PROJETO MECÂNICO VASOS de PRESSÃO e …

1 PROJETO MEC NICO VASOS de PRESS O e trocadores de calor CASCO e TUBOS Revis o 2008 Carlos Falc o Apresenta o A finalidade deste texto orientar na utiliza o e interpreta o dos principais c digos adotados em PROJETO de VASOS de press o e trocadores de calor casco e tubos, al m de apresentar os assuntos que n o fazem parte, ou s o apresentados apenas parcialmente pelos c digos. O texto composto de dezesseis se es, cada uma tratando de um assunto espec fico, que representam a maioria dos t picos importantes e necess rios para o dimensionamento destes equipamentos. Est o abordados os requisitos relevantes e usuais, para PROJETO , dos c digos ASME Se o VIII Divis o 1 e Divis o 2, PD 5500 (BS 5500) e da norma europ ia EN 13445, bem como das publica es fundamentais como o WRC Bulletin 107 e Bulletin 297.

2 Ser dada maior nfase para o ASME Se o VIII Divis o 1, por ser o c digo de maior utiliza o no Brasil. Os c digos que praticamente n o tem aplica o, ASME Se o VIII Divis o 3 e AD-Merkbl tter, s o tratados apenas superficialmente. No caso de haver discord ncias entre o documento PD 5500 e a norma BS 5500 (ver item ), publicados pelo BSI - British Standard Institution, neste texto prevalece a Edi o de 1997 Amendment dezembro de 1999, desta ltima. A edi o de 2007 do ASME Se o VIII Divis o 2, foi modificada significativamente em rela o s edi es anteriores. Para possibilitar a adapta o s modifica es, o ASME atrav s do Code Case 2575, est permitindo, at julho de 2009, o uso da edi o 2004 Addenda 2006. desta forma que est considerado no texto aqui apresentado. claro que, devido din mica dos c digos, das normas e publica es de PROJETO , incorporando periodicamente altera es e complementa es, necess rio consult -las nas suas ltimas edi es.

3 Maio de 2008 Texto registrado sob o n mero 284827 do Livro 514 folha 487 do Escrit rio de Direitos Autorais da Funda o Biblioteca Nacional do Minist rio da Cultura i Revis o 2008 Sum rio 1. Crit rios e C digos de PROJETO .. 1 ASME Section VIII, Division 1 Rules for Construction of Pressure 1 ASME Section VIII, Division 2 Rules for Construction of Pressure Vessels Alternative Rules .. 3 ASME Section VIII, Division 3 Rules for Construction of Pressure Vessels Alternative Rules for High Pressure Vessels .. 4 Crit rios para escolha entre Divis o 1 e Divis o 4 PD 5500 (BS 5500) Specifications for Unfired fusion welded pressure vessels 5 AD-Merkbl tter .. 7 EN 13445 Unfired pressure vessels 7 Compara o de dimensionamento entre ASME Se o VIII, Divis es 1 e 2, PD 5500 (BS 5500), AD-Merkbl EN 13445 para um casco cil ndrico submetido press o 9 Evolu o do ASME Se o VIII Divis o 10 Crit rios para equipamentos existentes 11 2.

4 Categorias, Combina o e Limites de Tens es .. 15 Tens es prim rias (Pm, Pb e PL) .. 15 Tens es secund rias (Q) .. 16 Tens es de pico (F) .. 16 Combina o e limites de intensidade de tens es .. 17 Bases para crit rio de tens es prim rias e secund rias do ASME Se o VIII Divis o 2, PD 5500 (BS 5500) e EN 19 3. Tens es em VASOS de Press o .. 28 Cascos Cilindricos .. 28 Casco Esf ricos e Tampos Semi-esf 29 Tampos e Se es C nicas .. 29 Tampos Torisf ricos .. 30 Tampos Semi-el pticos .. 32 Tampos Toric nicos .. 32 Tens es em 33 4. Materiais e Corros o .. 35 Corros o por perda de espessura e vida til .. 35 Resist ncia para condi es de temperatura .. 36 Custo .. 37 Facilidade de fabrica o.

