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Projeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de Pressão
Instrutores:Ms. Eng° Edimilson SouzaEng° António Carlos Basso da Cunha Leal
Módulo I Módulo I Módulo I Módulo I Pressão InternaPressão InternaPressão InternaPressão Interna
Módulo I Módulo I Módulo I Módulo I Pressão InternaPressão InternaPressão InternaPressão Interna
ASME – Seção VIII – Divisão 1
Projeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de Pressão
IntroduçãoDocumentação Escopo e LimitesMateriaisEsforços ConsideradosGeometriasConceitosEficiência de Juntas SoldadasDimensionamento à Pressão InternaPressão de Teste Hidrostático
Projeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de PressãoProjeto de Vasos de Pressão
Parte 1 - GeralParte 2 - MateriaisParte 3 - ProjetoParte 4 - FabricaçãoParte 5 - Inspeção e testes. Parte 6 - Requisitos para o projeto e fabricação de partes
esféricas com pressão, construídas em ferro fundido.
Parte 7 - PD CD 134457: Guia para o uso de procedimentos de conformidade. Em vigor desde Março de 2002 na Europa.
Parte A - Materiais Ferrosos Parte B - Materiais Não-FerrososParte C - Varetas de Soldagem, Eletrodos e Metais de AdiçãoParte D - Propriedades (Sistema de Unidades Inglesas)Parte D - Propriedades (Sistema de Unidades Métricas)
III - Subseção NCA - Requisitos Gerais para Divisões 1 e 2Divisão 1 - Componentes Classe1, Classe 2, Classe 3, Classe
MC, Suportes, Estruturas de Suporte, Componentes Classe 1 para Serviço em Temperaturas Elevadas.
Divisão 2 - Código para Recipientes de ConcretoDivisão 3 - Recipientes para Transporte e Armazenagem de
Resíduos Nucleares e Material Altamente Radioativo.
IV - Construção de AquecedoresV - Ensaios Não-DestrutivosVI - Regras Recomendadas para Proteção e Operação de CaldeirasVII - Normas Recomendadas para Proteção de Vasos de PressãoVIII - Construção de Vasos de Pressão
Divisão 1Divisão 2 - Regras AlternativasDivisão 3 - Vasos de Alta Pressão
IX - Qualificações de Soldagem e BrazagemX - Vasos de Pressão em Plástico ReforçadoXI - Inspeção em Serviço de Plantas NuclearesXII - Construção de Tanques de Transporte
Projeto por Regras.Dimensionamento mais simples.Espessuras maiores e fatores de segurança maiores.Produção e inspeção mais baratas.Indicado para espessuras abaixo de 30mm (aços inoxidáveis) ou 50mm (aços baixa liga).
Norma ASMECALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO
Norma ASMECALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO
Divisão 1Divisão 1ASME - Seção VIIIASME - Seção VIII
ctPESRPt +
−=
.6,0..
Projeto por Análise.Dimensionamento mais complexo. Requer um estudo detalhado das tensões que estarão atuando no vaso.Espessuras menores.Produção e inspeção mais caras. Controle de Qualidade mais rígido.Indicado para espessuras elevadas.
ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1
Subseção A - Requisitos GeraisParte UG - Requisitos Gerais para Todos os Métodos de Fabricação e
Materiais.
Subseção B - Requisitos Pertinentes aos Métodos de FabricaçãoParte UW - Requisitos para Vasos Fabricados por SoldagemParte UF - Requisitos para Vasos Fabricados por ForjamentoParte UB - Requisitos para Vasos Fabricados por Brazagem
ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1ORGANIZAÇÃO DA SEÇÃO VIII - Divisão 1Subseção C - Requisitos Pertinentes às Classes de Material
Parte UCS - Vasos em Aços Carbono ou de Baixa LigaParte UNF - Vasos em Materiais Não-FerrososParte UHA - Vasos em Aços de Alta LigaParte UCI - Vasos em Ferro FundidoParte UCL - Vasos em Material Resistente à CorrosãoParte UCD - Vasos em Ferro Fundido DúctilParte UHT - Vasos em Aços Ferríticos com Tratamento TérmicoParte ULW - Vasos Construídos em CamadasParte ULT - Vasos em Materiais com Altas Tensões Admissíveis a Baixas
Temperaturas Parte UHX - Regras para Trocadores de Calor Casca e Tubo
Documentação Projeto (Book)Documentação Projeto (Book)Desenho de Conjunto do Vaso.(2)
Plano de Soldagem.Desenho da Placa de Identificação (ASME + NR13).Memória de Cálculo Completa.ART de Projeto.
