PRONTUÁRIO DE VASO DE PRESSÃO
PRONTUÁRIO DE VASO DE PRESSÃO
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS
Características estruturais e mecânicas do vaso de pressão do compressor instalado no bloco B do Características estruturais e mecânicas do vaso de pressão do compressor instalado no bloco B do Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do AmazonasInstituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – – Campus Manaus Campus Manaus – – Distrito Industrial, Distrito Industrial, conforme estabelece a NR 13, item 13.6.4:
conforme estabelece a NR 13, item 13.6.4: 1.
1. IDENTIFICAÇÃOIDENTIFICAÇÃO 1.1
1.1 Fabricado e Certificado por: Schulz S/AFabricado e Certificado por: Schulz S/A 1.2
1.2 Fabricado para: IFAMFabricado para: IFAM – – CDMI CDMI 1.3
1.3 Modelo de Fabricação: CSL 10BR/100Modelo de Fabricação: CSL 10BR/100 1.4
1.4 Tipo: HorizontalTipo: Horizontal 1.5
1.5 Número de Série: Número de Série: 34160933416093 1.6
1.6 Ano de Fabricação: 2013Ano de Fabricação: 2013 1.7
1.7 Classe do Vaso: CClasse do Vaso: C 1.8
1.8 Categoria do Vaso: VCategoria do Vaso: V 2.
2. DADOS DE OPERAÇÃODADOS DE OPERAÇÃO 2.1
2.1 Fluido: ar comprimido com ou sem umidade (isento de substâncias corrosivas)Fluido: ar comprimido com ou sem umidade (isento de substâncias corrosivas) 2.2
2.2 Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA)[bar]: 8.49Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA)[bar]: 8.49 2.3
2.3 Temperatura Máxima de Operação [°C]: 93Temperatura Máxima de Operação [°C]: 93 2.4
2.4 Temperatura Mínima de Operação [°C]: -30Temperatura Mínima de Operação [°C]: -30 3.
3. DADOS DE PROJETODADOS DE PROJETO 3.1
3.1 Referência de Projeto: Código ASME SEÇÃO VIIIReferência de Projeto: Código ASME SEÇÃO VIII – – DIVISÃO I DIVISÃO I – – Edição 2013 Edição 2013 3.2
3.2 Volume Interno [litros]: 100Volume Interno [litros]: 100 3.3
3.3 Deslocamento teórico [l/min]: 283Deslocamento teórico [l/min]: 283 3.4
3.4 CostadoCostado 3.4.1
3.4.1 Comprimento Total [mm]: 610Comprimento Total [mm]: 610 3.4.2
3.4.2 Diâmetro [mm]: 408Diâmetro [mm]: 408 3.4.3
3.4.3 Material: Aço CarbonoMaterial: Aço Carbono 3.4.4
3.4.4 Espessura [mm]: 2,6Espessura [mm]: 2,6 3.5
3.5 TamposTampos 3.5.1
3.5.1 Material: Aço CarbonoMaterial: Aço Carbono 3.5.2
3.5.2 Localização: nas extremidadesLocalização: nas extremidades 3.5.3
3.5.3 Espessura [mm]: 2,6Espessura [mm]: 2,6 3.5.4
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): 2 1104 0,6 0,26 4, 766 / 0, 885 0,1 0, 885 40, 8 0,1 0, 26 S E e PMTA kg cm L e
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):
2 1104 0,6 0,26 8, 49 / 0, 6 20,14 0, 6 0, 26 S E e PMTA kg cm R e
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):
1 1
2,6 0,433
6 6
C e mm
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: D o / 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 responsável técnico) e medindo 1/3 da altura do tampo que é de 43,3 mm (medido “in loco” pelo responsável técnico). Portanto L = 610+43,3 = 653,33 mm. Assim sendo,
encontra-se a relação L D/ o 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 D o / e170, 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:
4 4 40 0,340 3 / 3 408 / 2, 6 a o B P MPa D e Em kg/cm2: 2 13, 6 13, 6 40 3, 47 / / 408 / 2, 6 a o B P kg cm D e
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:
4 0,125 0,125 7,97 10 / e 40, 8 / 0, 26 A R
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: 80 0,510 / 40,8 / 0, 26 a B P MPa R e Em 2 / : kg cm 2 10, 2 10, 2 80 5, 2 / / 408 / 2, 6 a B P kg cm R e
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 2
8, 49 /kg cm e a pressão externa admissível deve ser igual a 2
5, 2 /kg cm . 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
