VASOS E TANQUES (1)

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Operador de Processo 
Ênfase em Petróleo e Gás 
 
 
 
Módulo I 
 
Aula 03 
 
 
 
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1. Introdução 
Nesta apostila vamos estudar três tipos de tanques usados nas indústrias 
químicas e petrolífera: vasos de pressão, tanques e tambores. Este estudo tem a 
finalidade de descrever esses tanques e seus usos de maneira a tornar o aluno apto 
a reconhecer esses diversos tipos de tanques quando estiver produzindo projetos de 
tubulação. 
 
2. Vasos de pressão 
Os vasos de pressão são tanques fechados usados para armazenar gases ou 
líquidos a pressões diferentes da pressão atmosférica. 
Podemos definir um vaso de pressão como um recipiente com um diferencial 
de pressão entre o ambiente interno e o externo. A pressão interna é usualmente 
mais alta que a externa, mas existem casos que a pressão interna é mais baixa que 
a externa quando os vasos trabalham sob vácuo. O conteúdo que está contido no 
vaso de pressão pode sofrer uma mudança de estado como nas caldeiras onde a 
água se transforma em vapor ou em um reator químico onde as reações químicas 
modificam os componentes do vaso. Podem também conter fluidos inflamáveis ou 
materiais radioativos. 
Pelas razões expostas é imperativo que os vasos de pressão tenham um 
projeto cuidadoso e que não possibilite vazamentos de seu conteúdo. O projeto deve 
também cuidar que os vasos de pressão tenham capacidade de suportar as 
pressões e temperaturas a que estarão sujeitos durante a operação do sistema de 
forma segura e que não estejam sujeitos a rupturas que poderiam causar extensos 
danos pessoais e materiais. 
A segurança e a integridade da planta devem ser a preocupação básica do 
projeto do vaso que deve obedecer aos códigos aplicáveis ao seu projeto. 
Os vasos de pressão são usados em muitas indústrias tais como usinas de 
geração de força, usinas nucleares, petroquímica, farmacêutica, etc. Vemos na 
Figura 2.1 dois vasos de pressão típicos. 
Figura 2.1 
Na Figura 2.2 vemos tanques de armazenagem típicos. 
 
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Figura 2.2 
 
Nessa figura à esquerda temos algumas torres e vasos e à direita uma 
instalação de tanques de armazenagem em uma refinaria. 
Os tanques chamados de tambores (drums) são normalmente vasos 
cilíndricos como o mostrado na Figura 2.3. 
 
Figura 2.3 
 
Vemos então que o tamanho e a forma geométrica dos vasos ou tanques em 
uma instalação química ou petrolífera são muito variados, desde pequenos tanques 
cilíndricos até grandes vasos pressurizados com fundos abaulados. Alguns podem 
estar ao nível do solo, sobre estruturas altas ou mesmo enterrados, outros podem 
estar em lugares fundos dos oceanos. 
Os tanques cilíndricos são os preferidos, pois apresentam problemas de 
fabricação menores e são mais fáceis de aproveitar o espaço de terreno. Os vasos 
esféricos têm a vantagem de necessitar paredes mais finas com uma dada pressão 
e diâmetro comparados com os vasos cilíndricos e podem ser usados como 
receptores de gases ou líquidos. As caldeiras, trocadores de calor, reatores 
químicos, etc, usam vasos de pressão cilíndricos. 
Vimos acima diversos tanques de pressão e na Figura 2.4 vemos vasos de 
pressão esféricos. 
 
