Prontuário de Vaso de Pressão - Fabricio Damasceno de Araujo

PRONTUÁRIO DE VASO DE PRESSÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS Características estruturais e mecânicas do vaso de pressão do compressor instalado no bloco B do Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas  –   Campus Manaus  –   Distrito Industrial, conforme estabelece a NR 13, item 13.6.4:

1. IDENTIFICAÇÃO 1.1 Fabricado e Certificado por: Schulz S/A 1.2 Fabricado para: IFAM  –  CDMI  CDMI 1.3 Modelo de Fabricação: CSL 10BR/100 1.4 Tipo: Horizontal 1.5 Número 1.5  Número de Série: 3416093 1.6 Ano de Fabricação: 2013 1.7 Classe do Vaso: C 1.8 Categoria do Vaso: V

2. DADOS DE OPERAÇÃO 2.1 Fluido: ar comprimido com ou sem umidade (isento de substâncias corrosivas) 2.2 Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA)[bar]: 8.49 2.3 Temperatura Máxima de Operação [°C]: 93 2.4 Temperatura Mínima de Operação [°C]: -30

3. DADOS DE PROJETO 3.1 Referência de Projeto: Código ASME SEÇÃO VIII  –  DIVISÃO  DIVISÃO I  –  Edição  Edição 2013 3.2 Volume Interno [litros]: 100 3.3 Deslocamento teórico [l/min]: 283 3.4 Costado 3.4.1

Comprimento Total [mm]: 610

3.4.2

Diâmetro [mm]: 408

3.4.3

Material: Aço Carbono

3.4.4

Espessura [mm]: 2,6

3.5 Tampos 3.5.1

Material: Aço Carbono

3.5.2

Localização: nas extremidades

3.5.3

Espessura [mm]: 2,6

3.5.4

Raio de curvatura: a) Da coroa[mm]: 408 b) Das juntas[mm]: 24,48

3.5.5

Tipo de curvatura: Torisférica

3.6 Aberturas e Válvulas de Segurança 3.6.1

Abertura de Inspeção

3.6.1.1 Diâmetro [mm]: 33,3 3.6.2

Saída/Expurgo

3.6.2.1 Diâmetro [mm]: 21,7 3.6.3

Pressostato

3.6.3.1 Diâmetro [mm]: 14,0] 3.7 Pressão externa admissível [atm]: 120 3.8 Espessura mínima estrutural (Casco) 3.8.1

Fator A: 

3.8.2

Fator B: 

3.9 Tipo de solda: Solda de topo, por um só lado, sem mata-junta.

4. PROCESSO DE FABRICAÇÃO 4.1 Tampo e Costado: As placas não devem ser conformadas a frio por golpes para aço carbono,  podendo afetar as propriedades mecânicas do material a ser utilizado. Entretanto, podem ser conformadas na temperatura de forjamento desde que o material passe pelo tratamento de  Postweld Heat Treatment

(PWHT), onde se permite o alívio de tensões no material após o

 processo de soldagem. Especificado assim pelo código ASME, seção VIII Divisão 2. 4.2 Juntas: As juntas podem ser de forma soldada, a arco ou a gás, sendo especificado o chanfro a ser utilizado nessas juntas especificado pelo código ASME, seção VIII Divisão 1. A solda utilizado foi a solda de topo, que é aplicada apenas por um lado, sem utilização de mata-junta, ou seja, sem utilização de um suporte na parte inferior da solda que ajudaria a conter o material fundido na operação de soldagem.

5. INSPEÇÃO DO VASO DE PRESSÃO Tendo em vista que o vaso de pressão já está instalado e sua primeira inspeção realizada. A data de sua fabricação é de novembro de 2013 e considerando também que o vaso de pressão é de categoria V, a NR 13 especifica claramente que, para estabelecimentos que não possuam serviço autônomo de inspeção de equipamentos, o exame externo do vaso de pressão tem que ser feito a cada 5 anos, o exame interno a cada 10 anos e o teste hidrostático a cada 20 anos. Mas levando em consideração as instalações desfavoráveis da casa do compressor localizada no bloco B do campus do CMDI do IFAM, além do desconhecimento de outros testes feitos anteriormente, foram feitos exames, interno e externo, imediatos e pede-se que seja feito o teste hidrostático

imediatamente, para assim serem delimitados os exames externos e internos a cada 1 e 2 anos, respectivamente, e o teste hidrostático a cada 4 anos.

MEMORIAL DE CÁLCULOS DO VASO DE PRESSÃO SEGUNDO O CÓDIGO ASME, SEÇÃO VIII, DIVISÃO 1 Memorial de cálculos para a determinação de utilização, com segurança, do vaso de  pressão avaliado do Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas –  Campus Manaus  –  Distrito Industrial, no bloco B.

Aqui se encontram as considerações prévias para o desenvolvimento dos cálculos necessários, onde o vaso de pressão é do tipo casco cilíndrico, com tampos torisféricos, ambos com pequena espessura:

Classe e especificação do material: Aço-Carbono ASTM A-285-C; Forma de apresentação: Chapas; Tensão Admissível (S):  - (TELLES, pg. 218, tabela 10.1); Coeficiente de eficiência de solda (E)  –   Tipo: Solda de topo, feita por um só lado, sem mata junta: 0,6 - (TELLES, pg. 220, tabela 10.2);

Espessura para o tampo e para o casco (e): 2.6 mm  –  Previamente fornecido; Raio externo do cilindro: 204 mm  –  Medido pelo responsável técnico; Raio interno do cilindro (R)  –  Raio externo - espessura: 204  –   2, = 201,4 mm  –  Calculado pelo responsável técnico;

Raio de concordância do tampo torisférico - 6% do diâmetro externo do cilindro –  Previamente fornecido.