Nota 1: É obrigação do engenheiro projetista fornecer toda a documentação para ser incorporada ao prontuário do vaso de pressão.
Nota 2: O desenho de conjunto deve conter todas as informações técnicas do vaso para que possam restabelecer a memória de cálculo quando necessário, caso contrário devem ser incorporados desenhos complementares ao prontuário.
Desenho da Placa de Identificação Preenchido.Desenhos de Fabricação Certificados.Plano de Inspeção e Testes.Certificados de Ensaios Não-destrutivos.Certificados de Qualidade dos Materiais (Partes pressurizadas).Lista de Materiais.Gráfico de Tratamento Térmico (Se aplicável).Certificado de Teste Hidrostático.Relatórios de Não-Conformidades (Se existentes).Certificado de Liberação pela Inspeção.ART de Fabricação.
Documentação FabricaçãoDocumentação FabricaçãoTipo e Extensão da Inspeção das Juntas.Planos de Soldagem.Plano de Inspeção e Testes.Relatórios END.Procedimento de Teste Hidrostático.Cópia do Registro da Empresa junto ao CREA.Cópia do Registro do Responsável Técnico junto ao CREA.
Nota: O fabricante do vaso deverá dispor de toda a documentação implantada de acordo com a Norma ASME Seção IX (Solda), VIII-1(Construção) e V (Ensaios não-destrutivos), edição e adenda atual, para atender os requisitos de fabricação.
Certificados de Usina para Componentes do Casco e Sustentação.Certificados de Conformidade dos Materiais (acessórios de tubulações e flanges não necessitam de certificados, desde que devidamente marcados conforme estabelecida pela norma).Registros dos Procedimentos de Soldagem e DQ qualificados dos Soldadores e Operadores de Solda.Filmes Radiográficos, Gráficos e Certificados de Teste Hidrostáticos e outros testes.Projeto com todos os Desenhos Certificados.
Responsabilidades do UsuárioResponsabilidades do Usuário
Adquirir o equipamento de pessoal habilitado e qualificado.Treinar operadores de acordo com NR-13.Não realizar quaisquer modificações ou reparos sem acompanhamento de profissional habilitado.Manter a guarda do prontuário atualizado.Realizar as inspeções obrigatórias em dia.Comunicar ao fornecedor do vaso quaisquer anomalias ou problemas que possam comprometer a segurança do equipamento.Em caso de acidente, acionar os responsáveis técnicos atuais (projeto, execução, fornecedor).
Toroesféricos ou TorisféricosElípticos ou Semi-elípticosSomente AbauladosSomente Rebordeados ou Planos RebordeadosHemisféricos ou Semi-esféricosPlanosDifusores ou Abaulados com Rebordeamento ReversoFlangeadosCônicos
D - Diâmetro InternoH - Altura da Parte CilíndricaHc - Altura do CostadoHts - Altura Interna do Tampo SuperiorHti - Altura Interna do Tampo Inferiorhss - Altura da Saia Superiorhsi - Altura da Saia InferiorLTS - Linha de Tangência SuperiorLTI - Linha de Tangência InferiorLSS - Linha de Solda SuperiorLSI - Linha de Solda InferiorHLL - Altura da Superfície Livre do
Vasos não inclusos no escopo de outras seções.Vasos não sujeitos à chama.Vasos que não sejam componentes de dispositivos rotativos, alternativos, tubulações ou transporte de produtos.Pressão Interna entre 15 psi (100 kPa) e 3000 psi (20 MPa).Diâmetro interno maior ou igual a 6” (152 mm).Não destinados a ocupação humana.
ASME VIII -1: Escopo e Limites*ASME VIII -1: Escopo e Limites*
* Limites nos quais os procedimentos descritos na norma foram testados e validados. Cabe ao
projetista avaliar a validade destes procedimentos e sua aplicação fora dos limites
UG-16 Espessura mínima de 1/16” (1,5 mm) ou 3/32” (2,5 mm) (Aços carbonos e aços de baixa liga – Ver restrições b itens 3,4 e 5).
UG-20 Temperatura de projeto maior ou igual a temperatura média da parede do vaso em operação e igual ou menor do que os valores indicados, para cada material, nas tabelas das partes UCS e UHA. Na prática adota-se uma temperatura de projeto entre 30 e 50ºC maior do que a temperatura de operação.
ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites
UG-21 Pressão de projeto, no mínimo, igual àquela da condição mais severa de pressão esperada em operação normal. Sempre medida no topo do vaso. Recomenda-se utilizar a pressão de projeto 10% maior do que a pressão de operação com o objetivo de evitar a abertura constante da válvula de segurança.
Obs.: A pressão considerada é manométrica, ou seja, a diferença de pressão entre ambos os lados da parede do vaso.
ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites
Materiais - Tensão Admissível à TraçãoMateriais - Tensão Admissível à Tração
A Máxima Tensão Admissível é o MENOR valor de:
Tubos Soldados, Ferrosos e Não-
ferrosos
Ferro Fundido ou Forjado e Não-
ferrosos
Limite de EscoamentoResistência à Tração
Abaixo da Temperatura AmbienteMateriais
5,3TS
TS5,385,0
yS32
yS.85,032
Onde: ST resistência à tração na temp. ambiente Sy resistência ao escoamento à temp. ambienteFavg multiplicadorSRavg tensão que provoca a ruptura após 1000 horasSRmin mínima tensão que causa a rupturaSc tensão média que produz a fluência de 0,01% em 1000hrs.
A Máxima Tensão Admissível é o MENOR valor de: (1/2)
ou
Tubos Soldados, Ferrosos e
Não-Ferrosos
ou
Ferro Fundido ou Forjado e Não-Ferrosos
Limite de EscoamentoResistência à Tração
Na Temperatura Ambiente ou AcimaMaterial
yS32
yS.85,032
5,3TS
TS5,385,0
TT RS5,31,1
TT RS5,385,0.1,1
yy RS32
yy RS9,0
yy RS85,032
yy RS.85,0.9,0
Materiais - Tensão Admissível à TraçãoMateriais - Tensão Admissível à Tração
Onde: ST resistência à tração na temp. ambiente Sy resistência ao escoamento à temp. ambienteFavg multiplicadorSRavg tensão que provoca a ruptura após 1000 horasSRmin mínima tensão que causa a rupturaSc tensão média que produz a fluência de 0,01% em 1000hrs.
A Máxima Tensão Admissível é o MENOR valor de: (2/2)
Tubos Soldados, Ferrosos e
Não-Ferrosos
Ferro Fundido ou Forjado e Não-Ferrosos
Taxa de FluênciaTensão de Ruptura
Na Temperatura Ambiente ou AcimaMaterial
Materiais - Tensão Admissível à TraçãoMateriais - Tensão Admissível à Tração
Onde: ST resistência à tração na temp. ambiente Sy resistência ao escoamento à temp. ambienteFavg multiplicadorSRavg tensão que provoca a ruptura após 1000 horasSRmin mínima tensão que causa a rupturaSc tensão média que produz a fluência de 0,01% em 1000hrs.
Os materiais admitidos pela norma ASME Seção VIII -Divisão I para a construção de vasos de pressão são apresentados nas tabelas especificadas por UG-23 e tem suas propriedades listadas na Seção II.
Na Parte D da Seção II a norma apresenta a tensão admissível à tração, tensão de escoamento e tabelas para determinação da espessura dos componentes do vaso submetidos à pressão externa.
A partir da edição 2004 o ASME separou a parte D em duas: uma para unidades inglesas e outra para unidades métricas, não sendo permitida a simples transformação de unidades.
Em UG-23 são apresentadas as tabelas onde os materiais são classificados (por exemplo: Tabela UCS-23 – Aço carbono e baixa liga ou Tabela UHA-23– Aço de Alta Liga) .
Essa classificação será utilizada para a seleção da tabela de tensões admissíveis a ser usada (na Seção II, Parte D) e determinação da necessidade de teste de impacto ou tratamento térmico.
Pressão Interna e Pressão Externa de Projeto.Peso do Vaso e seu Conteúdo sob Condição de Operação ou Teste (Incluindo Coluna de Líquido).Reações estáticas ao peso de equipamentos, motores, tubulações, isolação ou outros vasos acoplados ao vaso.Acoplamento de Internos.Acoplamento de Suportes (pernas, sapatas, saias, selas).Reações dinâmicas e cíclicas devidas a variações de pressão ou térmicas, ou a equipamentos montados no vaso.Vento, neve e reações sísmicas.Reações a impactos como aqueles devidos a choques de fluidos.Gradientes de temperatura e expansão térmica diferencial.Pressões anormais como a causada por deflagração.