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Figura 2.4 
Estes são vasos de pressão especiais sendo na verdade reservatórios 
esféricos pressurizados. 
Como você vê a geometria dos vasos de pressão é extensa e eles podem ser 
encontrados desde pequenas dimensões de uns poucos centímetros até dezenas de 
metros nas colunas e terem tampas esféricas ou semi-esféricas como na Figura 2.1 
ou tampas planas como na Figura 2.5. 
Figura 2.5 
O tipo de tampas esféricas é preferível, pois as espessuras das tampas 
podem ser menores, mas isto logicamente depende da aplicação, pois os trocadores 
de calor usam quase normalmente tampas planas em seu projeto. 
Nas plantas industriais muitas vezes a energia elétrica é produzida por uma 
turbina à vapor que aciona um gerador elétrico. O vapor é produzido em um gerador 
de vapor ou caldeira de vapor que tem um vaso de pressão onde o vapor é 
produzido devido ao calor gerado por um combustível queimado em sua fornalha e 
vemos assim que eles podem fazer parte de certos equipamentos também. 
Os vasos de pressão como componentes de uma planta química ou 
petroquímica são componentes de um processo cujas necessidades são 
determinadas por engenheiros projetistas responsáveis pelo projeto integral. Este 
projeto deve obedecer a códigos de projeto e construção de âmbito nacional e 
internacional. Esses códigos cobrem aspectos de projeto e construção de detalhes 
como bocais, flanges, materiais, análises e testes, pois muitos acidentes têm 
acontecido por falhas dos materiais e de testes finais de fabricação. Vimos no Nível I 
deste curso muitos códigos que são aplicáveis à indústria petrolífera e química. 
O projeto final deve ser o mais econômico possível, mas ele deve obedecer 
às normas assegurando a segurança patrimonial e a segurança física dos 
operadores. 
 
 
 
 
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3. Tanques 
Vamos agora estudar os tanques usados nas instalações de plantas químicas 
e petrolíferas. 
Podemos definir os tanques como recipientes para líquidos e gases em uma 
planta de processo. Muitos tanques são encontrados dentro de uma fábrica em 
diversos locais, mas nas grandes instalações de refinarias de petróleo, por exemplo, 
existem áreas onde muitos tanques de armazenagem estão instalados em um 
conjunto que toma o nome de parque de tanques ou área de tanques (no inglês tank 
farm) com vimos acima na Figura 2.2. Os dois fatores que governam a escolha 
destes arranjos são a segurança e a economia. 
Como vimos no caso dos vasos de pressão o projeto deve considerar os 
códigos e regulamentos locais, as especificações do cliente, a topografia do local, as 
unidades de processo adjacentes e as propriedades vizinhas tanto comerciais como 
residenciais. Também devem ser obedecidas as considerações de segurança do 
processo e dos operadores, a manutenção e a operação do processo. 
Neste capítulo vamos estudar os tanques de armazenagem, alguns arranjos 
típicos desses tanques, a contenção de vazamentos e a disposição geral. 
 
3.1. Terminologia 
Damos a seguir a terminologia usada neste capítulo: 
 Tanque atmosférico: é um tanque que opera a níveis de pressão de 
alguns centímetros de coluna de água até uma atmosfera. 
 Barril: é uma unidade padrão de volume de líquido usado na indústria 
petrolífera que equivale a 42 galões americanos a 60°F ou 159 litros a 
15,6°C. 
 Bala: Bullet no inglês, é um vaso de pressão horizontal que tem a 
forma de uma bala de revolver por ser longo. 
 Tanque de teto cônico: é um tanque de armazenagem que tem um teto 
fixo de forma cônica. 
 Dique: é uma barreira desenhada para conter o vazamento de um 
líquido em certa área por razões de segurança. 
 Sistema de distribuição: é um sistema que compreende os 
equipamentos, tubulações e serviços que transportam e controlam o 
fornecimento de um fluido. 
 Canal de desvio: é um canal que dirige produtos perigosos que foram 
derramados para diques remotos. 
 Dique de desvio: é uma barreira projetada para desviar os vazamentos 
de outros tanques para outro reservatório intermediário. 
 Tanque de estocagem de parede dupla: um tanque de armazenagem 
de parede dupla tem uma parede interna, um espaço anelar 
usualmente preenchido com um isolante e uma parede externa. 
 Teto fixo: é um tanque de baixa pressão com um teto soldado ao corpo. 
 