5 37 Disponibilidade no mercado .. 38 Servi os especiais e corros o sob tens o .. 38 5. VASOS Verticais .. 41 Tens es circunferenciais devidas press o .. 41 Tens es longitudinais .. 41 Deflex o est tica .. 44 Vibra es induzidas pelo vento .. 44 ii Revis o 2008 PROJETO Mec nico de VASOS de Press o e trocadores de calor Casco e Tubos 6. VASOS Horizontais .. 49 An lise de tens es .. 51 7. Suportes de VASOS de Press o .. 65 Suportes de VASOS verticais .. 65 Suportes de VASOS horizontais .. 86 8. Bocais e Refor os .. 89 Teoria das aberturas refor adas .. 90 Crit rios para refor os conforme ASME Se o VIII Divis o 1 .. 91 Espessura m nima de 98 9.

6 Flanges .. 100 Tens es atuantes .. 102 Tipos de flanges .. 103 Dimensionamento de flanges .. 104 Par metros adicionais para dimensionamento .. 114 Flanges padronizados .. 115 10. Juntas de Veda o .. 117 Mec nica da veda o .. 117 Fatores de sele o .. 118 Materiais das juntas .. 118 Tipos e faces de flanges .. 118 Tipos de juntas .. 120 Dureza m xima das juntas met licas .. 122 Problemas de veda o .. 122 11. Tens es Localizadas em Bocais e Suportes.

7 125 Procedimentos de avalia o das tens es localizadas .. 129 Escopo de aplica o, limites e vantagens do Boletim 197, Boletim 297, PD 5500 (BS 5500) e EN 130 Procedimento simplificado para c lculo das tens es localizadas em bocais .. 131 Procedimento simplificado para c lculo das tens es localizadas em suportes estruturais .. 135 C lculo por elementos finitos .. 137 . 12. Press o M xima de Trabalho Admiss vel (PMTA) .. 140 Determina o da PMTA .. 140 PMTA dos componentes principais .. 141 PMTA dos componentes secund rios .. 141 PMTA considerando cargas localizadas .. 146 13. Dimensionamento Mec nico de trocadores de calor Casco e 147 Condi es de PROJETO .

8 152 Dimensionamento mec nico .. 152iii Revis o 2008 PROJETO Mec nico de VASOS de Press o e trocadores de calor Casco e Tubos 14. Concentra o de Tens es .. 167 Introdu o a fadiga .. 167 Tens es m dias e amplitude das tens es alternadas. Determina o do n mero de ciclos admiss veis .. 167 Danos acumulados .. 169 Crit rios do ASME Se o VII, Divis o 2 e PD 5500 (BS 5500) para avalia o de fadiga .. 170 Crit rios da EN 13445 para avalia o de 173 Tens es de 174 Fatores de concentra o de tens 174 15. Fratura Fr gil e Temperatura M 179 Mec nica da fratura.

9 179 Crit rios do ASME Se o VIII Divis o 1 e Divis o 2 para baixa 181 Crit rios do ASME Se o VIII, Divis o 3 .. 188 Crit rios do PD 5500 (BS 5500).. 188 Crit rios do AD-Merkbl 188 Crit rios da EN 188 16. Efici ncia de soldas .. 193 Efici ncia de soldas para ASME Se o VIII Divis o 193 Efici ncia de soldas para ASME Se o VIII Divis o 2 e Divis o 3, PD 5500 (BS 5500), AD Merkbl tter e EN .. 197 Refer ncias .. 198 iv Revis o 2008 PROJETO Mec nico de VASOS de Press o e trocadores de calor Casco e Tubos 1 Crit rios e C digos de PROJETO Os VASOS de press o e trocadores de calor s o equipamentos usados principalmente em ind strias de processo, refinarias de petr leo, petroqu micas e ind strias aliment cia e farmac utica.

10 Estes equipamentos devem ser projetados e fabricados de forma a evitar as suas principais causas de falha, que s o: Deforma o el stica excessiva, incluindo instabilidade el stica; Deforma o pl stica excessiva, incluindo instabilidade pl stica; Altas tens es localizadas; Flu ncia a alta temperatura; Fratura fr gil a baixa temperatura; Fadiga; Corros o. Como conseq ncia de v rios acidentes graves, ocorridos principalmente nos Estados Unidos no in cio do s culo XX, foram criados grupos de trabalho para definirem crit rios seguros de PROJETO , fabrica o e inspe o de VASOS de press o e, desta forma, surgiram os c digos de PROJETO . O primeiro c digo americano, para VASOS , foi editado pelo ASME (American Society of Mechanical Engineers), em 1925, intitulado Rules for Construction of Pressure Vessels , Section VIII, 1925 Edition.