ASME VIII -1: Escopo e LimitesASME VIII -1: Escopo e Limites
• Depende somente do tipo de junta e grau de inspeção. • Exceção somente UW-11(a)(5) ou UW-12(d):
E = 1,00E = 1,00 para espessura de tampos sem costura ou tensão circunferencial de seções sem costura quando a solda de conexão for radiografada, total ou parcialmente.E = 0,85E = 0,85 quando a solda de conexão não for radiografada.
• Eficiências conforme tabela UW-12.
Obs.: A radiografia parcial para atender UW-11(a)(5)(b) não pode ser usada para satisfazer as regras de radiografia parcial de outras juntas soldadas.
(a) Juntas longitudinais com espessura menor ou igual a 10 mm
A - - 0,55
(b) Juntas circunferenciais com espessura menor ou igual a 16 mm
B e C1 - - 0,55
(a) Juntas circunferenciais2 para soldar tampos em costado com diâmetro do costado menor ou igual a 610 mm e espessura do casco menor ou igual a 13 mm.
B - - 0,50
(b) Juntas circunferenciais para soldar jaquetas no costado com espessura menor ou igual a 16 mm, onde a distância do centro da solda tampão à borda da chapa é no mínimo 1,5 x diâmetro do furo do tampão.
C - - 0,50
4
Solda simples de filete em juntas sobrepostas com solda de tampão conforme UW-17
(a) Para solda de tampos com pressão no lado convexo com espessura menor ou igual a 16 mm, apenas com o uso de solda em filete no lado interno.
A e B - - 0,45
(b) Para solda de tampos com pressão em ambos os lados em cascos com diâmetro interno menor ou igual a 610 mm e espessura máxima de 6 mm com solda de filete no lado externo do flange do tampo apenas.
A e B - - 0,45
7 Soldas em juntas de canto com penetração total, parcial e/ou solda em juntas de ângulo
Os tipos de solda limitados pelas Fig.UW-13.2 e Fig.UW-16.1
C e D - - -
8Soldas em juntas de ângulo
Exceto as soldas projetadas por U-2(g) para as juntas da categoria B e C.
B, C e D - - -
6
Limitações Categoria da Junta
Eficiência da Solda
Soldas simples de filete em juntas sobrepostas sem solda de tampão.
Onde:R é o raio interno do cilindro (mm);P é a pressão interna de projeto (kgf/cm2);S.E é o produto da tensão admissível àtração (S) do material na temperatura do projeto pela eficiência da junta soldada (E) (kgf/cm2).
Tensões Circunferenciais, Juntas Longitudinais
Utilizar a menor espessura entre UG-27 (c)(1) e UG-27 (c)(2)
Onde:R é o raio interno do cilindro (mm);P é a pressão interna de projeto (kgf/cm2);S.E é o produto da tensão admissível àtração (S) do material na temperatura do projeto pela eficiência da junta soldada (E) (kgf/cm2).
Utilizar a menor espessura entre UG-27 (c)(1) e UG-27 (c)(2)
São os Cascos Cilíndricos que não se enquadram nas condições anteriores: t > R/2 ou P > 0,385.S.E (para Juntas Longitudinais) ou P > 1,25.S.E (para Juntas Circunferenciais)
São os Cascos Cilíndricos que não se enquadram nas condições anteriores: t > R/2 ou P > 0,385.S.E (para Juntas Longitudinais) ou P > 1,25.S.E (para Juntas Circunferenciais)
Onde:P pressão interna de projeto (kgf/cm2).L raio interno da calota esférica (mm).S tensão admissível do material (kgf/cm2).E eficiência de solda do tampo.t espessura do tampo (mm).
Para vasos que não satisfaçam as condições acima, ou seja, t < 0,356.L ou P < 0,665.S.E, a espessura em função da pressão e a pressão em função da espessura são dadas em (1-3) respectivamente por:
Onde:P pressão interna de projeto (kgf/cm2).R raio interno da calota esférica (mm).S tensão admissível do material (kgf/cm2).E eficiência de solda do tampo.t espessura do tampo (mm).
Para tampos semi-elípticos a espessura mínima (t) e a pressão admissível são dadas em (1-4) respectivamente por:
sendo h a altura interna do tampo (mm) sem a parte reta, ou do semi-eixo menor da elipse.
Para tampos elípticos com relação de semi-eixos 2:1, o mais comum, K é igual a 1,0. Porém a relação entre os semi-eixos do tampo elípticos pode variar de 1:1 até 3:1.