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 Impedimento de fogo: no caso de um raio ou outro fenômeno qualquer 
de fogo, o impedimento de fogo impede que o fogo alcance o interior 
do tanque. 
 
 Abafador de chama: dispositivo na linha de respiro do tanque operado 
manualmente para abafar o fogo no fim do tubo de respiro. 
 Tanque de teto flutuante: tetoflutuante ou móvel no sentido vertical, 
desenhado para impedir a perda de vapor e minimizar o perigo de fogo. 
 Espuma: um lençol de densidade mais baixa que o óleo ou água 
formado sobre os vapores perigosos para reduzir o perigo de explosão. 
 Válvula de pé: válvula colocada no fundo de um tubo vertical dentro do 
tanque onde existe uma bomba submersa, que durante a operação da 
bomba permanece fechado e no caso de remoção da bomba a válvula 
fecha. 
 Aquecedores: aquecedores internos ao tanque para aquecer o 
conteúdo do tanque com vapor ou outro fluido quente. 
 Tanque esférico: um tanque de forma esférica usado para a 
armazenagem de gases a altas pressões. 
 Tanque intermediário: Tanque usado para a armazenagem temporária 
de um líquido quando ele atingir um dado estado para ser então 
bombeado para o processo. 
 Bacia: um tanque normalmente formado no terreno para a 
armazenagem temporária de líquidos perigosos, um local de contenção 
localizado longe do processo ou da planta. 
 Sedimento: lama acumulada nos tanques e tubulação que consiste em 
sujeira, ceras e crostas dos tubos que deve ser eliminada 
periodicamente. 
 Bases: blocos de concreto ou estruturas de aço para o suporte de 
tubulações. 
 Fossa: uma cova que é um ponto baixo dentro da área para coletar 
líquidos para sua remoção posterior. 
 Área de tanques: um local onde estão instalados diversos tanques de 
armazenagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3.2. Tipos de tanques 
Os tanques usados em uma indústria química ou petroquímica têm como já 
vimos, muitas formas e dimensões variando de acordo com o fluido sendo 
armazenado e seu perigo potencial. Vamos ver neste capítulo alguns tipos usuais, 
começando com o tanque de teto cônico que vemos na Figura 3.1. 
Figura 3.1 
Este tanque armazena o fluido a pressão atmosférica ou a baixa pressão e é 
usado para muitos tipos de fluidos como: petróleo, produtos químicos, água, 
petroquímicos. Também é usado, para estes fins, o tanque com teto plano em lugar 
do teto cônico. 
Na Figura 3.2 vemos um tanque de teto flutuante. 
Figura 3.2 
Este tanque tem um teto que se movimenta para cima ou para baixo de 
acordo com o nível do fluido armazenado. Como não se forma um vazio na parte 
superior com a variação de nível do líquido, não se cria oportunidade para a 
 
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formação de vapor nessa área diminuindo ou impedindo o perigo de fogo ou 
explosão. Este tipo de tanque é muito comum nas refinarias de petróleo. 
Na Figura 3.3 temos o tanque de armazenagem à baixa temperatura. 
Figura 3.3 
Estes tanques são usados para a armazenagem de gases liquefeitos na sua 
temperatura de ebulição. São usados, por exemplo, para a armazenagem de amônia 
a temperatura de -28°F e metano a -258°F. 
Na Figura 3.4 temos um tanque de pressão horizontal que, devido a sua 
configuração, é chamado também de tanque bala, pois se parece com a bala de 
uma arma. 
Figura 3.4 
Estes tanques são usados para armazenar produtos sob pressão e são 
inteiramente construídos nas oficinas de caldeiraria sendo transportados prontos. As 
tampas destes tanques podem ser elípticas ou semi-esféricas, sendo a primeira 
usada para as pressões mais altas. 
O último tipo de tanque que vamos descrever é o tanque esférico que vemos 
na Figura 3.5. 
 
