Aula_25

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PREVENÇÃO E CONTROLE DE RISCOS EM
MÁQUINAS, EQUIPAMENTOS E INSTALAÇÕES
CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E 
TUBULAÇÕES
NPG1449
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS II.
AULA 25
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NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRESSÃO ATMOSFÉRICA.
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NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
CORRESPONDÊNCIA ENTRE UNIDADES DE MEDIDAS.
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	Kpa
(KN/m²)	bar	Kgf/cm²	Psi
(lbf/pol²)	atm	mmHg
(torr)	mH2O
(mca)
	100	1	1,019716	14,503	0,9869	750,062	10,19716
	98,0665	0,980665	1	14,2233	0,967841	735,556	10,00
	6,8947	0,068947	0,070307	1	0,068046	51,715	0,70307
	101,325	1,01325	1,03323	14,6959	1	760	10,33226
	133,322	1,33322	1,3595	19,368	1,31579	1000	13,59
	9,80665	0,09806	0,1000	1,42233	0,09677	73,556	1
	1	0,0100	0,01019	0,14503	0,009869	7,50062	0,10197
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRESSÃO ATMOSFÉRICA.
Como funciona a panela de pressão
Trata-se de uma panela totalmente vedada, que impede que o vapor escape. Como esse vapor vai se acumulando dentro da panela, a pressão dentro dela aumenta e fica maior do que a pressão atmosférica.
Como o nível do mar é o máximo de pressão atmosférica que podemos ter para cozinhar a panela com uma pressão mais alta por dentro é a única maneira de conseguir que a água suba para uma temperatura superior a 100ºC, atingindo mais ou menos 120°C. Com uma temperatura mais alta da água, suas batatas cozinharão rapidinho!
Válvula de Segurança
Válvula com Pino
Vapor
Água
Alimentos
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
Vasos de Pressão: São estruturas fechadas contendo líquidos ou gases sob pressão. 
Exemplos: Tanques, tubos e cabines pressurizadas em aeronaves e veículos espaciais. 
Considere, no interior de uma certa massa líquida, uma porção de volume V limitada pela superfície A. Se dA representar um elemento de área e dF a força que nela atua, a pressão será:
A força Fn é aplicada perpendicularmente à parede do recipiente
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
O Conceito de Fluido: Experiência das duas placas
“A tensão de cisalhamento é diretamente 
proporcional ao gradiente de velocidade.”
A constante de proporcionalidade da lei de Newton 
da viscosidade é a viscosidade dinâmica, ou 
simplesmente viscosidade : 
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CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
MANÔMETROS E PRESSOSTATOS DEVEM SER MONITORADOS CONSTANTEMENTE:
CALDEIRAS A VAPOR
Manômetro:
Pressão de Trabalho
Pressostatos desligam os Combustores e fazem o bloqueio geral da Caldeira no caso de sobrepressão.
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CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
RISCOS DURANTE A OPERAÇÃO DAS CALDEIRAS A VAPOR
Explosões na parte do Gás, na alimentação do combustível e explosões na parte da água podem ocorrer se não tratados da forma correta. Os Queimadores permitem a queima com óleo combustível ou gás natural.
Queimadores da Caldeira
Painel de acendimento e segurança da Caldeira
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CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
RISCOS DURANTE A OPERAÇÃO DAS CALDEIRAS A VAPOR
As Caldeiras possuem detectores de chama, pois em caso de falha de chama, ou seja, se o maçarico apagar, automaticamente o painel de segurança interrompe o gás para evitar o excesso de combustível e a explosão.
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CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
RISCOS DURANTE A OPERAÇÃO 
DAS CALDEIRAS A VAPOR
Na parte da água, o risco ocorre se o nível da água for perdida no Tubulão Superior, por exemplo, por questões de vazamento, os maçaricos deverão ser apagados evitando assim uma deformação na caldeira.
