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Estudo da Divisão II da ASME
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
Centro de Tecnologia e Geociências
Departamento de Engenharia Mecânica
CARLOS HENRIQUE DA SILVA
LEOMI DE SOUZA SILVA
VASOS DE PRESSÃO: NORMA ASME, SEÇÃO VIII, DIVISÃO II
Recife2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
Centro de Tecnologia e Geociências
Departamento de Engenharia Mecânica
CARLOS HENRIQUE DA SILVA
LEOMI DE SOUZA SILVA
VASOS DE PRESSÃO: NORMA ASME, SEÇÃO VIII, DIVISÃO II
Trabalho referente à disciplina de Vasos de Pressão do curso de
Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco, orientado pelo
professor Adson Beserra da Silva.
Recife2016
Sumário1 Introdução............................................................................................................................4
2 Caracterização da Norma.....................................................................................................5
2.1 Histórico.......................................................................................................................5
2.2 Divisões........................................................................................................................6
2.3 Aplicabilidade...............................................................................................................7
3 Descrição dos modelos de cálculo........................................................................................8
3.1 Junções Soldadas........................................................................................................10
3.1.1 Tabela 1. Definições de categorias de soldas......................................................11
3.1.2 Tabela 2. Definições de tipos de soldas..............................................................12
3.2 Cálculo da Espessura de Parede para Pressão Interna...............................................13
3.2.1 Costado Cilíndrico...............................................................................................14
3.2.2 Costado Cônico...................................................................................................14
3.2.3 Costado Esférico e Tampo Semiesférico.............................................................15
3.2.4 Tampo Torisférico (espessura uniforme)............................................................15
3.2.5 Tampo Torisférico (não uniforme)......................................................................19
3.2.6 Tampos Elipsoidais.............................................................................................19
3.3 Cargas Combinadas....................................................................................................20
3.3.1 Figura 5. Costados Submetidos a Carregamentos Combinados..........................21
3.4 Projeto de Costados Submetidos a Pressão Externa..................................................21
3.5 Projeto de Aberturas em Tampos e Costados............................................................22
3.6 Projeto de Tampos Planos..........................................................................................22
3.7 Outras considerações.................................................................................................22
3.8 Projeto por análise.....................................................................................................23
4 Conclusão...........................................................................................................................24
5 Referências.........................................................................................................................24
1 Introdução
O código para vasos de pressão ASME VIII (Pressure Vessel Boiler Code),
define vasos de pressão como sendo todos os reservatórios, de qualquer tipo, dimensões
ou finalidade, não sujeitos a chama, que contenham qualquer fluído em pressão
manométrica igual ou superior a 1,02 kgf/cm² ou submetidos à pressão externa.
Vasos de pressão são equipamentos amplamente utilizados em indústrias de
processo, refinarias de petróleo, petroquímicas, indústrias farmacêuticas e alimentícias.
Esses equipamentos devem ser projetados de modo a evitar as principais falhas que
estão diretamente relacionadas ao conteúdo da disciplina de resistência dos materiais,
tais como:
• Deformação elástica excessiva, incluindo instabilidade elástica;
• Deformação plástica excessiva, incluindo instabilidade plástica;
• Altas tensões localizadas;
• Fluência a alta temperatura;
• Fratura frágil à baixa temperatura;
• Fadiga;
• Corrosão.
O presente trabalho irá caracterizar e descrever a norma ASME Seção VIII-
Divisão II, que se baseia em um projeto alternativo de vasos de pressão. Esta divisão
contém requisitos obrigatórios, proibições específicas e não-obrigatórias, orientação
para o projeto, materiais, fabricação, exame, inspeção, testes e certificação de vasos de
pressão e os seus dispositivos de alívio de pressão associados. Será dada ênfase na
caracterização da norma, apresentando o histórico, as divisões da seção VIII, aplicações
e cálculos de projetos de vasos de pressão relativos a essa divisão.