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Figura 3.5 
Este tanque é usado para grandes quantidades de líquidos ou gases sob 
pressão. Quando se sofre uma limitação de acesso para a planta fabril esta pode ser 
uma solução vantajosa para a estocagem a altas pressões de grandes volumes. 
 
3.3. Contenção de vazamentos 
A instalação de tanques de armazenagem para produtos inflamáveis, como é 
o caso na indústria petrolífera e muitas vezes na indústria química, leva à 
necessidade da construção de muros ou diques de contenção para o caso de 
vazamento ou falha de um dos tanques e dos tubos que ligam esses tanques. Essa 
contenção pode ser também uma segunda parede do tanque que tenha um volume 
para conter o líquido que possa vazar do tanque ou um dique contínuo que seja 
construído para conter todo o líquido que possa vazar. 
Este assunto está no âmbito do projetista da disposição da instalação que tem 
a especialização e responsabilidade de projetar a instalação das proteções e da 
passagem de tubulação e do transito para manutenção da instalação. O projetista 
das tubulações muitas vezes é chamado para auxiliar no layout (disposição) dos 
equipamentos e por isso damos aqui alguns exemplos de instalação para o 
profissional de projeto de tubulação. 
Os diques podem ser construídos de terra, de concreto, ser metálicos ou de 
alvenaria. Sua forma pode ser retangular, quadrada, circular ou mesmo irregular e 
deve se conformar com a topografia do lugar. Quando de tratar da contenção de 
líquidos inflamáveis as normas concernentes devem ser consultadas. 
 
 
 
 
 
 
 
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Um desenho comum é de construir os diques de terra como vemos na Figura 
3.6. 
Figura 3.6 
A altura típica dos diques é de 0,9m a 1,8m acima do nível do piso onde estão 
instalados os tanques e sua largura na parte superior deve ter um mínimo de 0,5m e 
a relação largura/altura da parede é 1,5/1. A largura do topo deve ser maior no caso 
em que o topo do dique tenha que ser transitável para veículos. A altura deve ser 
calculada para que a área de dique tenha o volume necessário de acordo com as 
normas de segurança aplicáveis. 
Também podemos construir os diques em concreto como mostrado na Figura 
3.7. 
Figura 3.7 
 
Estes casos se aplicam quando os diques não podem ser construídos em 
terra e devem estar dentro dos limites de bateria da instalação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Quando a instalação está próxima a zonas populosas os diques devem ser 
construídos em parede dupla como vemos na Figura 3.8. 
Figura 3.8 
 
Vemos no desenho um dique interno construído em concreto e um dique 
externo construído em terra que deve ter uma capacidade pelo menos igual ao 
volume do tanque. 
Existem outros tipos de diques como o combinado de terra e concreto que 
possibilita o uso de menos concreto no muro de contenção, como vemos na Figura 
3.9. 
Figura 3.9 
Existem outras possibilidades no caso de parques de tanques extensos 
quando se pode usar a topografia do terreno para instalar os tanques mantendo-os 
em nível mais baixo do que o nível do terreno e o caso dos tanques enterrados 
devido ao potencial de perigo de líquidos explosivos ou inflamáveis. 
Do ponto de vista da construção dos diques um último ponto que podemos 
tocar é como fazer o esvaziamento da área dos diques. 
 
 
 
 
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Como normalmente o líquido contido é perigoso devido à possibilidade de 
incêndio ou explosão, deve ser prevista a instalação de caimentos e locais para a 
coleta da drenagem como mostrado na Figura 3.10. 
Figura 3.10 
Essas válvulas devem estar normalmente fechadas, mas podem ser abertas, 
usando-se uma forma segura para isto como a operação à distância, por exemplo, 
no caso de um vazamento perigoso e as linhas de drenagem descarregam o líquido 
em um canal que leva o líquido para uma área segura. 
O acesso aos diques é um ponto muito importante, pois deve ser possibilitado 
o acesso de pessoas e veículos para manutenção e operação dessas instalações. 
Vemos na Figura 3.11 uma rampa construída para possibilitar a entrada de veículos 
na área de contenção. Essa rampa deve ter uma inclinação máxima de 15%. 
 