Vapor Saturado
Tubulão Superior
H2O
Tubulão Inferior
Calor
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CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
RISCOS DURANTE A OPERAÇÃO DAS CALDEIRAS A VAPOR
	 Os níveis de água dentro de uma Caldeira devem ser mantidos dentro de um intervalo cuidadosamente definidos.
	 Se muito autos podem ser levados ao arraste.
	 Se muito baixo, o detector de nível baixo alarma e desliga a Caldeira.
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Saída de Vapor
Entrada de água
 de alimentação
CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
PRINCÍPIOS DE TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
RISCOS DURANTE A OPERAÇÃO DAS CALDEIRAS A VAPOR
	 A Caldeira tem que ser dotada de entrada de água modulada e pré-aquecida proporcionando um funcionamento otimizado com vapor de boa qualidade.
	 Com as novas tecnologias disponíveis, é possível operar Caldeiras de modo automático .
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INTRODUÇÃO: VASOS DE PRESSÃO
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
Os Fluidos, sejam gases ou líquidos, não possuem forma definida. O Gás tende a ocupar o volume do recipiente que o contém e o líquido se acomoda ao recipiente mantendo uma superfície plana, acima da qual pode existir vapor também exercendo uma pressão.
Quanto menor for o Volume do espaço vazio, maior será a Pressão, pois Pressão e Volume são inversamente proporcionais.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
Patm = 1atm ~= 10 Pa
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Vasos de pressão são todos os reservatórios, de qualquer tipo, dimensões ou finalidades, não sujeitos à chama, fundamentais nos processos industriais que contenham fluidos e sejam projetados para resistir com segurança a pressões internas diferentes da pressão atmosférica, ou submetidos à pressão externa, cumprindo assim a função básica de armazenamento.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
Vasos de pressão: Armazenam ar comprimido e gases tais como: amônia, gás sulfídrico, hidrogênio, oxigênio, entre outros.
Estão presentes em: Postos de gasolina, consultórios dentários e no setor petroquímico. Uma petroquímica pode chegar a ter dois mil vasos de pressão.
Como o risco de explosão desse equipamento é alto, existe uma norma, a NR 13, que regulamenta desde o treinamento do trabalhador até a manutenção e a inspeção frequente dos vasos.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
Em refinarias de petróleo, Usinas de Açúcar e Etanol, Indústrias Químicas e Petroquímicas os vasos de pressão constituem um conjunto importante de equipamentos que abrangem os mais variados usos.
 O projeto e a construção de vasos de pressão envolve uma série de cuidados especiais e exige o conhecimento de normas e materiais adequados para cada tipo de aplicação, pois as falhas em vasos de pressão podem acarretar consequências catastróficas até mesmo com perda de vidas, sendo considerados os Vasos de Pressão equipamentos de grande periculosidade.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
Acumuladores
Acúmulo
Passagem
De Passagem: A água é aquecida ao passar por uma serpentina aquecida a gás ou eletricamente.
De Acumulo: A água é mantida aquecida no interior do boiler utilizando como combustível gás ou eletricidade.
Vasos de Pressão e Reservatórios de Ar comprimido se enquadram na norma NR-13 e ASME VIII, American Society of Mechanical Engineers
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
DOCUMENTAÇÃO
A documentação que deve acompanhar os vasos de pressão durante toda a sua vida útil. Esta documentação compõe o histórico do vaso de pressão, cobrindo tanto o período anterior à operação (projeto, fabricação e montagem), quanto o período em serviço (ocorrências operacionais, inspeção e manutenção). Este conjunto de informações é necessário para a determinação os limites operacionais e a vida residual dos vasos de pressão.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSTALAÇÃO DO VASO DE PRESSÃO:
Atenção especial às necessidades de se ter à vista os medidores de temperatura, pressão e nível para facilitar a rápida verificação, sendo também necessária a presença de rotas de fuga, iluminação e ventilação adequadas, para que haja segurança para os operadores no campo.21
INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DOS VASOS DE PRESSÃO:
A segurança na operação dos vasos de pressão é focado no uso de procedimentos escritos e na qualificação dos operadores.
