja disponível na documentação original, deve ser utilizado o valor de 3,0
mm para Aço Carbono e 0,0 mm para Aço Inox ou outro valor recomendado pela
Inspeção.
2.2.3 Deve ser considerada a perda de espessura, devido ao processo de
fabricação/conformação, para os seguintes componentes; casco esférico e tampos
elípticos, toriesféricos e hemisféricos, e/ou componentes fabricados pelo processo de
prensagem ou de rebordeamento. Para os cascos cilíndricos e cônicos, onde há apenas
trabalho de calandragem, a perda de espessura pode ser desconsiderada.
2.2.4 Para os flanges, acessórios, e outros componentes com dimensões e pressões
admissíveis (ratings) padronizados como, por exemplo, ANSI/ASME B.16.5,
fabricados de aço forjado, a PMTA será a pressão admissível para temperatura
considerada, obtida de tabelas e/ou gráficos da norma de fabricação do componente.
2.3 Cálculo Alternativo para Determinação da PMTA
2.3.1 Quando a PMTA calculada for menor que a Pressão de Projeto e/ou Pressão de
Operação, deve ser realizada, junto com a Enga de Manutenção, avaliação de
alternativas técnicas que permitam que a PMTA calculada atinja o valor exigido pelas
condições operacionais do equipamento. Como exemplos de alternativas podem ser
citadas:
a) Utilização dos Métodos Recomendados pelo API 579 Par. 2.4.
b) Redução da sobreespessura de corrosão do componente(s) limitante(s).
c) Aumento do nível inspeção por RX da solda do(s) componente(s) limitante(s) de
modo a permitir a elevação do Fator de Eficiência de Junta de Cálculo.
d) Usar Métodos Alternativos de Cálculo que sejam explicitamente aprovados pela
Braskem.
e) Usar Tensão Admissível de Cálculo superior ao valor original desde que seja
explicitamente aprovado pela Braskem.
f) Recalcular a Tensão.Admissível através dos dados de certificado do material
2.4 Avaliação dos Flanges Principais de Trocadores
2.4.1 Deve ser, sempre que possível e viável, realizada a verificação da Rigidez do Flange de
Corpo não Padronizado utilizando o estabelecido no “Appendix’S” do Código ASME
Sec. VIII Div. 1 e levada em consideração no cálculo da PMTA do Flange.
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2.4.2 Quando não for viável a sua aplicação no cálculo da PMTA do Flange deve ser
informado o valor calculado e colocada nota indicando que o “Appendix’S” é “Non
Mandatory”.
2.4.3 No Cálculo da PMTA do Flange do Cabeçote Flutuante e do Tampo Abaulado do
Cabeçote em Trocadores de Calor do Tipo AES deve ser sempre incluído a verificação
pelo Método de Soherns, e caso o mesmo seja utilizado na determinação do valor da
PMTA destes componentes, deve ser incluída nota indicando que a PMTA foi obtida
utilizando o método de Soherns conforme o item 1-(9h) do Apêndice 1 do ASME Sec.
VIIIDiv.1.
2.5 Tabela 1 - Documentos e Informações para Elaboração do Cálculo da PMTA.
DOCUMENTO INFORMAÇÕES RESPONSÁVEL PELAINFORMAÇÃO
Desenho Dimensional do
Equipamento.
- Dimensões principais
- Diâmetro das conexões
Enga da Manutenção ou
ECB
Relatório de Medição de
Espessura.
- Espessuras de parede das partes
principais do equipamento.
Manutenção
Relatório de Materiais do
Equipamento.
Materiais construtivos. Manutenção
Folha de Dados do
Equipamento.
Condições máximas de operação. Processo
2.6 Tabela 2 – Ações Devido a Situação da Documentação Técnica do Equipamento
DOCUMENTOS STATUS AÇÃO
Contendo todas as
informações necessárias
para o cálculo da PMTA.