2 Caracterização da Norma
2.1 Histórico
Com a revolução industrial nos meados do século XIX, a utilização de máquinas
a vapor aumentou e, como consequência, frequentes acidentes com caldeiras
começaram a acontecer.
Uma explosão em Londres, em 1815, deu origem a uma investigação, pelo
parlamento britânico. Chegou-se à conclusão de que o acidente aconteceu devido à má
construção, a materiais não adequados e à pressão excessiva nas caldeiras. Foi imposto
então que as caldeiras fossem construídas de ferro forjado, com tampos hemisféricos e
com duas válvulas de segurança. Essas imposições, que hoje podem parecer simplistas,
representaram, entretanto, na época um grande avanço tecnológico.
Em 1905, em Brockton, Massachusetts, ocorreu um trágico acidente em uma
fábrica de sapatos, matando 58 pessoas e deixando 117 feridos. Depois deste acidente, o
estado de Massachusetts criou a primeira legislação para projeto e construção de
caldeiras a vapor. Esta norma foi criada em 1907, conhecida como Massachusetts Rules,
e estabelecia coeficiente de segurança de 4,5 em relação ao limite de resistência do
material. Essa norma foi o começo da norma ASME.
Em 1911, criava-se uma comissão especial da ASME (American Society of
Mechanical Enginners) para elaborar uma norma cuja primeira edição apareceu em
1914, contendo apenas caldeiras estacionárias. Só em 1924 seria publicada, pela
primeira vez, a Seção VIII do Código ASME, relativa aos vasos de pressão não sujeitos
a chama.
O primeiro código americano, para vasos, foi editado pela ASME (American
Society of Mechanical Engineers) em 1925, intitulado “Rules for construction of
pressure
vessels” section VIII, 1925 Edition.
Atualmente o código ASME é dividido nas seguintes seções:
• Seção I – Código para Construção de Caldeiras;
• Seção II – Especificação de Materiais;
• Seção III – Regras para construção de Componentes Nucleares;
• Seção IV – Regras para construção de Caldeiras; heating boiler (caldeira de calefação);
• Seção V – Ensaios Não-Destrutivos;
• Seção VI – Regras recomendadas para manutenção e operação de caldeiras;
• Seção VII – Regras recomendadas para manutenção e operação de caldeiras;
• Seção VIII – Regras para construção de vasos de pressão;
• Seção IX – Qualificações de Soldagem e Brasagem;
• Seção X – Código de Vasos de Pressão e Caldeiras – Fibras – Vasos de Pressão
com Reforçamentos Plásticos;
• Seção XI – Regras para Inspeção de Plantas e Componentes Nucleares;
• Seção XII – Regras para construção de Tranques Transportáveis.
2.2 Divisões
O ASME Seção VIII é dividida em três divisões:
ASME Section VIII, Division I – Rules for Construction of Pressure Vessels.
Essa norma determina regras apenas para dimensionamentos dos
componentes principais (casco, tampos, reduções, flanges, bocais e reforços),
submetidos à pressão interna ou externa.
Este código é limitado a pressões interna, máxima de 20685 kPa e mínima de
103 kPa, ou externa máxima de 103 kPa. Tem como critério de projeto a teoria
da “máxima tensão de ruptura”.
O código unicamente trata de dimensionamento para pressões nos
componentes principais, não apresentando métodos para computação e avaliação
ASME Section VIII, Division II – Rules for Construction of Pressure Vessels –
Alternative Rules.
A divisão II do código ASME, foi criada em 1969 como alternativa à
divisão I, adotando critérios e detalhes de projeto, fabricação, exames e testes
mais rigorosos e tensões admissíveis superiores, além de não limitar a pressão
do projeto.
Esse código leva em consideração uma tecnologia mais avançada
adotando um novo critério de projeto. É adotada a teoria da máxima tensão de
cisalhamento, conhecida do critério de Tresca.