O objetivo é garantir que qualquer reparo ou serviço que venha a ser realizado tenha a sua qualidade garantida. Para tal, é necessário que seja implementado um “Projeto de Intervenção, reparo e parada”, que deve contemplar todos os procedimentos normativos para a execução do serviço.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA NOS VASOS DE PRESSÃO:
Define que os vasos de pressão devem sofrer inspeções de segurança inicial, periódicas e extraordinárias. As periódicas têm seu intervalo máximo, definidos em função do risco de falha com base no produto “PV” e da classificação do fluído.
Esta forma de classificar o risco leva em consideração somente os aspectos relacionados com a consequência de uma falha estrutural, o que torna a matriz da NR-13 “estática”, isto é, os equipamentos apresentarão o mesmo risco durante toda a vida. 
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA NOS VASOS DE PRESSÃO:
Análise
A NR-13 estabelece para os vasos de pressão uma classificação que define os intervalos máximos entre inspeções, se for realizada uma inspeção de melhor ou pior qualidade nos períodos determinados pela NR-13, não há um mecanismo na Norma que permite estabelecer diretamente se o risco após a inspeção está ou não adequado para o vaso operar pelo tempo de campanha previsto.
INI - Inspeção não intrusiva
IRB - Inspeção baseada em riscos
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA NOS VASOS DE PRESSÃO:
A NBR 16455 de 06/2016 - Vasos de pressão - Metodologia para inspeção não intrusiva estabelece uma metodologia de inspeção (INI) para permitir postergar ou substituir a inspeção interna de vasos de pressão. Aplica-se aos vasos de pressão soldados, construídos a partir de metais, e aos componentes, acessórios e conexões a eles associados. Não se aplica às caldeiras e aquecedores.
24,5
INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA NOS VASOS DE PRESSÃO:
O que é uma Inspeção Baseada em Risco (IRB)? Trata-se de um processo de identificação, avaliação e mapeamento de riscos industriais (causados por corrosão e fraturas por estresse) capazes de comprometer a integridade tanto de equipamentos de pressão quanto de elementos estruturais. A IBR abrange riscos que podem ser controlados mediante inspeções e análises adequadas. Durante o processo, os engenheiros elaboram as estratégias de inspeção (o que, quando e como inspecionar) mais adequadas para os mecanismos de degradação previstos ou observados.
Matriz de Risco
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA NOS VASOS DE PRESSÃO:
Matriz de Risco
VARIÁVEIS DE FALHA: Volume contido no equipamento, composição do fluido, presença de contaminantes no fluido de processo, características construtivas do equipamento, localização física da instalação, etc... 
DIMINUIR PROBABILIDADE DE FALHA: PLANO DE INSPEÇÃO, O RISCO É REDUZIDO PARA PARÂMETOS ACEITÁVEIS.
Na matriz de risco da figura, observa-se a redução de riso no eixo da probabilidade de falha. 
25,5
RISCO = SEVERIDADE X PROBABILIDADE
INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
INSPEÇÃO DE SEGURANÇA NOS VASOS DE PRESSÃO:
(a) sem inspeção; e (b) após inspeção.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
ENQUADRAMENTO DOS VASOS DE PRESSÃO:
	O que a NR-13 considera como Vaso de Pressão?
	Como enquadrá-lo?
 
	 Grupo potencial de risco ?
	Classe de fluido ?
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
ENQUADRAMENTO DOS VASOS DE PRESSÃO:
Um vaso que opera com vapor a 2 Kgf/cm² de pressão e possui um volume de 2 m³.
