01 prfv-normas

Fabricação de Vasos de Pressão em Plástico Reforçado por Fibra de Vidro (PRFV)

Vasos Não Metálicos

CNTT NR 132

Plástico Reforçado com Vibra de VidroPrincipais AplicaçõesVantagensLimites de Aplicação

13/08/2014

Introdução

CNTT NR 133

IntroduçãoPlástico Reforçado com Fibra de Vidro

13/08/2014

• FRP – Fiber Reinforced Plastics (USA)• GRP – Glass Reinforced Plastics (UK)

• PRFV – Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (BR)COMPÓSITO: resina reforçada com fibra de vidro, com liner termofixo ou termoplástico (PVC, PP, PE, PTFE...)

NOMENCLATURA

CNTT NR 134


13/08/2014

PRINCIPAIS APLICAÇÕES

Equipamentos especiais, principalmente para armazenar, processar e conduzir fluidos corrosivos.

Substituição de tanques, vasos de pressão e tubulações metálicas em processos com temperatura inferior a 120°C.

CNTT NR 135


13/08/2014

VANTAGENS

Maior resistência à corrosão e intempéries Baixo custo de manutenção Durabilidade Melhor relação Custo x Benéfico Leveza (menor peso) Menor custo de transporte e instalação

CNTT NR 136


13/08/2014

PRINCIPAIS LIMITAÇÕES

Temperatura Máxima 120 °C < 20 °C do HDT da resina

Produtos Orgânicos Oxidantes (hipoclorito de sódio ou ácido sulfúrico)

CNTT NR 137

Processos de fabricação

13/08/2014

Fabricação

CNTT NR 138

Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação

13/08/2014

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

CNTT NR 139


13/08/2014

FABRICAÇÃO

Normalmente, envolve quatro etapas:

Superfície Interna (Liner)

Camada Intermediária

Camada Estrutural

Acabamento

CNTT NR 1310


13/08/2014

FABRICAÇÃO

Superfície Interna (Liner)

Camada que ficará exposta ao ambiente químico, é formada por uma rica camada em resinas de variados tipos e estruturada por um véu sintético ou de vidro, sempre em combinações que conferem um alto grau de estabilização e extrema resistência química a produtos altamente corrosivos.

CNTT NR 1311


13/08/2014

FABRICAÇÃO

Camada Intermediária

Aplicada após o liner, durante a segunda etapa, é composta de resina compatível com o produto a ser armazenado e reforçada com mantas de fibra de vidro (hand-Lay-up) estruturando o liner e reforçando a barreira química.

CNTT NR 1312


13/08/2014

FABRICAÇÃO

Camada Estrutural

Dá estrutura ao corpo do equipamento podendo ter espessura variável em função dos carregamentos de projeto.

Composta pôr resina, armada com fios contínuos de fibra de vidro, resultando numa composição de 35% de resina, e 65% de vidro (fios contínuos), tem como única função, assegurar ao reservatório a resistência mecânica.

CNTT NR 1313


13/08/2014

FABRICAÇÃO

Camada Estrutural

A camada estrutural não entrará em contato com ambiente químico, pois está localizada na parte externa do equipamento.

Devido a este fato poderá ser confeccionada com outra resina que seja satisfatória ao ambiente externo não agressivo..

CNTT NR 1314


13/08/2014

FABRICAÇÃO

Acabamento

Após a camada estrutural é aplicado o acabamento estético desejado, com pinturas à base de resina ou tinta P.U resistente aos raios solares, ventos e chuvas.

CNTT NR 1315


13/08/2014


Processo de laminação manual mais antigo e simples de se obter produtos moldados com resinas e fibras de reforço, também denominado de laminação manual por moldagem aberta ou de contato.

Neste processo as mantas de vidro são sobrepostas sobre a superfície do molde, impregnadas com resina de maneira manual com o auxílio de pincel e de rolete, para que ocorra o assentamento uniforme das camadas manta / resina. A espessura da peça é obtida através da sobreposição das camadas manta / resina originando peças leves e resistentes.

Hand lay-up

CNTT NR 1316


13/08/2014

Simplicidade. Baixo investimento em moldes. Nenhuma restrição ao tamanho das peças. Flexibilidade de projeto. Facilidade de modificação do projeto. Baixo investimento em equipamento. Possibilidade de laminação em campo.


Hand lay-up: Vantagens

CNTT NR 1317


13/08/2014

Alta incidência de mão de obra.

Apenas uma superfície acabada (lisa).

Qualidade depende da habilidade do laminador.


Hand lay-up: Desvantagens

CNTT NR 1318


13/08/2014


O processo de laminação conhecido como enrolamento é mecanizado e mais sofisticado que o processo manual. A laminação por enrolamento é usada principalmente para a fabricação de estruturas cilíndricas, como costados de tanques de grandes dimensões e tubos.

No processo por enrolamento as fibras de vidro contínuas (Roving) são impregnadas em resina de poliéster, Éster vinílicas ou epóxi e enroladas helicoidalmente sobre o molde rotatório(Mandril) em um ângulo pré-determinado, proporcionando assim o máximo de resistência ao produto.