Essa norma admite tensões maiores do que as da divisão I, conduzindo,
assim, em menores espessuras e menor peso para o vaso. Em contrapartida, para
garantir um grau de segurança equivalente, ou mesmo maior, é feita uma série de
exigências adicionais de projeto, cálculos, materiais, fabricação e inspeção, que
resultam evidentemente em maior custo, de forma que nem sempre compensa a
economia feita em materiais e em solda.
ASME Section VIII, Division III – Rules for Construction of Pressure Vessels –
Alternative Rules for high pressure vessels.
A divisão III do código ASME surgiu recentemente com a ênfase para
equipamentos projetados para operarem com alta pressão, em geral acima de
68995 kPa. Entretanto pode ser usada para pressões inferiores e não restringem a
aplicabilidade, em função da pressão, das divisões I e II.
Apesar de ser semelhante à Divisão II nos critérios de projeto, adotando
também a teoria da máxima tensão de cisalhamento, a classificação e análise de
tensões e avaliação de fadiga é mais rigorosa do que esta divisão.
A análise de fadiga é mandatória para equipamentos projetados por essa
divisão.
2.3 Aplicabilidade
O código ASME Divisão II é obrigatório para os vasos em serviços cíclicos
(sujeito à análise de fadiga), vasos de construção especial e vasos para serviços muitos
severos.
Sempre que um vaso de pressão está sujeito a carregamentos cíclicos e
gradientes térmicos, deve ser projetado por esta divisão, pois apenas nela estão previstas
metodologias de cálculos para estas exigências. Também é o caso de equipamentos com
pressão interna de projeto superior a 20685 kPa.
Segue algumas outras considerações em que a Divisão II é mais apropriada:
• Quando o diâmetro for maior que 1500mm e a pressão interna
ultrapassar 7,0MPa;
• Quando o vaso for construído de material de qualidade superior aos
aços carbono e a pressão for superior a 2,0MPa;
• Quando o vaso for do tipo multicamada;
• Quando a razão diâmetro/camada for menos que 16;
• Quando a espessura for maior que 75mm.
3 Descrição dos modelos de cálculo
No parágrafo 4.1 da Seção VIII, Divisão II da Norma ASME são
apresentados os requisitos básicos para a aplicação das regras de projeto definidas por
essa divisão. É importante salientar que, como é ressaltado na própria divisão, os casos
em que a parte 4 não contempla devem ser analisados através da parte 5 e deixa claro
que a aplicação de cargas ou condições que não foram previstas no manual do usuário
do fabricante, exime o mesmo de qualquer responsabilidade, caindo-se esta sobre o
usuário.
De acordo com essa divisão, item 4.1.3.1, a espessura do material a ser
usado deve ser tal que os procedimentos de fabricação do material, tratamentos
térmicos, por exemplo, não devem reduzir sua espessura a um valor menor que a
espessura requerida pelo projeto.
A tensão máxima admissível (maximum allowable stress) é a máxima
tensão permitida em um determinado material utilizado em um vaso construído sob a
norma. A tensão máxima admissível é função do material em questão e da temperatura
de projeto do vaso.
Para as condições de projeto, as tensões admissíveis dos materiais
permissíveis de construção estão contidas na Seção II, Parte D da Norma ASME.
Segundo o item 4.1.6.1 da Seção VIII – Divisão II para qualquer combinação de carga
que induzam a tensões primárias as seguintes equações devem ser satisfeitas nas
condições de projeto:
(Eq. 1)
(Eq. 2)
Onde:
Pm=Tensão primária de membrana geral ;
Pm+Pb=Tensão primária demembrana geral mais tensão primária de flexão ;
S=Tensãoadmissível dada pelastabelas da Seção II ,Parte D .
É de grande importância destacar que a tensão admissível deve ser tomada
de acordo com a temperatura, já que a primeira sofre uma grande variação de acordo
com a segunda.