A Eng.ª da Manutenção ou ECB
deve programar a execução do
Memorial de Cálculo para
obtenção da PMTA.
Desenhos de
Fabricação de
Equipamentos
Disponíveis no
arquivo técnico
Não contendo todas as
informações necessárias
para cálculo da PMTA.
Para viabilizar a execução do
Memorial de Cálculo, as
informações não disponíveis
devem ser solicitadas e fornecidas,
conforme definido no Anexo 1
e/ou 2 de acordo com o tipo do
Equipamento.
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Não disponíveis no arquivo técnico.
A Enga de Manutenção e/ou ECB
deve elaborar um desenho
dimensional do equipamento, e em
seguida solicitar as informações
necessárias, conforme definido no
Anexo 1 ou Anexo 2 de acordo
com o tipo do Equipamento.
Com as respectivas informações, a
Enga de Manutenção e/ou ECB
deverá elaborar o Memorial de
Cálculo da PMTA.
2.7 Aprovação da Documentação
2.7.1 Toda a documentação gerada deve ser aprovada por um Profissional Habilitado da
empresa contratada ou da BRASKEM.
2.7.2 A documentação gerada deve ser incorporada ao Arquivo Técnico da Braskem
atendendo aos requisitos aplicáveis das PN 00.03 e PN-CP-025.
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3 ANEXOS
Anexo 1 - Informações para o Cálculo da PMTA de Vasos
Informação Símbolo Responsável pelaDeterminação
Critério a adotar se
desconhecido
Unidade do Equipamento Enga de Manutenção ouECB
Tag do Equipamento Enga de Manutenção ouECB
Código e Ano de Fabricação Enga de Manutenção ouECB Ver Par. 4 deste Documento
Posição do Vaso – Vertical / Horizontal Enga de Manutenção ouECB
Temperatura Máxima de Operação Tmaxop Processo
Temperatura de Projeto Tproj Enga de Manutenção ouECB Tmaxop + 15
oC (PN.50.01)
Pressão Máxima de Operação PMAXOP Processo
Pressão de Projeto no Topo Pproj Enga de Manutenção ouECB PMAXOP + 2 kg/cm
2 ou 1.1XSV’S
Densidade do Produto Processo
Altura de Projeto do Produto Processo
Espessura da Parede - Cilindro Manutenção
Espessura da Parede – Tampo Superior / Esquerdo Manutenção
Espessura da Parede – Tampo Inferior / Direito Manutenção
Sobre espessura de Corrosão - Cilindro Enga de Manutenção ouECB
3,0 mm – Aço Carbono e 0 mm- Aço
Inox
Sobre espessura de Corrosão – Tampo Superior /
Esquerdo
Enga de Manutenção ou
ECB
3,0 mm – Aço Carbono e
0 mm- Aço Inox
Sobre espessura de Corrosão – Tampo Inferior /
Direito
Enga de Manutenção ou
ECB
3,0 mm – Aço Carbono e
0 mm- Aço Inox
Diâmetro Externo do Cilindro Enga de Manutenção ouECB
Comprimento da Parte Cilíndrica Enga de Manutenção ouECB
Material do Cilindro Enga de Manutenção ouECB
AC – SA-285 Gr. C;
AI – SS 304
Material do Tampo Superior / Esquerdo Enga de Manutenção ouECB
AC – SA-285 Gr. C;
AI – SS 304
Material do Tampo Inferior / Direito Enga de Manutenção ouECB
AC – SA-285 Gr. C;
AI – SS 304
Tipo e dimensões do Tampo Superior / Direito Enga de Manutenção ouECB Torisferico
Tipo e dimensões do Tampo Inferior / Esquerdo Enga de Manutenção ouECB
Tensão Admissível de Projeto do Cilindro Enga de Manutenção ouECB Ver PMTA
Tensão Admissível de Projeto do Tampo Superior / Direito Enga de Manutenção ouECB Ver PMTA
Tensão Admissível de Projeto do Tampo Inferior / Esquerdo Enga de Manutenção ouECB Ver PMTA
Existem soldas no Tampo Superior / Direito ? Enga de Manutenção ouECB
Existem soldas no Tampo Inferior /Esquerdo ? Enga de Manutenção ouECB