Filament Winding (Processo por Enrolamento)

CNTT NR 1319


13/08/2014


Filament Winding (Processo por Enrolamento)

CNTT NR 1320

Diferenças entre Vasos Metálicos e Não MetálicosPrincipais Normas e Códigos de Construção

13/08/2014

Normas e Códigos de Construção

CNTT NR 1321

Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção

13/08/2014

Vasos Metálicos x Não Metálicos

Vasos Metálicos Vasos Não Metálicos

Espessura = Resistência Espessura ≠ Resistência

Fratura Dúctil (geralmente) Fratura Frágil

Propriedades do Material são Uniformes (Isotrópico)

Propriedades do Material Não são Uniformes (Ortotrópico)

CNTT NR 1322


13/08/2014

Principais Normas e Códigos

ASME Code, Section X – Fiber-Reinforced Pressure Vessels (USA) – pressões acima de 1 bar até 200 bar

ASME RTP-1 – Reinforced Thermoset Plastic Corrosion-Resistant Equipment (USA) – pressões até 1 bar

BS 4994 – Design and construction of vessels and tanks in reiforced plastics – pressão atmosférica, vácuo e interna

EN 13121 – GRP tanks and vessels for use above ground (UK) – tanques e vasos de pressão – pressão atmosférica até 10 bar

CNTT NR 1323


13/08/2014

Normas Americanas x Reino Unido

Reino Unido: normas mais bem detalhadas baseadas em análise racional, certificação de processos e projeto

Estados Unidos: normas baseadas em ensaios (mais caras), certificação de fabricantes; recentemente incorporaram parte do conhecimento adquirido pelos britânicos

Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV

CNTT NR 1324


13/08/2014

Requerimento de Dados de Projeto

Completa descrição do ambiente químico (incluindo concentração e peso específico de todos os produtos químicos a ser contidos) e a temperatura de armazenagem

Carregamentos especiais como pressão, vácuo, carga de escadas, corrimãos e plataformas, ou agitação (peso, RPM, torque, número de pás)

Cargas de vento e/ou sísmicas Ciclos de carga e descarga anuais Sequências de enchimento e descarga


CNTT NR 1325


13/08/2014

Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante

Fornecer uma memória de cálculo, inclusive os fatores de segurança utilizados

Fornecer a sequência de laminação adotada, com a descrição do material de reforço (tipo, gramatura, e ângulo no caso de filamento continuo) e espessura usados para o projeto e o tipo de resina a ser utilizada no liner, barreira química e estrutura

Ter um programa de controle de qualidade e apresentar os procedimentos em uso na planta em que serão fabricados os equipamentos


CNTT NR 1326


13/08/2014


Fornecer um relatório de inspeção final incluindo no mínimo resultados de teste hidrostático, acetona, dureza Barcol, certificados de materiais de reforço e resinas aplicadas

Fornecer instruções detalhadas de instalação Fornecer desenhos para aprovação. Nestes desenhos devem

constar as sequências de laminação e as espessuras que compõem as paredes do equipamento. Com a sequência de laminação é possível verificar a integridade estrutural do equipamento usando as normas (ASME, BS ou EN)


CNTT NR 1327


13/08/2014


Guardar ou enviar as bolachas extraídas dos pontos de aplicação de flanges ou outras conexões devidamente identificadas para conferencia da sequência de laminação ou identificação de resina. Cada tipo de resina tem um “DNA” sendo possível a identificação do seu tipo.


CNTT NR 1328

Vasos Não MetálicosExemplos

13/08/2014

FABRICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE MEGA TANQUES

CNTT NR 1329


13/08/2014

FABRICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE MEGA TANQUESPRFV Tanques API substituídos

CNTT NR 1330


13/08/2014

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DUO LAMINADO

CNTT NR 1331


13/08/2014

TORRE DE POLPADimensões: Ø 4.000/2.200 mm x 28.500 mm

Fluido: Massa clorada

Pressão de Projeto: 2 kgf/cm² / -85 mmCA

NR 13PV = 71,63 MPa.m³ - Grupo Risco 2Categoria IISubstituiu equipamento de titânio

CNTT NR 1332


13/08/2014

SCRUBBERDimensões: Ø 2.000/ mm x 14.800 mm

Fluido: Salmoura ácida

Pressão de Projeto: 5 bar = 0,5 MPa

NR 13PV = 23,25 MPa.m³ - Grupo Risco 3Categoria IV

CNTT NR 1333

Vasos Não MetálicosConclusões – GRINSP (30/07/2014)

13/08/2014

No Brasil e no mundo os fabricantes iniciaram em fundo de quintal. Por outro lado, os cálculos são extremamente complicados.

Um tanque, mesmo de armazenamento, tem que ser tratado como um vaso de pressão. Enquanto um tanque de aço deforma, um tanque de PRFV quebra.

A resina não pode ter pigmentação. A pigmentação é utilizada para encobrir defeitos de fabricação.

O equipamento deve ser inspecionado na fabricação antes de pintura.

CNTT NR 1334


13/08/2014

Normas obsoletas, como ASTM D3299, ASTM D4097 e NBS PS15.69 (em desuso desde 1983), ainda são utilizadas em especificações de usuários no Brasil.

O processo de fabricação, devido ao seu processo manual, não permite que sejam fabricados dois vasos com a mesma espessura.

Apenas para vasos sujeitos à flambagem (vácuo) a espessura do compósito é importante.

Para esforços apenas de tração, a espessura não é o elemento mais significativo.

CNTT NR 1335


13/08/2014

O material perde propriedades de acordo com os anos de uso, mas todo o cálculo é limitado pelo alongamento.

Tem que se proteger a parte interna (bexiga). Por fora, pode haver micro trincas.

A inspeção tem que ser basicamente interna. Frequência de inspeção: o que tiver de acontecer vai

acontecer nos primeiros 3 a 6 meses. Inspeção periódica: a cada 2 anos. Nos USA, acima de 10 anos inspecionados todo o ano.

CNTT NR 1336


13/08/2014

A reconstituição da memória de cálculo é possível, entretanto não existem PHs suficientes com conhecimento. Só quem já trabalhou na área tem capacidade técnica para fazer este tipo de análise.

01 prfv-normas

Leadership & Management