Para as condições de teste, segundo o item 4.1.6.2 dessa divisão, as
equações descritas abaixo são requeridas de acordo com o tipo de teste:
1) Teste hidrostático:
a)
(Eq. 3)
Onde:
Sy=Tensãolimite deescoamento dada de acordo com o Anexo 3. D da divisão
b)
para (Eq. 4)
para (Eq.5)
2) Teste pneumático:
a)
(Eq. 6)
b)
para (Eq. 7)
para (Eq. 8)
3.1 Junções SoldadasAs juntas soldadas são abordas pela parte 4, regras para o dimensionamento,
classe e tipos de soldas. Nessa parte da Divisão são dadas definições para o tipo de
solda, sendo numeradas como 1, 2, 3, 7, 8, 9 e 10. São também colocadas as categorias
de soldas, nesse caso, o tipo de solda não é definido e sim, sua localização (ver figura
1). Essas categorias vão de A a E. Abaixo estão algumas tabelas que exemplificam as
definições de tipo e categorias de soldas dadas pelo item 4.2.7 da Divisão:
Figura 1: Localizações típicas de juntas soldadas das categorias A, B, C, D e E.
Fonte: ASME 2010
3.1.1 Tabela 1. Definições de categorias de soldasCategoria
de Solda
Descrição
A Junções soldadas longitudinais dentro de cascos cilíndricos,
dentro de tampos cônicos, dentro de tampos toricônicos, dentro
de bocais, dentro de câmaras comunicantes;
Qualquer junção soldada dentro de tampos hemisféricos, dentro
de tampos côncavos, dentro de tampos torisféricos, dentro de
tampos flangeados;
Junções soldadas circunferenciais que unem tampos hemisféricos
com cascas cilíndricas, com tampos cônicos, com tampos
toricônicos, com bocais, com câmaras comunicantes.
B Junções soldadas circunferenciais dentro de cascas cilíndricas,
dentro de tampos cônicos, dentro de tampos toricônicos, dentro
de bocais, dentro de câmaras comunicantes;
Junções soldadas circunferenciais que unem cascas cilíndricas
com tampos cônicos, com tampos toricônicos;
Junções soldadas circunferenciais que unem tampos não
hemisféricos com cascas cilíndricas, com tampos cônicos, com
tampos toricônicos, com bocais, com câmaras comunicantes.
C Junções soldadas conectando flanges, conectando flanges com
juntas sobrepostas (tipo Van Stone);
Junções soldadas conectando espelhos (tube sheets);
Junções soldadas conectando placas planas com cascas
cilíndricas, com tampos hemisféricos, com tampos côncavos,
com tampos torisféricos, com tampos flangeados, com tampos
cônicos, com tampos toricônicos, com bocais, com câmaras
comunicantes;
Qualquer junção soldada que une a extremidade do vaso com
uma placa plana.
D Junção soldada conectando câmaras comunicantes com cascas
cilíndricas, com tampos hemisféricos, com tampos côncavos,
com tampos torisféricos, com tampos flangeados, com tampos
cônicos, com tampos toricônicos;
Junção soldada conectando bocais com cascas cilíndricas, com
tampos hemisféricos, com tampos côncavos, com tampos
torisféricos, com tampos flangeados, com tampos cônicos, com
tampos toricônicos;
Junção soldada conectando bocais com câmaras comunicantes.
E Junção soldada unindo partes não pressurizadas e reforços.
Adaptada ASME 2010
3.1.2 Tabela 2. Definições de tipos de soldasTipo de junta
soldada
Descrição
1 Juntas de topo e juntas em ângulo onde a metade do
ângulo do vértice do cone é menor ou igual a 30º,
produzidas por dupla soldagem ou por outros meios onde
é conseguida a mesma qualidade de depósito de metal de
solda tanto para a superfície interna da solda quanto para a
externa. Soldas que usam tiras de suporte que a mantém
no lugar não são qualificadas como soldas do tipo 1.