Radiografia das Soldas no Componente Enga de Manutenção ouECB Sem Radiografia
Eficiência de Cálculo do Tampo Superior / Direito Enga de Manutenção ouECB A menor
Informação Símbolo Responsável pelaDeterminação
Critério a adotar se
desconhecido
Eficiência de Cálculo do Tampo Inferior / Esquerdo Enga de Manutenção ouECB A menor
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Eficiência das Soldas Longitudinais do Cilindro Enga de Manutenção ouECB A menor
Eficiência das Soldas Circunferenciais do Cilindro Enga de Manutenção ouECB A menor
Informação Símbolo Responsável pelaDeterminação
Critério a adotar se
desconhecido
Diâmetro e Posição dos Bocais acima de 2” de DN Enga de Manutenção ouECB
Espessura dos Bocais acima de 2” de DN Enga de Manutenção ouECB Sch 40
Material dos Tubos dos Bocais Enga de Manutenção ouECB
AC – AS-53 Gr. B;
AI – SS 304
Classe de Pressão Flanges dos Bocais Enga de Manutenção ouECB No mínimo o mesmo da linha
Material dos Flanges dos Bocais Enga de Manutenção ouECB
AC – Mat. Grupo 1.1 da B-16.5;
AI – Mat. Grupo 2.1 da B-16.5;
Dimensões e espessuras das chapas de reforço das conexões Enga de Manutenção ouECB
Material das Chapas de Reforço das Conexões Enga de Manutenção ouECB o Mesmo Material do casco
Dimensões e Espessuras dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB
Número, Diâmetro Nominal e Diâmetro de Círculo dos
Parafusos dos Flanges de Corpo
Enga de Manutenção ou
ECB
Material dos Parafusos dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB SA-193 Gr. B7
Tipo de Juntas dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB Pap. Hidr. – esp. 1,6 mm
Dimensões das Juntas dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB
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Anexo 2 - Informações para o Cálculo da PMTA de Trocadores de Calor Tipo Casco/Tubo
Informação Símbolo Responsável pelaDeterminação Critério a adotar se desconhecido
Unidade do Equipamento Enga de Manutenção ouECB
Tag do Equipamento Enga de Manutenção ouECB
Código e Ano de Fabricação Enga de Manutenção ouECB Ver Par. 4 deste Documento
Posição do Trocador – Vertical / Horizontal Enga de Manutenção ouECB
Tipo Construtivo conforme TEMA Manutenção
Temperaturas de Entrada e Saída do Lado do Casco e do
lado dos Tubos
Tmaxop Processo
Se o Trocador é de Espelho Fixo - Temperatura média de
metal do Lado do Casco e do Lado dos Tubos
Processo
Temperatura de Projeto – Lado do Casco e do Lado dos
Tubos
Tproj Enga de Manutenção ou
ECB Tmaxop + 15
oC (PN-40.01)
Pressão Máxima de Operação – Lado do Casco e do Lado
dos Tubos
PMAXOP Processo
Pressão de Projeto no Topo – Lado do Casco e do Lado dos
Tubos
Pproj Enga de Manutenção ou
ECB PMAXOP + 2 kg/cm
2 (PN-40.01)
Espessura da Parede – Cilindro do Casco, do Cabeçote e ou
do Carretel
Manutenção
Espessura da Parede – Tampos Abaulados do Cabeçote e ou
do Carretel
Manutenção
Espessura dos Flanges Cegos do Tampo do Cabeçote e ou
do Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Sobre espessura de Corrosão – Lado do Casco Enga de Manutenção ouECB
3,0mm – Aço Carbono e
0 mm- Aço Inox
Sobre espessura de Corrosão – Lado dos Tubos Enga de Manutenção ouECB
3,0 mm – Aço Carbono e
0 mm- Aço Inox
Diâmetro Externo dos Cilindros do Casco, Cabeçote e ou
Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Comprimento do Casco, Cabeçote e ou Carretel Enga de Manutenção ouECB
Material do Casco, Cabeçote e ou Carretel Enga de Manutenção ouECB
AC – SA-285 Gr. C;
AI – SS 304
Material dos Tampos Abaulados do Cabeçote e ou do
Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
AC – SA-285 Gr. C;
AI – SS 304
Material dos Tampos Planos do Cabeçote e ou do Carretel Enga de Manutenção ouECB
AC – SA-285 Gr. C;
AI – SS 304
Tipo e dimensões dos Tampos Abaulados do Cabeçote e ou
do Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Tipo e dimensões dos Tampos Planos do Cabeçote ou do
Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Tensão Admissível de Projeto do Casco, Cilindro do
Cabeçote e ou do Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Tensão Admissível de Projeto dos Tampos Abaulados do
Cabeçote e ou do Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Tensão Admissível de Projeto do Tampos Planos do
Cabeçote e ou do Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Existem soldas nos Tampos Abaulados do Cabeçote e ou do
Carretel ?
Enga de Manutenção ou
ECB
Existem soldas nos Cilindros do Casco, Cabeçote e ou
Carretel ?
Enga de Manutenção ou
ECB
Radiografia das Soldas nos Componentes Enga de Manutenção ouECB Sem Radiografia
Eficiência de Cálculo do Tampo Superior / Direito Enga de Manutenção ouECB
Eficiência de Cálculo dos Tampos Abaulados Enga de Manutenção ouECB
Eficiência das Soldas Longitudinais dos Cilindros do Casco,
Cabeçote e ou Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Eficiência das Soldas Circunferenciais dos Cilindros do
Casco, Cabeçote e ou Carretel
Enga de Manutenção ou
ECB
Espessuras e Dimensões dos Espelhos Manutenção
Materiais dos Espelhos Enga de Manutenção ou AC – SA-285 Gr. C;
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Cálculo da Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA) de
Equipamentos Estáticos
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ECB AI – SS 304
Informação Símbolo Responsável pelaDeterminação Critério a adotar se desconhecido
Diâmetro, espessura, disposição, número, espaçamento entre
apoios e Materiais dos Tubos
Manutenção
Dimensões, espessuras, e detalhes de Parafusos e materiais
do Cabeçote Flutuante e do Anel Bipartido se o Trocador é
do tipo AES
Manutenção
Diâmetro e Posição dos Bocais acima de 2” de DN Enga de Manutenção ouECB
Espessura dos Bocais acima de 2” de DN Enga de Manutenção ouECB Sch 40
Material dos Tubos dos Bocais Enga de Manutenção ouECB
AC – SA-106 Gr. B;
AI – SS 304
Classe de Pressão Flanges dos Bocais Enga de Manutenção ouECB
Material dos Flanges dos Bocais Enga de Manutenção ouECB
AC – Mat. Grupo 1.1 da B-16.5;
AI – Mat. Grupo 2.1 da B-16.5;
Dimensões e espessuras das chapas de reforço das conexões Enga de Manutenção ouECB
Material das Chapas de Reforço das Conexões Enga de Manutenção ouECB Mesmo Material do casco
Dimensões e Espessuras dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB
Número, Diâmetro Nominal e Diâmetro de Círculo dos
Parafusos dos Flanges de Corpo
Enga de Manutenção ou
ECB
Material dos Parafusos dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB SA-193 Gr. B7
Tipo de Juntas dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB Conforme Par. 4.12.1 da PN-40-01
Dimensões das Juntas dos Flanges de Corpo Enga de Manutenção ouECB