Cálculo de Vasos de Pressão

Cálculo de Vasos De Pressão : Classificações, normas e mais!

O Cálculo de vasos de pressão, mesmo que os vasos de pressão de produtos líquidos possam ser fabricados com variados tipos de materiais (aço carbono, aço inoxidável, plástico, etc.).

Neste artigo trataremos somente de tanques de placa de aço carbono soldados, verticais, cilíndricos, com revestimento interno ou não, não enterrado e sujeito a pressão atmosférica (de entendimento com o padrão API 0 a 0,5 psi).

Classificação De Vasos

Cálculo de Vasos De Pressão

Vaso de teto fixo: teto autoportante, apoiado na lateral, apoiado em estruturas de perfil metálico. Quanto à forma, o teto pode ser: cônico (forma aproximada de um cone reto), esférico ou curvo (formato aproximada de uma tampa esférica), em seções (constituídas de modo que qualquer seção nivelado seja um polígono regular).

Tanque móvel do teto: no interno, existe uma câmara de vapor cuja pressão é responsável pelo movimento do aba superior, que possui uma vedação entre a base e o teto. Estes são nomeados de gasômetros.

Tanque de teto flutuante: o teto flutua na superfície do líquido, seguindo seu movimento. A perda por evaporação nesse tipo de tanque é muito menor do que no teto fixo, porém seu custo é maior que no tanque de teto fixo.

Volume De Tanque

O cálculo para regra do volume de armazenamento de um tanque ou de vários tanques depende de vários fatores, dentre os quais mencionamos: capacidade de produção da planta, autonomia necessária, características do resultado, tipo de transporte, consumo do resultado armazenado, etc.

De um volume de totalidade que deve ser armazenado, podemos projetar um único tanque ou vários tanques; sendo que a decisão deve levar em consideração principalmente: custo por m³ armazenado: quanto maior o volume de um tanque, menor será o custo para armazenamento.

Segurança operacional: quanto maior o número de tanques, maiores os requisitos de segurança, mas maior a flexibilidade operacional.

Manutenção e Inspeção: quanto maior for o número de tanques, maior será o o custo de manutenção e inspeção. Requisitos de serviço: tanques para produtos com qualidade especificada e tanques para produtos fora da especificação para reprocessamento futuro.

Perdas de evaporação através da ventilação do tanque: tanque fixo no teto x tanque de teto flutuante.

Dimensões Dos Tanques

Cálculo de Vasos De Pressão Dimensões dos Tanques

No cálculo vasos de pressão, as dimensões correspondem aos valores internos de diâmetro e profundidade, ou seja, a razão D / H. Para a definição desses valores, os seguintes fatores são importantes: 1.

Use um número inteiro de chapas de aço carbono para definir a profundidade, ou seja, a profundidade deve, sempre que provável, ser um múltiplo da largura das chapas de aço carbono comerciais (larguras usuais 1800 mm, 2400 mm).

Para definir a profundidade, calcule as cargas do vento. Espaço disponível para o tanque e sua bacia de contenção (espaço pequeno significa profundidade maior).

Metro maior para produtos inflamáveis definirá a intervalo entre os tanques dentro da mesma bacia, portanto, a extensão de armazenamento. Diâmetros maiores de fundações menores devido a uma maior espaço de distribuição de cargas nas fundações.

Normas De Projeto Para Tanques

Cálculo de Vasos De Pressão Normas de projeto para Tanques

Porquê normas normalmente seguidas para o desenvolvimento de projetos de tanques de armazenamento: API , 650: para tanques de aço soldados cilíndricos, verticais não enterrados, teto descerrado ou fechado e para pressão interna de 0 a 0,5 psi. PNB , 89.

Para o projeto de carbono soldado tanques de aço, cilíndricos, verticais, não enterrados, para armazenamento de petróleo e seus derivados. Idêntico à API , 650.API , 620.

Para cálculo de vasos de pressão de aço carbono cilíndricos soldados, verticais não enterrados, fechado, para armazenamento de óleo e seus derivados e para pressões internas de 0,5 psi a 15 psi. API , 2000: recomendações práticas para o projeto de respiradouros em tanques atmosféricos e de baixa pressão.