2 Juntas de topo produzidas por soldagem de um lado com
uma tira de suporte que a mantém no lugar.
3 Juntas de topo produzidas por soldagem de um lado sem
tira de suporte.
7 Juntas de canto feitas com soldas de penetração total com
ou sem cobertura de soldas de filete.
8 Juntas em ângulo feitas com soldas de penetração total
onde a metade do ângulo do vértice do cone é maior do
que 30º.
9 Juntas de canto feitas com soldas com penetração parcial
com ou sem cobertura de soldas de filete.
10 Soldas de filete.
Adaptada ASME 2010
A eficiência de junta, E, é usada no projeto de uma junção como um
multiplicador da tensão máxima admissível do material. Funciona como se fosse um
coeficiente de segurança no projeto do vaso, tendo o valor máximo igual a 1. O valor de
E, depende do material utilizado, da categoria da solda, do tipo de solda, do tipo e
extensão da inspeção realizada (END), e está de acordo com a tabela 7.2 da Norma
ASME Seção VIII Divisão II.
3.2 Cálculo da Espessura de Parede para Pressão InternaA espessura de parede requerida é calculada seguindo as regras do parágrafo
4.3 da Divisão. São definidos os cálculos de espessura para tampos e cascos cilíndricos,
cônicos, esféricos, torisféricos e elipsoidais sujeitos a pressão interna. No que se refere à
tolerância do diâmetro do costado, esta não deve ultrapassar 1 % de diferença entre o
diâmetro máximo e mínimo medido em qualquer seção do costado com relação ao
diâmetro nominal considerado, sendo aumentada para 2 % no caso dessa seção passar
através de uma abertura. Outros requerimentos de tolerância quanto ao costado e tampo
são referidos nos itens 4.3.2.2 e 4.3.2.3 dessa Divisão, respectivamente.
3.2.1 Costado CilíndricoA espessura mínima necessária para o costado cilíndrico é calculada
utilizando a seguinte equação de acordo com o item 4.3.3.1 da Divisão:
(Eq. 9)
Onde:
t=espessura mínima requerida;
P=pressão internade projeto ;
D=diâmetro interno docostado ;
S= tensão admissívelavaliada na temperatura de projeto(anexo 3. A da Divisão II );
E=fator de junta desolda , eficiência do ligamento ou fator de qualidade de fundição ,
conforme o caso , paraa costura de solda aser avaliado .
3.2.2 Costado CônicoA espessura mínima necessária para o costado cônico é calculada utilizando
a seguinte equação de acordo com item 4.3.4.1 da Divisão:
(Eq.10)
Onde:
t=espessura mínima requerida;
D=diâmetro internodo costado ;
α=metade doângulo dovértice do costado;
P=pressão internade projeto ;
S= tensão admissívelavaliada na temperatura de projeto(anexo 3. A da Divisão II );
E=fator de junta desolda , eficiência doligamento ou fator de qualidade de fundição ,
conforme o caso , paraa costura de solda aser avaliado .
3.2.3 Costado Esférico e Tampo Semiesférico A espessura mínima necessária para o costado esférico e tampo
semiesférico é calculada utilizando a seguinte equação de acordo com o item 4.3.3.1 da
Divisão II:
(Eq. 11)
Onde:
t=espessura mínima requerida;
P=pressão internade projeto ;
D=diâmetro interno docostado ;
S= tensão admissívelavaliada na temperatura de projeto(anexo 3. A da Divisão II );
E=fator de junta desolda , eficiência do ligamento ou fator de qualidade de fundição ,
conforme o caso , paraa costura de solda aser avaliado .
3.2.4 Tampo Torisférico (espessura uniforme)
3.2.4.1 Figura 2. Tampo torisférico com espessura uniforme
Fonte: ASME 2010
A espessura mínima necessária para o tampo torisférico com as mesmas
espessuras de coroa e de junta (ver figura 2) é calculada utilizando o seguinte
procedimento de acordo com o item 4.3.6 da Divisão II:
Passo 1: Determinar o diâmetro interno, D, assuma valores para o raio de
coroa, L, para o raio de junta, r, e para a espessura de parede, t.