Se K > 1,0 e o material do tampo tiver a mínima tensão de ruptura àtração maior do que 70.000 PSI (482 MPa) a tensão admissível deve ser definida pelo seguinte procedimento:
1. Adote a tensão admissível à temperatura ambiente igual à20.000 PSI (138 MPa).
2. Varie a tensão admissível com a temperatura proporcionalmente à variação apresentada na tabela do material.
Exemplo: Para utilizar o material SA-240 329 (que apresenta uma tensão de ruptura de 90,0 KSI) à temperatura de 300 ºF tomamos as tensões admissíveis à temperatura ambiente e à 300 ºF, respectivamente 25,7 KSI e 24,8 KSI. Fazendo 24,8/25,7 temos uma tensão 96,5% menor. Adotando a tensão admissível à temperatura ambiente como 20,0 KSI, a tensão à 300 ºF será dada por: 0,965 x 20,0 = 19,3 KSI.
Comparando-se a equação da espessura do tampo semi-elíptico, para o caso em que K = 1, com a equação da espessura do costado, nota-se que a espessura mínima requerida resulta praticamente a mesma em ambos os casos. Deve ser observado, entretanto, que para tampos conformados, de uma maneira geral, é preciso acrescentar uma sobrespessura para compensar a redução da espessura das chapas no processo de conformação.
Se K > 1,0 e o material do tampo tiver a mínima tensão de ruptura àtração maior do que 70.000 PSI (482 MPa) a tensão admissível deve ser definida pelo seguinte procedimento:
1. Adote a tensão admissível à temperatura ambiente igual à20.000 PSI (138 MPa).
2. Varie a tensão admissível com a temperatura proporcionalmente à variação apresentada na tabela do material.
Para os tampos Torisféricos e Semi-elípticos, se a temperatura máxima de projeto for menor do que a apresentada na tabela 1-4.3 em função do material do vaso, e:
002,00005,0 <≤ Lt
Onde t é a espessura e L é o raio esférico dos tampos torisféricos ou o raio esférico equivalente dos tampos semi-elípticos, dado na tabela ao lado, deverá ser feita a verificação apresentada em 1-4(f).
Das tabelas 1-4.4 e UG-37Valores Equivalentes do Raio Esférico (L) e do Raio de Rebordeamento (r)
Tampos de Pequena EspessuraTampos de Pequena Espessura
Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f)Verificação para Pequenas Espessuras - Ap.1-4(f)r, D, t, L
Calcule: r/D
r/D < 0,08
25,1
086,031,9
2
1
=
−=
CD
rC
DrC
DrC
6,246,1
605,0692,0
2
1
−=
+=
( )rtECS Te 1=
Sim
Não
1
1) Calcule a razão r/D
2) Calcule os coeficientes C1 e C2 em função da razão r/D.
3) Calcule a tensão de flexão elástica Se
ET é o módulo de elasticidade do material na temperatura máxima de projeto. O valor de ET deve ser pego na tabela TM (seção II, parte D) aplicável ao material do tampo.
Partindo da espessura tcalculada por UG-32 ou 1-4:
Os tampos ou seções cônicas, sem a seção de concordância ou rebordeada, devem ter uma espessura mínima (t) ou uma pressão admissível (P) dadas por UG-32(g):
( )PSEPDt
6,0cos2 −=
αOnde:
P pressão de projeto interna.D diâmetro interno da base do cone.S tensão admissível do material
escolhido à temperatura de projeto.E eficiência de solda.α semi-ângulo do vértice do cone.
Estas equações são válidas somente para os casos em que αααα ≤≤≤≤ 30º. Cones com semi-ângulo maior do que 30ºpoderão ser utilizados desde que as tensões na junção cone-cilindro sejam analisadas por 1-5(g).
Onde: k = 1 : se nenhuma área adicional é requerida ouk = y/(SrEr): se um anel de reforço é requerido, mas não menor do que 1.O valor de y na equação acima será:
y = SsEs: para o anel de reforço no costado ouy = ScEc : para o anel de reforço no cone.
(...)
αα
tan11
∆−=
ESRkQA
s
LLrL
Porém se o valor de ∆∆∆∆ for menor do que αααα, deve ser calculada a área de reforço requerida por:
Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)
O termo PRL/2 representa uma força de tração. Quando o termo f1é uma força de compressão e maior do que o valor de PRL/2 o projeto deve ser feito usando outros modelos não fornecidos pelanorma (U-2(g)). Neste caso, as tensões localizadas não devem exceder os valores especificados em 1-5(g)(1) e (2).Após calcular a área requerida ArL deve ser calculada a área efetiva e disponível de reforço AeL por:
Onde t é a espessura requerida do cilindro, ts a espessura nominal do cilindro, tr a espessura requerida do cone e tc a espessura nominal do cone.Caso o valor de AeL seja menor do que ArL, a junção não está devidamente reforçada e uma área adicional deve ser adicionada.
Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)
A adição de área de reforço pode ser feita pelo aumento da espessura nominal do cilindro e/ou do cone ou pela adição de anéis de reforço no cilindro ou no cone. Esta última opção requer que a área adicionada esteja compreendida em uma distância(RLts)1/2 a partir da junção.
Além disso, o centróide do anel de reforço deve estar, no máximo, a uma distância de 0,25(RLts)1/2 a partir da junção.
Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα ≤≤≤≤ 30°)
A norma ASME, em seu apêndice 1-5(g), prevê que o cálculo das seções cone-cilindro com semi-ângulo do vértice maior do que 30°devem ser feitos por uma análise especial. A norma chega a indicar a análise de viga em fundação elástica de Timoshenko, Hetenyi ou o trabalho de Watts e Lang. Entretanto, a norma não descreve nenhum destes procedimentos, nem mostra como devem ser adaptados àjunção cone-cilindro.
O livro de Henry Bednar, um clássico no cálculo de vasos de pressão, apresenta em seu capítulo oitavo um método para a análise da junção cone-cilindro. Este trabalho é um resumo do paper de Bordman, “Stresses at Junction of Cone and Cylinder in Tanks with Bottoms or Ends”.
Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
Junção Cone-Cilindro – BednarO trabalho apresentado é uma análise de tensões localizadas na junção cone-cilindro, substituindo o cone por um cilindro equivalente, no ponto da junção que se está analisando. A análise deve ser feita na base MAIOR do cone e na base MENOR do cone.O procedimento proposto por Bednar é o seguinte:
1. Calcular a relação de espessuras n
2. Verificar se o comprimento da geratriz do cone obedece à seguinte relação:
cilindro
cone
ttn =
αcos2 RntL ≥
onde R – Raio médio da seção cilíndrica em análiset – Espessura nominal da seção cilíndrica em análise
Nota: Esta relação e este comprimento deve ser calculado para a junção maior e menor
Nota:Nota: Esta relação e eEsta relação e este ste comprimento deve ser comprimento deve ser calculado para a juncalculado para a junçãção o maior e menormaior e menor
Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
Junção Cone-Cilindro – Bednar4. Calcular a Pressão Equivalente, Pe, para a Tensão Longitudinal(W: (+) tração, (-) compressão):
Nota: Esta pressão deve ser calculada para a junção maior e menorA pressão Pe deve ser calculada do lado em o momento causa tração(+), barlavento, e do lado em que o momento causa compressão(-), sotavento.
Nota: Esta pressão deve ser calculada para a junção maior e menorA pressão Pe deve ser calculada do lado em o momento causa tração(+), barlavento, e do lado em que o momento causa compressão(-), sotavento.
DW
DMl
ππ+±= 2
4
DlPPe
4+=
Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)Verificação de Junções Cônicas (αααα >>>> 30°)
Os tampos toricônicos podem ser usados para semi-ângulos até 30° e são obrigatórios para semi-ângulos maiores do que 30° caso não seja feita uma análise especial por 1-5(g).
A espessura mínima da parte cônica de um tampo ou seçãotoricônica é dada em UG-32(g)(4) por:
Ou seja, é a mesma de um cone isolado. Onde Di é dado por:
Já a espessura mínima da parte toroidal é dada em 1-4(d)(3) por:
Onde: e
P é a pressão interna, D é o diâmetro interno da saia do tampo, S é a tensão admissível do material na temperatura de projeto, E é a eficiência de solda do tampo, r é o raio da seção rebordeada e α α α α é o semi-ângulo do vértice.
A espessura final requerida do tampo será a MAIOR entre a requerida para o cone e para a seção toroidal.
Tampos - Dimensionamento da Parte RetaTampos - Dimensionamento da Parte Reta
Uso obrigatório de Parte Reta se todas as condições forem verdadeiras:
Tampos conformados mais espessos do que o costado.Com pressão no lado côncavo.Unidos por solda de topo.
Espessura Mínima da Parte Reta é a espessura requerida por uma casca cilíndrica sem costura de mesmo diâmetro interno.
Comprimento Mínimo da Parte Reta:Menor entre: 3 vezes a espessura do tampo ou 1 ½” (38 mm). Mínimo suficiente para prover um adelgaçamento (quando requerido por UW-9).