Projeto de Costa de Tanque De Armazenamento

Cálculo de Vasos De Pressão

O projeto da espessura das placas utilizadas na lateral dos tanques de armazenamento atmosférico é considerado que a espessura das placas não precisa ser a mesma para todo o lado.

Ou seja, o aro inferior deve ter uma espessura maior porque suporta maior pressão estática interna devido à profundeza do líquido, enquanto o aro superior pode ser mais grosso porque pode suportar menos pressão estática devido à profundeza do líquido.

Cálculo da espessura mínima das chapas do costado

Pela ABNT NBR 7821:1983 (que sucedeu a PNB-89), item 6.3.2, alínea a, a espessura adotada em cada anel do costado deve ser o maior de três valores:

1. A espessura calculada com a densidade real do líquido, acrescida da sobrespessura de corrosão;
2. A espessura calculada com a densidade do produto igual a 1, sem sobrespessura de corrosão;
3. A espessura nominal mínima definida pelo diâmetro do tanque (item 6.3.2, alínea c, Tabela 4).

1. Fórmula de cálculo

O que é cada termo:

Símbolo	Nome	O que representa	De onde vem
e	Espessura mínima calculada	Espessura mínima do anel, em mm.	Resultado da equação.
D	Diâmetro nominal do tanque	Diâmetro nominal, em m.	Dimensão do tanque.
H	Altura de líquido sobre o anel	Distância, em m, entre a linha de centro da juntaA junção de peça(s) de trabalho antes e depois da união. inferior do anel considerado e a cantoneira de reforço da borda superior do costado, ou a parte inferior de qualquer ladrão que limite o enchimento.	Geometria do tanque.
G	Densidade do líquido	Densidade do líquido armazenado.	Característica do produto.
C	Sobrespessura de corrosão	Espessura adicional, em mm, para compensar a corrosão ao longo da vida útil.	Definida no projeto.

2. Aplicação da sobrespessura de corrosão

Quando houver sobrespessura de corrosão C, ela é somada ao valor da fórmula:

Também deve ser verificada a espessura com densidade igual a 1, sem acréscimo de corrosão:

A espessura requerida é o maior dos três valores:

3. Verificação da espessura nominal mínima

A espessura nominal das chapas do costado não pode ser inferior ao valor que a Tabela 4 da NBR 7821:1983 (item 6.3.2, alínea c) associa ao diâmetro nominal do tanque. Essa verificação vem de requisitos de montagem. A chapa escolhida precisa atender, ao mesmo tempo, à espessura calculada para o líquido armazenado, à espessura calculada com densidade 1, à sobrespessura de corrosão especificada e à espessura nominal mínima do diâmetro.

4. Exemplo de cálculo

Considerando D = 20 m, H = 10 m, G = 0,85 e C = 2 mm:

• Condição de projeto: e_projeto = 0,040 × 20 × (10 - 0,3) × 0,85 + 2 = 8,596 mm
• Densidade igual a 1, sem corrosão: e_G=1 = 0,040 × 20 × (10 - 0,3) = 7,76 mm

A espessura requerida é o maior entre 8,596 mm, 7,76 mm e a espessura mínima da Tabela 4. Neste caso, antes do arredondamento para a espessura comercial, prevalece 8,596 mm.

5. Método do ponto variável de projeto

O Anexo J da NBR 7821:1983 apresenta o método do ponto variável de projeto, no qual cada anel é verificado nas condições de projeto e de teste hidrostático (item J-6.3, fórmulas 6 e 7):

Nesse método, x é o menor valor entre (item J-6.2):

• x₁ = 0,01364 × √(D × e_s) + 0,32 × C_H
• x₂ = C_H
• x₃ = 0,02728 × √(D × e_s)

O procedimento é repetido até que os valores calculados em sequência apresentem diferença pequena.

A espessura nominal mínima por diâmetro (NBR 7821:1983, Tabela 4):

Para tanques com D menor que 15 m , 4,75 mm (3/16”)

Para tanques com D menor que 35 me maior que 15 m , 6,3” (6,3 mm)

Para tanques com D supra de 35 me menos de 60 m , 5/16” (8,0 mm)

Para tanques com D maior que 60 m , 9,5 mm (3/8”)

(clique no vídeo para assistir)