Passo 2: Calcular os valores de L/D, r/D e L/t e verifique se as equações
abaixo descritas são satisfeitas. Caso as equações sejam satisfeitas, passe para o passo 3,
caso contrário, o tampo deverá ser projetado seguindo as regras da Parte 5.
(Eq. 12)
(Eq. 13)
(Eq. 14)
Passo 3: Calcular as seguintes constantes geométricas:
(Eq. 15)
(Eq. 16)
para (Eq. 17)
para (Eq. 18)
Passo 4: Calcular os coeficientes C1 e C2 usando as seguintes equações:
para (Eq. 19)
para (Eq. 20)
para (Eq. 21)
para (Eq. 22)
Passo 5: Calcular o valor da pressão interna esperada para produzir
deformação elástica da junta:
(Eq. 23)
Onde:
ET=Módulo deelasticidade na temperaturamáxima de projeto.
Passo 6: Calcular o valor da pressão interna que vai resultar em uma tensão
máxima na junta igual à tensão de escoamento do material.
(Eq. 24)
Se a tensão admissível na temperatura de projeto é regida por propriedades
independentes do tempo, então a constante C3 é a tensão de escoamento do material, ou
seja, Sy. Do contrário, se a constate C3 é regida por propriedades dependentes do tempo,
então esta é calculada como segue:
1) Se a tensão admissível é estabelecida baseada no critério de 90 % da
tensão de escoamento, então C3 = 1,1S;
2) Se a tensão admissível é estabelecida baseada no critério de 67 % da
tensão de escoamento, então C3 = 1,5S.
Passo 7: Calcular a pressão interna que resulta na falha por flambagem da
junta.
para (Eq.25)
para (Eq.26)
Onde:
(Eq. 27)
Passo 8: Calcular a pressão admissível baseada na falha por flambagem da
junta:
(Eq. 28)
Passo 9: Calcular a pressão admissível baseada na falha por ruptura da
coroa:
(Eq. 29)
Passo 10: Calcular a pressão interna máxima admissível:
(Eq. 30)
Passo 11: Se a pressão interna máxima admissível calculada no passo 10 for
maior ou igual à pressão de projeto então o projeto está completo. Caso contrário,
assuma um valor maior para a espessura t e repita os passos 2 ao 10, esse procedimento
deve ser continuado até que a condição aceitável de projeto seja alcançada.
3.2.5 Tampo Torisférico (não uniforme) Um tampo torisférico formado a partir de vários componentes soldados
como mostrado na Figura 3 pode ter uma espessura menor na coroa do que na região da
junta. A transição da espessura deve ser localizada na superfície interna da parte mais
espessa, e deve ter uma inclinação não superior a 1: 3.
3.2.5.1 Figura 3. Tampo torisférico com espessura não uniforme
Fonte: ASME 2010
A espessura mínima exigida da cúpula esférica do tampo deve ser
determinada de acordo com a Eq. 11. A espessura mínima exigida da região de junta do
tampo deve ser determinada de acordo com o procedimento exposto na seção anterior.
No caso de cargas combinadas, o tampo de satisfazer as condições descritas no item
4.3.10 da Divisão.
3.2.6 Tampos ElipsoidaisA espessura mínima necessária de um tampo elipsoidal (ver Figura 4)
sujeito a pressão interna deve ser calculada utilizando as equações da seção 4.3.6 com as
seguintes substituições para R e L.
(Eq. 31)
(Eq.32)
(Eq. 33)
As regras desse parágrafo são aplicadas para tampos elipsoidais que
satisfaçam a equação abaixo, para os tampos elipsoidais que não satisfazem essa
condição, o projeto deverá seguir as regras da Parte 5.