Raio da coroa (L): Igual ao diâmetro do cilindro, para tampos torisféricos 6% - (TELLES, pg. 224).

1. PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA)  –  TAMPO Para tampos torisféricos com raio de concordância de 6% do diâmetro do cilindro, a  pressão máxima de trabalho é determinada como (Código ASME, Seção VIII, Divisão 1,  parágrafo UG-32):  PMTA 

S  E e 0, 885  L  0,1  e



1104 0,6  0,26 0, 885  40, 8  0,1  0, 26



2

4, 766kg / cm

2. PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA)  –  CASCO (COSTADO) Para cascos cilíndricos de pequena espessura, a pressão máxima de trabalho admissível é determinada da seguinte forma (Código ASME, Seção VIII, Divisão 1, parágrafo UG-27):

 PMTA 

S  E e  R  0, 6  e

1104 0,6  0,26



20,14  0, 6  0, 26



2

8, 49kg / cm

3. MARGEM PARA CORROSÃO E/OU PARA EROSÃO OU USINAGEM Para paredes com espessura inferior à 6 mm, a margem para corrosão é calculada como (Código ASME, Seção VIII, Divisão 1, parágrafo UCS-25): C

1 

6



e

1 

6



2,6



0,433mm

4. CÁLCULO DA PRESSÃO EXTERNA PARA CASCOS CILÍNDRICOS Para a determinação da pressão externa, segundo o parágrafo UG-28 do código ASME, deve-se considerar a relação entre o diâmetro externo do cilindro e a sua espessura, que é dada  pela seguinte fórmula:

 Do

/e

408 / 2.6 156, 9 . Sendo essa relação maior que 10, então é





determinado o comprimento entre as tangentes do cilindro somados de 1/3 da altura de cada tampo (vaso cilíndrico sem anéis de reforço) - L. As tangentes estão separadas a 610 mm (medido “in loco” pelo “in loco” 

responsável técnico) e medindo 1/3 da altura do tampo que é de 43,3 mm (medido

pelo responsável técnico). Portanto L = 610+43,3 = 653,33 mm. Assim sendo,

encontra-se a relação

 L / Do



653, 33 / 408  1, 6  e então se determina o Fator A, a partir do

gráfico de proporções geométricas para vasos cilíndricos sob pressão externa (TELLES, pg. 233, Fig. 10.4, baseado na Fig. 5-UGO-28.0, do código ASME, Seção VIII, Divisão 1), que leva em consideração a relação

 Do

/ e  170 , levando-se em conta a margem para corrosão. Portanto, o

Fator A equivale a 0,0004. E encontra-se o Fator B a partir do gráfico para determinação da espessura de cascos cilíndricos e esféricos sobre pressão externa (TELLES, pg. 234, Fig. 10.5,  baseado Fig. 5-UCS-28.2, do código ASME, Seção VIII, Divisão 1). Como a temperatura de  projeto do vaso vai até 180 °C, o Fator B equivale a 40. Dessa forma, a pressão externa máxima admissível para o vaso, em MPa (Mega Pascal), é determinada por:  Pa

4 B 

3 Do / e

4 40 



3 408 / 2, 6



0,340 MPa



Em kg/cm2:  Pa

13, 6 B 

 Do / e

13, 6 40 



408 / 2, 6



2

3, 47 kg / cm

5. CÁLCULO DA PRESSÃO EXTERNA PARA TAMPOS TORISFÉRICOS Utilizando o parágrafo UG-33 do código ASME, para tampos torisféricos, determinamos Fator A da forma abaixo:  A

0,125 

 R / e

0,125 

40, 8 / 0, 26



7,97 10 

4



Onde R é raio externo da coroa. Determina-se o Fator B igualmente como fora determinado para o cálculo da pressão externa para cascos cilíndricos. Assim, o fator B corresponde a 80 e a pressão externa máxima admissível, em MPa, é:  Pa

80

 B 

 R / e



40,8 / 0, 26



0,510 MPa

Em kg / cm2 :  Pa

10, 2 B 

 R / e

10, 2 80 



408 / 2, 6



5, 2kg / cm

2

Tendo como base o fato de que o trabalho deve sempre ser em função da maior pressão determinada entre costado e tampo e assim a pressão máxima de trabalho admissível (interna) deve ser igual a 8, 49kg / cm2 e a pressão externa admissível deve ser igual a 5, 2kg / cm2 .

6. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO MATERIAL A ASTM diz que o aço-carbono A-285 -C é composto quimicamente, em porcentagem, segundo a tabela abaixo.

1 - Carbono

2 - Manganês

3 - Fósforo

4 - Enxofre

0,28

0,9

0,035

0,045

Manaus, 28 de Setembro de 2015

Responsável Técnico: Fabrício Damasceno de Araújo Matricula: 2013117660275