Vamos verificar que é um vaso de pressão através do produto P x V > 8 onde:
P= KPa sendo que 1 Kgf/cm² = 98,066 KPa e V= m³, portanto P X V > 8 , OK
Agora vamos verificar o GRUPO POTENCIAL DE RISCO:
1 Kgf/cm² = 0,098 Mpa; 
Então temos 2 Kgf/cm² de vapor, que é equivalente a 0,196 MPa
P (0,196) x V (2m³) = 0,392 Grupo 1- P . V >= 100
 Grupo 2 - P . V < 100 e P . V >= 30
 Grupo 3 -P . V < 30 e P . V >= 2,5
 Grupo 4 -P . V < 2,5 e P . V >= 1
 Grupo 5- P . V < 1
1 MPa correspondente a 10,197 kgf/cm².
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INTRODUÇÃO:
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ENQUADRAMENTO DOS VASOS DE PRESSÃO:
Classificação do Fluido dos Vasos de Pressão:
1- Para efeito desta NR os vasos de pressão são classificados em categorias seguindo o tipo de fluido e o Potencial de risco.
1.1 – Os fluidos contidos nos vasos de pressão são classificados conforme descrito a seguir:
Classe “A”
	Fluidos inflamáveis – Combustível com temperatura superior ou igual a 200º C;
	Fluidos tóxicos com limite de tolerância igual ou inferior a 20 ppm;
	Hidrogênio;
	Acetileno.
28,5
INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
ENQUADRAMENTO DOS VASOS DE PRESSÃO:
Classificação do Fluido dos Vasos de Pressão
Classe “B”
	Fluidos combustíveis com temperatura inferior a 200ºc;
	Fluidos tóxicos com limite de tolerância superior a 20 ppm.
Classe “C”
	Vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido.
Classe “D”
	Água ou outros fluidos não enquadrados nas classes “A”, “B” ou “C”, com temperatura superior a 50ºC.
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INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
ENQUADRAMENTO DOS VASOS DE PRESSÃO:
29,5
	CLASSE DE FLUIDO	GRUPO POTENCIAL DE RISCO
	1	2	3	4	5
	P.V >=100	P.V<100	P.V<30	P.V<2,5	P.V<1
	P.V>=30	P.V>=2,5	P.V>=1
	CATEGORIAS
	 "A" . Líquidos Inflamáveis, Combustível com temperatura igual ou superior a 200º C, Tóxico com Limite de Tolerância <=30ppm, Hidrogênio, Acetileno	I	I	II	III	III
	 "B" . Combustível com temperatura menor que 200º C, Tóxico com Limite de Tolerância >=20ppm	I	II	III	IV	IV
	 "C" . Vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido	I	II	III	IV	V
	"D" . Água ou outros fluidos não enquadrados nas classes “A”, “B” ou “C”, com temperatura superior a 50ºC.
	II	III	IV	V	V
INTRODUÇÃO:
NR-13: CALDEIRAS, VASOS DE PRESSÃO E TUBULAÇÕES
ENQUADRAMENTO DOS VASOS DE PRESSÃO:
Esta categoria serve para definir o intervalo e sensibilidade, ou seja, o critério da inspeção em função da periculosidade.
100
30
2,5
1
1
2
3
4
5
30
	CLASSE DE FLUIDO	GRUPO POTENCIAL DE RISCO
	1	2	3	4	5
	P.V >=100	P.V<100	P.V<30	P.V<2,5	P.V<1
	P.V>=30	P.V>=2,5	P.V>=1
	CATEGORIAS
	 "A" . Líquidos Inflamáveis, Combustível com temperatura igual ou superior a 200º C, Tóxico com Limite de Tolerância <=30ppm, Hidrogênio, Acetileno	I	I	II	III	III
	 "B" . Combustível com temperatura menor que 200º C, Tóxico com Limite de Tolerância >=20ppm	I	II	III	IV	IV
	 "C" . Vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido	I	II	III	IV	V
	"D" . Água ou outros fluidos não enquadrados nas classes “A”, “B” ou “C”, com temperatura superior a 50ºC.
	II	III	IV	V	V
dy
dv
 
 
a
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