(Eq. 34)
3.2.6.1 Figura 4. Tampo elipsoidal
Fonte: ASME 2010
3.3 Cargas CombinadasPara dimensionamento considerando cargas combinadas como mostradas na
Figura 5 o projeto deverá seguir os procedimentos do item 4.3.10 com as seguintes
condições satisfeitas, de acordo com o item 4.3.10.1 da Divisão II:
a) As regras são aplicáveis para regiões de costados distantes de no mínimo
2,5 √ Rt de qualquer descontinuidade estrutural;
b) Estas regras não levam em conta a ação das forças de cisalhamento, uma
vez que estas cargas em geral podem ser desconsideradas.
c) A razão do raio interno do costado com a espessura é maior que 3,0.
Caso essas condições não sejam satisfeitas, o projeto deverá ser feito
seguindo as regras da Parte 5.
3.3.1 Figura 5. Costados Submetidos a Carregamentos Combinados
Fonte: ASME 2010
3.4 Projeto de Costados Submetidos a Pressão Externa O Parágrafo 4.4 da Divisão fornece regras para determinar a espessura
requerida de costado cilíndrico e cônico, e tampos esféricos, torisféricos e elipsoidais
sujeitos a pressões externas. Neste contexto, pressão externa é definida como a pressão
agindo sobre o lado convexo do costado.
Nesse projeto, são utilizadas regras fornecidas pelos itens 4.4.5 ao 4.4.9. É
importante ressaltar que nesses itens não são consideradas cargas combinadas
suplementares, devendo o projetista fazer uma avaliação seguindo as regras do item
4.4.12 da Divisão.
3.5 Projeto de Aberturas em Tampos e Costados As regras no Parágrafo 4.5 são aplicáveis para o projeto de bicos em
costados e tampos submetidos a pressão interna, pressão externa, forças externas e
momentos de cargas suplementares, tal como é definido no Parágrafo 4.1 da Divisão.
Configurações, incluindo dimensões e formas, e / ou condições de carga que não
satisfaçam as regras do Parágrafo 4.5 podem ser concebidas de acordo com a Parte 5.
Nessa parte, são definidas regras para dimensões e formas dos bicos,
método de fixação do bocal, requerimentos de espessura mínima para o pescoço do
bocal entre outras considerações pertinentes.
3.6 Projeto de Tampos PlanosA espessura mínima de tampos planos, placas de cobertura e flanges cegos
devem ser conformes com os requisitos definidos no Parágrafo 4.6. Estas exigências
aplicam-se tanto a tampos circulares e não circulares. Alguns tipos aceitáveis de tampos
planos e coberturas são apresentados na Tabela 4.6.1 da Divisão.
3.7 Outras consideraçõesAté aqui foram colocadas as principais considerações a serem feitas no
projeto de um vaso de pressão seguindo regras pré estabelecidas pela Parte 4 da
Divisão II da Seção VIII da Norma ASME. Outras considerações devem ser feitas de
acordo com a necessidade do projetista. Abaixo estão listadas outras considerações
referenciadas da Parte 4, cabe ao projetista avaliar a necessidade ou não de usá-las.
Parágrafo 4.7: Projeto de coberturas parafusadas abauladas esfericamente;
Parágrafo 4.8: Projeto de fechos de atuação rápida;
Parágrafo 4.9: Projeto de superfícies reforçadas e apoiadas;
Parágrafo 4.10: Projeto de ligações;
Parágrafo 4.11: Projeto de revestimentos de vasos;
Parágrafo 4.12: Projeto de vasos não circulares;
Parágrafo 4.13: Projeto de camadas em vasos e tampos;
Parágrafo 4.14: Avaliação de vasos fora de tolerância;
Parágrafo 4.15: Projeto de suportes e acessórios;
Parágrafo 4.16: Projeto de juntas flangeadas;
Parágrafo 4.17: Projeto de conexões com grampos;
Parágrafo 4.18: Projeto de costados e tubos trocadores de calor;
Parágrafo 4.19: Projeto de juntas de expansão de fole;
Anexo 4.B: Guia de projeto de operação de fechos de atuação rápida;
Anexo 4.C: Base para estabelecimento de cargas admissíveis para juntas de
tubo-permutador;
Anexo 4.D: Guia para acomodar carregamentos produzidos por deflagração.