 
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Figura 3.11 
Também podem ser instaladas nessa área uma escada e plataforma para 
permitir o acesso de pessoal no lado oposto da área das bombas a fim de prover a 
operação e manutenção da área. 
Para estas instalações devem ser consultadas as normas pertinentes.O dimensionamento dos tanques e dos diques é uma tarefa complicada que 
incluí os custos e as possibilidades de espaço do terreno, o uso de tanques padrão 
para capacidades menores e a natureza das fundações necessárias. Mais uma vez 
lembramos que esta é uma tarefa do profissional treinado para o projeto de layouts 
de plantas industriais. 
 
3.4. Tubulação nos diques 
Na área dos tanques existem muitas tubulações e podem também estar 
instaladas bombas nesse espaço que interligam os tanques com as instalações na 
planta através de pontes de tubos como vemos na Figura 3.12. 
Figura 3.12 
Como alternativa as bombas podem estar instaladas fora da área dos diques 
e então os tubos devem atravessar a parede dos diques como vemos na Figura 
3.13. 
 
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Figura 3.13 
Neste caso deve ser instalada uma selagem que impede o líquido vazado de 
sair para fora da área do dique e este selo é mostrado na Figura 3.14. 
Figura 3.14 
No caso de tubulações revestidas com isolamentos térmicos ou outros 
isolamentos, a passagem pelo muro do dique deve permitir certo movimento e 
podemos usar uma selagem como mostra a Figura 3.15. 
Figura 3.15 
 
O layout das tubulações nas áreas dos diques pode tomar diversas formas e 
os suportes dos tubos devem obedecer às regras de segurança da área sem impor 
cargas sobre os equipamentos ou tanques. A Figura 3.16 mostra uma instalação 
típica de tanques e suas tubulações sendo mostradas em linhas cheias e tracejadas 
trajetos alternativos que o projetista pode escolher. 
 
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Figura 3.16 
 
 
 
 
 
 
 
Na Figura 3.17 está mostrada uma instalação de tubulação em um parque de 
tanques com a colocação de liras de expansão. 
Figura 3.17 
A proteção contra incêndio é normalmente projetada por firmas especializadas 
em proteção contra incêndio, mas é interessante para o projetista de tubulação ter 
alguma idéia sobre a disposição deste tipo de tubulação. Na Figura 3.18 você vê um 
arranjo de tubulação de espuma concentrada que é bombeada com água de um 
caminhão para um tanque de armazenagem para formar uma manta de espuma no 
tanque. 
 
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Figura 3.18 
 
Na Figura 3.19 vemos outro tipo de instalação de espuma concentrada de um 
caminhão para o tanque. 
Figura 3.19 
 
Uma alternativa aos sistemas móveis de proteção contra incêndio é o uso de 
hidrantes com água para combate à incêndio e sistema de monitoração no local 
como mostrado na Figura 3.20 
 
 
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Figura 3.20 
Todos esses sistemas devem ser projetados por projetistas especializados e 
instalados de acordo com os códigos locais de proteção contra incêndio. Antes de 
seu uso eles devem ser completamente inspecionados pelas autoridades em 
proteção contra incêndio e somente deve ser autorizado seu uso após aprovação 
por essas autoridades e pelos organismos competentes como, por exemplo, o corpo 
de bombeiros local. 
 