3.8 Projeto por análiseOs requerimentos de projetos utilizando a metodologia de análise são
colocados na Parte 5 da Divisão II Seção VIII da Norma ASME. Nessa parte utilizados
procedimentos detalhados de projeto utilizando resultados de análises de tensões para
avaliar o colapso plástico, falhas locais, flambagem, e carregamentos cíclicos.
Os requisitos de projeto por análise são organizadas com base na proteção
contra os modos de falha. O componente deve ser avaliado para cada modo de falha
aplicável. Se são fornecidos vários procedimentos de avaliação para um modo de falha,
apenas um desses procedimentos deve ser satisfeito para qualificar o projeto de um
componente.
Os procedimentos de projeto por análise da Parte 5 só podem ser usados se
a tensão admissível do Anexo 3.A avaliada na temperatura de projeto é regida por
propriedades independentes do tempo, salvo indicação em contrário em um
procedimento de projeto específico. Se a tensão admissível do Anexo 3.A avaliada na
temperatura de projeto for governada por propriedades dependentes do tempo e os
critérios de seleção à fadiga do parágrafo 5.5.2.2 são satisfeitas, os procedimentos de
análise de tensões elásticas nos pontos 5.2.2, 5.3.2, 5.6, 5.7.1, 5.7.2 e 5.8 podem ser
usados.
4 Estudo da Seção II do Código ASMEA Seção II do Código ASME está relacionado a normas de emprego de materiais
na construção de vasos de pressão. Está seção consiste em 4 partes descritas a seguir.
Parte A – Especificações de materiais ferrosos
Fornece especificações para materiais ferrosos, que são adequados para
utilização na construção de vasos de pressão.
As especificações contidas nessa parte A, especifica as propriedades mecânicas,
tratamento térmico, calor e produtos de composição química e análise, amostras de
teste, e metodologias de testes.
Parte B - Especificações de Material não-ferrosos
Fornece especificações para materiais não ferrosos, que são adequados para
utilização na construção de vasos de pressão.
As especificações contidas nessa parte B são semelhantes às da parte A:
especifica as propriedades mecânicas, tratamento térmico, calor e produtos de
composição química e análise, amostras de teste, e metodologias de testes.
Parte C - Especificações para vareta de soldagem, eletrodo e enchimento
Fornece propriedades mecânicas, tratamento térmico, composição química,
amostras de teste, e metodologias de teste para as varetas de solda, metais de
enchimento e eletrodos utilizados na construção de vasos de pressão.
Parte D - Propriedades (Usual / Métrico)
Fornece tabelas para a valores de tensão, tração e produzir valores de tensão,
bem como tabelas de propriedades de material como módulo de elasticidade, coeficiente
de transferência de calor entre outros.
Muitos materiais podem ser empregados na construção de vasos de pressão e de
seus componentes, desde as classes de materiais metálicos (ferrosos e não-ferrosos) a
não-metálicos (plásticos, borrachas, cerâmicas entre outros).
Porém, o material de maior uso e empregado na construção da grande maioria
dos vasos de pressão é o aço-carbono, que está dentro dos materiais metálicos. A razão
disso é que o aço-carbono, além de ser um material de boa conformabilidade, boa
soldabilidade, de fácil obtenção e encontrado sob todas formas de apresentação, é o
material de menor preço em relação à sua resistência mecânica.
5 Conclusão
6 Referências
TELLES, Pedro C. Silva. Vasos de Pressão. 2. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