4. Tambores 
Os tambores são geralmente tanques cilíndricos ocos usados no processo 
como recipientes intermediários. Estes tanques são instalados no processo para 
receber fluidos das torres de destilação, de fracionamento e outros equipamentos 
para armazená-los temporariamente para serem enviados posteriormente para 
outros processos ou para armazenagem. 
Estes tanques também são usados no processo de geração de vapor, para a 
estocagem de catalisadores, desarejadores de água de alimentação das caldeiras 
que são equipamentos para retirar o ar e outros fins nos processos industriais. 
Vamos ver neste capítulo alguns detalhes referentes a esse tipo de tanques. 
 
4.1. Tipos de tambores 
Os tanques que chamamos aqui de tambores podem tomar diversas formas e 
são usados como dissemos, em diversos pontos do processo para a coleta e 
armazenamento de refluxos, como tanques pulmão para amortecer as variações na 
produção dos produtos e outros fins nos processos. Alguns tambores têm detalhes 
internos que são muito mais simples que os instalados nas torres de destilação e 
são usados somente como almofadas para separação da umidade dos fluidos, 
chicanas, para quebra de vórtices e para a distribuição dos líquidos. Os tambores 
podem ser horizontais ou verticais. Na Figura 4.1 vemos um tambor usado para 
tratar um gás antes de sua compressão. Ele tem uma chicana que dirige o gás para 
 
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o fundo do tanque, uma camada de material para desumidificar o gás e uma parte 
inferior para receber a umidade condensada que tem um regulador de nível que 
controla a bomba que retira a umidade condensada. 
Figura 4.1 
 
Na Figura 4.2 temos um tambor que armazena o refluxo em uma instalação 
de destilação. 
Figura 4.2 
 
 
 
 
Na Figura 4.3 temos um tambor desarejador de água típico para alimentação 
de caldeiras. 
 
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Figura 4.3 
 
4.2. Localização dos tambores 
Os tambores são localizados dentro de um processo seja ao lado dos 
equipamentos principais como os tambores de refluxo ou como os coletores de 
condensado que são isolados. Nos processos em sequência como itens seguidos 
em um processo como, por exemplo, bombas, condensadores e torres, o tambor 
deveria estar instalado para se obter uma tubulação de interligação econômica entre 
esses equipamentos. 
Como uma unidade auxiliar do processo os tambores e os itens que se 
relacionam com eles ficam localizados ao lado das pontes de tubos e são servidos 
por ruas ou estradas auxiliares para fins de manutenção. Em certos casos como os 
tambores de desarejadores ou de flash (chamas) ficam localizados acima das pontes 
de tubos. 
 
4.3. Arranjo das tubulações 
A tubulação dos tambores deve ser projetada de maneira a facilitar a 
colocação dos suportes e prover a flexibilidade suficiente para absorver os esforços 
durante a operação. Esta tubulação deve também ser arranjada em conjunto com a 
localização dos bocais, plataformas para acesso de operação e manutenção. A 
tubulação deve ser projetada de maneira a facilitar a instalação dos suportes e com 
a flexibilidade adequada para absorver as tensões durante a operação do sistema. 
Você deve notar que a tubulação deve ser projetada e suportada de forma 
que não transmita esforços aos vasos de pressão, tanques, tambores e quaisquer 
outros equipamentos do sistema, como bombas por exemplo. 
Veremos no estudo da apostila Projetos de Tubulações algumas regras e 
detalhes de como determinar a flexibilidade das tubulações a fim de evitar esforços 
nos equipamentos. 
 
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Se necessário as tubulações horizontais podem ser suportadas nos tambores, 
nas plataformas e nos suportes de concreto que apóiam os tambores e vasos. 
Vemos na Figura 4.4 uma forma de suportar os tubos ao redor dos tambores. 
Figura 4.4 
 
Na Figura 4.5 a forma de arranjo da tubulação nas bombas instaladas nos 
tambores. 
Figura 4.5 
 
 
 
 
 
 
 
 
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E na Figura 4.6 uma tubulação de alívio de pressão. Note que estas são 
sugestões e que a tubulação deve ser projetada e desenhada conforme as 
condições locais sendo estas figuras meras ilustrações do curso. 
Figura 4.6